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吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 山本 春也*; 岡崎 宏之*; 田口 富嗣*; 山田 尚人*; 山縣 諒平*
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.850 - 854, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では、大強度陽子ビームを実現するために荷電変換フォイルを用いた荷電変換ビーム多重入射方式を採用している。この入射方式では、リニアックから入射される負水素ビームが荷電変換フォイルを通過する際に陽子に変換され、周回ビームに重ねることができる。そのため、ビームサイズを広げずに大強度ビームを蓄積することができる。一方で、ビーム入射期間中は、リニアックからの負水素ビームとRCSで周回する陽子ビームの双方がフォイルを通過するため、荷電変換フォイルのビーム照射に対する耐久性能の向上は大きな課題となっている。RCSでは、ホウ素を添加した炭素電極によるアーク放電法で製膜した薄膜(Hybrid type thick Boron-doped Carbon: HBC)を荷電変換フォイルとして用いている。HBCフォイルは、ホウ素を添加することで従来の純炭素薄膜と比較してビーム照射に対する寿命の向上に成功し、RCSにおいてもビーム強度700kWでの長期間利用運転及び1MWでの2日間連続運転試験で壊れることなく使用できることを示した。我々は、ホウ素添加によりビーム照射耐久性能が向上するメカニズムを明らかにし、さらなる長寿命化に向けたフォイルの実現を目的とし、量子科学技術研究開発機構(QST)高崎・イオン照射施設(TIARA: Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application)のイオンビームを用いた照射試験を行ってきた。これまで、ホウ素の添加量やカソード・アノード電極に使用するホウ素添加炭素電極と純炭素電極の組み合わせにより、イオンビーム照射による寿命が異なることが分かってきた。本報告では、ビーム照射試験の結果からHBCフォイル内のホウ素の役割に関する考察について報告する。
原田 正英; 勅使河原 誠; 大井 元貴; 及川 健一; 高田 弘; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1000, p.165252_1 - 165252_8, 2021/06
被引用回数：2 パーセンタイル：34.88(Instruments & Instrumentation)本研究では、箔放射化法を用いて、J-PARC核破砕中性子源からのパルス中性子ビームの高エネルギー成分を測定した。箔は、0.3MeVから79.4MeVまでのしきいエネルギーを持つAl, Au, Bi, Nb, Tmを用いた。実験はNOBORUで行われ、箔は減速材から13.4mの位置で照射された。照射実験への応用のために、高エネルギーの中性子スペクトルを変化させるB
Cスリット, Pbフィルター、それらがない場合の3ケースでも反応率を測定した。JENDL-3.2評価済みファイルとJENDLドシメトリーファイルを用いたPHITSコードによる計算データと比較をした。計算値と実験値の比(C/E)を比較したところ、エネルギー依存性がみられ、しきいエネルギーが100MeVまで増えるにつれ、C/Eは減少することが分かった。すべてのC/Eは1.0
0.2の範囲にあることを確認した。このことから、高エネルギーの中性子計算データは、NOBORUユーザーの実験データの分析に適切であることを示した。
Ca + 
Cm collisions 10% above the Coulomb barrierG
tz, M.*; Gtz, S.*; Kratz, J. V.*; D
llmann, Ch. E.*; Mokry, Ch.*; Runke, J.*; Thrle-Pospiech, P.*; Wiehl, N.*; Sch
del, M.; Ballof, J.*; et al.
