Neutron scattering studies of static and dynamic correlation lengths in alkali metal borate glasses

小島 誠治*; Novikov, V. N.*; 古府 麻衣子; 山室 修*

Journal of Non-Crystalline Solids, 518, p.18 - 23, 2019/08

https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.05.005

This paper reports the variation in the first sharp diffraction peak (FSDP) and the boson peak (BP) of lithium and cesium borate glasses xMO-(1-x)BO (M = Li, Cs, x = 0.08, 0.14, 0.22) investigated by elastic and inelastic neutron scattering. The different content dependences between lithium and cesium borate glasses are discussed based on the different modifications of the boron-oxide network structure by the small Li and large Cs ions. The static characteristic correlation lengths R were determined from the width of the FSDP of the static structure factor . The dynamic characteristic correlation lengths R were determined from the BP energy of the dynamic structure factor . They are close in absolute value (about 2 nm). With increasing x, R increases, while R gradually decreases with the different rate in the lithium and cesium glasses. However, their ratio, R/R increases with the content of the metal in both the lithium and cesium glasses at the same rate. The decrease in the amplitude of elastic fluctuations with the increasing x due to the increase in fragility with the increasing x might restore the correlation between R and R in the lithium borate glasses, and this tendency may be the same for the cesium borate glasses.

焼もどしマルテンサイト鋼の水素昇温脱離プロファイルの二種類のトラップサイトを仮定した数値シミュレーション

土田 豊*; 海老原 健一

鉄と鋼, 103(11), p.653 - 659, 2017/11

https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.TETSU-2017-039

低温昇温脱離解析によって得られた焼戻しマルテンサイト鋼の非常に薄い平板試料の水素熱脱離曲線に見られる単一ピークを2つのガウス分布の重ねあわせにより適切に再現した。さらに、ChooとLeeの方法を用い、それぞれのガウス分布から同定したピーク温度から、それぞれのピークに対応する水素トラップサイトのデトラップ速度定数に関するパラメータを算出した。水素拡散を無視した熱解離律則条件に基づくKissingerモデルに算出されたパラメータを組み入れ、水素熱脱離を計算したところ、それぞれのガウス分布のピーク形状を再現できることが分かった。また、同様に、算出されたパラメータを熱脱離解析に関する反応拡散方程式に組み入れ、またトラップサイト濃度を適切に設定して計算したところ、実験熱脱離曲線を再現することができた。これらの結果から、ガウス分布の当てはめで得たパラメータが妥当であることが確認され、また、2つのガウス分布に対応するトラップサイトが転位と粒界であると推定できる。

Research and development of high intensity beam transport to the target facilities at J-PARC

明午 伸一郎; 大井 元貴; 池崎 清美*; 川崎 智之; 木下 秀孝; 圷 敦*; 西川 雅章*; 福田 真平

Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerators (AccApp '15), p.255 - 260, 2016/00

At the J-PARC, spallation neutron and muon sources has built at placed at the MLF by using 3-GeVproton beam. By the result of post irradiation examination of the mercury target vessel, damage was found on the surface of the vessel due to the pitting erosion caused by the proton beam. Since the pitting erosion is known to be proportional to the 4th power of the beam current density, peak current density should be kept as low as possible so that beam-flattening system by nonlinear beam optics using octupole magnets was developed. For efficiently beam tuning, a tool was developed by using SAD code system. By the result of the beam study, the peak current density at the target can be reduced by 30% with the present nonlinear optics.

DPA Calculation in Japanese Spallation Neutron Source

原田 正英; 渡辺 昇; 今野 力; 明午 伸一郎; 池田 裕二郎; 仁井田 浩二*

Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.197 - 204, 2005/06

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2005.01.023

JSNSにおけるメンテナンスや保管シナリオ構築のために、構造材の寿命を評価する必要がある。DPA(Displacement per Atom)は、放射線損傷の度合いを示す主要な指標である。そのため、まず、DPA計算の機能を粒子及び重イオン輸送計算コード"PHITS"に追加した。DPA計算には、はじき出し断面積が必要であったので、150MeV以下の中性子のはじき出し断面積はLA150ライブラリよりNJOYコードを用いて作成し、150MeV以上の中性子とすべてのエネルギーの陽子のはじき出し断面積はPHITSコードにおける核反応生成物のエネルギーから計算した。このPHITSコードを用いて、JSNS線源集合体のDPA値とDPAマッピングを計算した。その結果、各部の5000MWh運転によるDPAのピーク値は、ターゲット容器で4.1、反射体及びモデレータ容器で2.8、陽子ビーム窓で0.4となった。これらの結果から、ターゲット寿命は1年、モデレータ及び反射体寿命は6年と評価した。

Validation of simplified evaluation models for first peak power, energy, and total fissions of a criticality accident in a nuclear fuel processing facility by TRACY experiments

野村 靖*; 奥野 浩; 三好 慶典

Nuclear Technology, 148(3), p.235 - 243, 2004/12

https://doi.org/10.13182/NT04-A3563

臨界事故時の第1ピーク出力,エネルギー及び全核分裂数を予測するための簡易評価式が、1点炉近似動特性方程式を用いた理論的考察により開発された。溶液燃料中の核種組成依存性は、評価式導出に用いた密度及び比熱の実験式の適用範囲によって決まる。臨界事故時の温度上昇は、フランスのCRAC実験により評価され、評価式による予測値の上限及び下限を与える。評価式は、元々ステップ状反応度投入の状況を仮定して導かれたが、ランプ状の反応度投入に対しても近似値に成立することが理論式による考察によって示され、原研のTRACY実験で取得されたデータによって検証された。これにより、ここで述べる簡易評価式は、高濃縮ウランを用いたフランスのCRAC実験ばかりでなく、低濃縮ウランを用いたTRACY実験によっても検証された。

瞬時計測型ボイド率計の改良; 即応型整流回路の設計

柴本 泰照; 佐川 淳*; 井口 正; 中村 秀夫

JAERI-Tech 2003-056, 29 Pages, 2003/06