Nuclear Physics A, 961, p.1 - 21, 2017/05
被引用回数：6 パーセンタイル：47.01(Physics, Nuclear)Ca + Cmの多核子移行反応の運動学を多層捕集箔法と放射化学分離法を用いて調べた。過去の研究で、生成核の同位体分布の幅が、標的よりも重い同位体より軽い同位体の方が広いことが知られており、標的よりも軽い同位体の方がエネルギーロスの大きな衝突の成分が多いためと解釈されてきた。しかし、本研究で両者の平均的な全運動エネルギー損失、すなわち平均励起エネルギーの大きさが測定され、両者に大きな違いがないことが明らかになった。このことは過去の解釈と矛盾するため、本研究では、高い励起エネルギーを持って生成される標的よりも重い同位体は核分裂によって失われる、という新しい解釈を提案した。
春日井 好己; 原田 正英; 甲斐 哲也; 大井 元貴; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
JAEA-Data/Code 2015-033, 28 Pages, 2016/03
JAEA-Data-Code-2015-033.pdf:1.78MB
J-PARC、物質・生命科学実験施設(MLF)の水銀を使った核破砕中性子源周りの高エネルギー中性子束及びスペクトルを、多数箔放射化法で測定した。この実験で使った中性子反応のしきい値は0.1から50MeVであった。実験における箔の照射は、2008年5月30日から31日にかけて実施されたMLFにおける初めてのビーム運転の際に行われたものである。照射後、各金属箔の放射能をHPGe検出器で測定し、中性子誘導反応のターゲット周りにおける反応率分布のデータを得た。これらのデータを使い、各測定位置における高エネルギー中性子束及びスペクトルをアンフォールディング法で導出した。その際、初期スペクトルとしてPHITSによる計算値を用いた。初期スペクトルとアンフォールディングスペクトルを比較したところ、計算結果(これはMLFのターゲット集合体の中性子工学設計の基礎となったものであるが)は、実験値に30%で一致することがわかった。
今井 誠*; 左高 正雄; 川面 澄*; 高廣 克己*; 小牧 研一郎*; 柴田 裕実*; 須貝 宏行; 西尾 勝久
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.63 - 67, 2005/04
被引用回数：8 パーセンタイル：52.87(Instruments & Instrumentation)高速重イオンの高速の固体中での挙動を調べるため重イオンビームの極薄い炭素フォイルにより電荷変換させたイオンの電荷分布を測定した。イオン電荷はイオンの電離,励起,荷電変換,阻止能、など放射線と物質の相互作用を研究するための基本的パラメターの一つであり重要である。本研究は従来ある平衡電荷測定ではなく、平衡に達する前の電荷分布の測定であることが特徴である。実験は東海研タンデム加速器からSイオンを加速し、重イオンスペクトロメータENMAを用いて行った。炭素フォイルの厚さは10
g/cm
-0.9g/cmの8種類、入射イオンは64MeVのSイオンを用いた。電荷6+から13+までのイオンを入射させ出射イオンは電荷6+から13+まで各々のフォイルにつき測定した。測定結果は測定結果をEikonal近似に基づくBesenbacherらの計算と比較した結果、入射イオン電荷が11+の場合以外はよく合わなかった。
山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 櫻井 良憲*; 古林 徹*
Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 15 Pages, 2004/10
JRR-4において熱外中性子を用いたホウ素中性子捕捉療法を実施するために、熱外中性子ビーム強度を
Auの共鳴吸収ピーク(4.9eV)で放射化される反応率を用いて測定した。原子炉出力補正係数及び計算/実験(C/E)スケーリング係数は実際の照射実験とシミュレーションとを合わせるために不可欠である。初めに、最適な検出器位置はMCNPコードを用いて求めた。MCNP計算の結果はコリメータから20cm以上の距離に置いた時、コリメータに置かれた被照射体の影響は1%未満になることを示した。したがって、われわれは3つの金線モニターをセットするためのホルダーをコリメータから約70cm離れたビスマスブロックの近傍に設置した。2つのスケーリング係数はファントム内の熱中性子束と金線モニターの反応率を測定する較正実験において決定された。熱外中性子ビーム強度の較正技術は熱外中性子の医療照射に応用された。
中尾 誠*; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 山内 通則*; 石岡 典子; 西谷 健夫
Proceedings of International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ND 2004), p.1489 - 1492, 2004/09
IFMIF(International Fusion Material Irradiation Facility)の設計では重陽子ビームによる加速器構成材料の放射化の評価が重要であるが、重陽子による放射化断面積の測定データは非常に少ない。そこでIFMIF加速器の構成材料として候補に挙がっているAl, Cu, Wについて、重陽子が入射した時に生成される主な放射性核種に対する放射化断面積の測定を日本原子力研究所高崎研究所TIARA施設のAVFサイクロトロンを用いて行った。スタックフォイル法を適用し、Al, Cu, Wの箔を交互に積層した試料を重陽子で照射することによって、23
34MeVのエネルギー領域において1MeV間隔で
Al(d,x)Mg, 
Na, 
Cu(d,x)
Zn, 
Cu, W(d,x)
W, 
Reの放射化断面積を得ることができた。
山本 哲哉*; 松村 明*; 山本 和喜; 熊田 博明; 柴田 靖*; 能勢 忠男*
Physics in Medicine & Biology, 47(14), p.2387 - 2396, 2002/07
被引用回数：27 パーセンタイル：57.08(Engineering, Biomedical)この研究は術中ホウ素中性子捕捉療法(IOBNCT)用の中性子ビームに対するファントム内熱中性子分布を明らかにすることを目的としている。内部に円筒形の発泡スチロールを取り付けた円筒水ファントム(Void-inファントム)と取り付けていない円筒水ファントム(標準ファントム)に中性子計測用の金線を配置し、JRR-4の熱-熱外混合中性子ビーム(TNB-1)と熱外中性子ビーム(ENB)で、これらを照射した。Void-inファントム内の分布ではENBとTNB-1のどちらの中性子ビームに対しても、熱中性子分布が改善されていることを確認し、Void側面に2つの高線量領域が形成されることを明らかにした。ENBとVoid-inファントムの組合せによってVoid周りの熱中性子分布の平坦化が観察される。浸潤している周辺組織に対してENBが線量分布を平均化し、線量を増強できるという臨床的優位性を実験データは示している。将来、ENBとIOBNCTの結合は脳腫瘍のための臨床成績を改善することになるであろう。
奥村 進; 福田 光宏; 石堀 郁夫; 荒川 和夫
Review of Scientific Instruments, 73(1), p.51 - 55, 2002/01
被引用回数：1 パーセンタイル：12.5(Instruments & Instrumentation)本システムは、サイクロトロンから引き出されたビームの時間特性(ビーム位相,ビーム幅)を測定するために開発された。ビーム中へ挿入されたターゲット(フォイルもしくはワイヤ)から放出される二次電子を検出することで約200psの時間分解能を達成した。フォイルとワイヤの使い分け及びターゲット位置の調整によって、さまざまなビームに対して最適な測定を行うことができる。また、高時間分解能が必要な場合と、高検出効率が必要な場合とでは、各々最適な二次電子収集電圧が異なることを明らかにした。
前川 藤夫; 和田 政行*; Von-Moellendorff, U.*; Wilson, P. P. H.*; 池田 裕二郎
Fusion Engineering and Design, 51-52(Part.B), p.815 - 820, 2000/11
被引用回数：3 パーセンタイル：26.42(Nuclear Science & Technology)ドイツ・カールスルーエ研究所のサイクロトロン施設に設けられた40-MeV重陽子ビームによる重陽子-リチウム中性子源について、多数箔放射化法により照射場スペクトルを決定した。同中性子源を用いて12種類の放射化箔を照射し、Al(n,
)反応や
Bi(n,xn)反応を含む約30の閾反応率を求めた。一方、モンテカルロ計算により同照射場の中性子スペクトルを計算し、これを初期推定値としてSAND-IIコードにより実験で得られた閾反応率と整合するようにスペクトルの調整を行い、最大中性子エネルギーが55MeVにまで及ぶ照射場スペクトルを約10%の不確実性で決定した。スペクトル調整に必要な反応断面積は微分実験データやロシアで評価されたデータに基づいて作成された。今回決定したスペクトルは、同中性子場で照射された核融合炉の構造材料の誘導放射能解析に用いられる。
Kim, E.; 中村 尚司*; 上蓑 義明*; 伊藤 祥子*; 福村 明史*
Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.811 - 815, 2000/03
高エネルギー加速器施設において、ターゲット、加速器機器の放射化量を評価することは、施設の設計や被ばく防護の観点から重要である。しかし、イオンビーム照射時の放射化量を評価するための実験データは極めて少ない。そこで、核子あたり290MeV及び400MeVの
Cイオン、400MeVの
Neイオンを、厚さ3cm及び5cmの銅ターゲットに入射させ、核破砕反応により生成される放射性核種のターゲット中での分布を調べた。また、この結果を用いて、ビーム停止後の経過時間に対するターゲット周辺における線量当量率を評価した。以上の結果から、加速器保守時の作業者の外部被ばく評価に利用できる有用な知見を得た。
内海 隆行*; 佐々木 明
日本流体力学会年会2000報文集, 2 Pages, 2000/00
X線レーザー発振シミュレーションの一環として、X線レーザー媒体プラズマ生成過程の解析のために、連続体運動方程式に基づいたシミュレーション・コードと状態方程式、輸送係数などの物質特性値データベースを整備した。本報告では、Ag(Z=47)のスラブターゲット、薄膜ターゲット(厚さ1.5,3.0m)へのパルスレーザー照射シミュレーションを行い、薄膜ターゲットの場合には熱伝導、圧力仕事によるエネルギー損失が少なく、一様高温・高密度プラズマが生成されることがわかった。また薄膜ターゲットの場合、X線増幅領域近傍での密度変化が小さくなりX線レーザーの進行方向が屈折により影響を受けにくいと期待される。
内海 隆行*; 佐々木 明; 功刀 資彰*; 藤井 貞夫*; 赤松 幹夫*
Proceedings of 13th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/00
原研において先端的光量子光源の開発とその応用研究の一環として超短パルス・高ピーク出力で繰り返し動作可能なレーザーが開発され、固体ターゲットへの照射を数値的に解析することが要求されている。このため、計算手法としては、3次補間擬似粒子法(CIP: Cubic-Interpolated Propagation)とC-CUP(CIP-Combined Unified Procedure)法が固・液・気各相界面での大きな密度変化を精度良く捉えられ、圧縮性・非圧縮性流体の統一解法に極めて有効な計算手法と考え、CIP法を異なる種類の物質に対して適用できるように拡張し、多相・多成分の連続体が存在する系に適用可能なコードを開発した。さらに、状態方程式(EOS)や熱輸送モデルと物質特性値を本コードに組み込み、固体スラブターゲット照射に伴う熱流動現象を解析してきた。一方、固体ターゲットとして薄膜を用いることにより、ターゲット内部への熱伝導による損失なしにプラズマを瞬間的に生成できると考えられる。このコードを超短パルス・高ピーク出力レーザの薄膜への照射によるレーザプラズマの生成とその伝搬のシミュレーションに適用した結果を示す。
前川 藤夫; U.Moellendorff*; P.Wilson*; 池田 裕二郎
Fusion Technology, 36(2), p.165 - 172, 1999/09
ドイツ・カールスルーエ研究所(FZK)のサイクロトロン施設に設けられた核融合炉材料照射用の19-MeV重陽子ビームによる重陽子-ベリリウム中性子源について、多数箔放射化法により照射場スペクトルを決定した。同中性子源を用いて放射化箔を照射し、22の閾反応率を求めた。一方、モンテカルロ計算により同照射場の中性子スペクトルを推定し、これを初期推定値としてSAND-IIコードにより実験で得られた閾反応率と整合するようにスペクトルの調整を行い、最終的な照射場スペクトルとした。ビーム電流10Aの時にターゲットに密着した5
5mm
の試料片における全中性子束は2.5210
n/s/cmであった。スペクトル調整に用いた放射化断面積には原則としてFENDL/A-2.0ライブラリを用いたが、必要に応じてデータの追加及び修正を行った。得られた照射場スペクトルは、今後の核融合炉材料照射実験で使われる予定である。
伊藤 彰*; 中平 昌隆; 濱田 一弥; 高橋 弘行*; 多田 栄介; 加藤 崇; 西川 明*
JAERI-Tech 99-027, 113 Pages, 1999/03
クライオスタット用熱シールドは超伝導コイルへの熱負荷低減を目的に、クライオスタット内壁及び真空容器外表面に取り付けられる。熱シールドは熱絶縁用低輻射のオイル及び低温のヘリウムガスで冷却される遮蔽板から構成され、フォイルは多層に重ねられて、遮蔽板両面に固定される。フォイル用材質には、表面に銀コーティングを施したSUS304、ポリイミド及びポリエステルを使用する。SUS304は放射線量が10MGy以上の箇所に使用する。また、遮蔽板はその表面温度を100K以下に保つために、低温のヘリウムガスのための冷却配管が配置されている。今回、ITER用のクライオスタット熱シールドの構造設計並びに製作、組み立て手順の検討を行い、詳細構造を明らかにしたので、これを報告する。
鳴海 一雅; 中嶋 薫*; 木村 健二*; 万波 通彦*; 齋藤 勇一; 山本 春也; 青木 康; 楢本 洋
Materials Chemistry and Physics, 54(1-3), p.229 - 233, 1998/00
被引用回数：1 パーセンタイル：8.22(Materials Science, Multidisciplinary)高速クラスターイオンを固体に照射すると、非常に狭い領域に高密度の物質及びエネルギーを付与できるため、単原子イオンを照射する場合とは異なった効果が期待される。膜厚が2-17g/cmの炭素薄膜を透過した0.8MeV/atomのB
,B
,B
イオンのエネルギースペクトルを半導体検出器で測定し、2つのクラスター照射効果を観測した。まず、クラスターを構成する原子1個当たりの平均のエネルギー損失と0.8MeVのB
イオンのエネルギー損失との比の膜厚依存は、薄い膜厚で1より大きくなり、膜厚が厚くなると1に近づくことがわかった。このことは、クラスターに対する阻止能が単原子イオンに対する阻止能を単に積算したものではないことを示している。また、測定に用いた半導体検出器の出力において、パルス波高欠損が観測された。これは、クラスターの持つ高いLETによって半導体中に高密度の電子・正孔プラズマが生成されたため、単原子イオンの場合よりも電子・正孔対の再結合の確率が高くなり、見かけの出力が小さくなったことによる。
Barnes, C. W.*; Loughlin, M. J.*; 西谷 健夫
Review of Scientific Instruments, 68(1), p.577 - 580, 1997/01
被引用回数：26 パーセンタイル：82.92(Instruments & Instrumentation)ITERのための中性子放射化システムの概念設計を行った。放射化箔を気送管によりプラズマ近傍に送り込みその放射化量から中性子発生量を測定する、いわゆる中性子放射化法は、広い中性子発生量の範囲(約7桁)で絶対測定を行うことができ、ITERの核融合出力の較正法として最も信頼できる方法である。ITERの3次元モデルを使用した中性子輸送計算を行うことにより全中性子発生量を放射化箔の放射化量を較正すれば、核融合出力を7~10%の誤差で測定することができる。本報告では、使用する放射化箔の種類と重量、プラズマ位置と放射化量の関係についても述べる。
W.S.Charlton*; T.A.Parish*; S.Raman*; 篠原 伸夫; 安藤 真樹
PHYSOR 96: Int. Conf. on the Physics of Reactors, 3, p.F11 - F20, 1996/00
これまで、原研ORNLアクチノイド研究契約に基づきマイナーアクチノイドの即発中性子放出率及び遅発中性子放出率などが測定されてきた。本研究の目的は、マイナーアクチノイドの高速中性子核分裂による遅発中性子放出率を測定することである。実験は、テキサスA&M大学研究炉(トリガ燃料プール型熱中性子炉)において行われた。炉内にBCで周囲を囲んだ高速中性子場を設けアクチノイド試料を中性子照射した。遅発中性子放出率を測定する核種は、U-235,Np-237,Am-241,Am-243である。これらアクチノイド試料は、厚さ1mm、外径5mm
、重量10mgである。照射後試料から放出される遅発中性子を計数し、各群毎の遅発中性子放出率及び半減期を測定した。U-235、Np-237試料の遅発中性子収率はこれまでの測定データと良い一致を示した。
大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; A.Kumar*; 渡辺 洋一*; et al.
Fusion Technology, 28(2), p.305 - 319, 1995/09
疑似線状線源を加速器型D-T点状中性子源を用いて実現した。この疑似線源は連続的に動く点源の時間平均をとるか、または、細かく分割した点源を重ねあわせることで得られる。この線状線源はトカマク炉の一部を模擬する円環形状の核融合ブランケット中性子工学実験に利用される。線源特性は放射化法とNE213検出器を用いて、2つの運転モード、即ち連続モードとステップモードで測定された。この線源を用いて行う環状ブランケット実験の線源条件として必要な線源特性計算をモンテカルロコードで行った。この計算の信頼性は測定した線源特性との比較によって確認した。
中川 正幸; 森 貴正; 小迫 和明*; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 今野 力; 前川 洋; 中村 知夫*; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; et al.
Fusion Technology, 28, p.39 - 55, 1995/08
日米核融合協同実験のフェイズIIA及びIIB体系において、中性子線源特性を明らかにするため、体系内のキャビティ及び試験領域の表面において、中性子スペクトル及び各種放射化率の測定を行った。その解析は原研及び米国で独立にそれぞれの計算コードと核データを用いて行った。計算法としてモンテカルロ法と二次元Sn法を使った。その結果、中性子スペクトルは一部を除き15MeV~数keVの範囲で良い一致を得た。放射化率は実験値と計算値の差は10%内に入る。この様にブランケットへ入射する中性子の特性は満足のいく精度で予測できることが明らかとなった。
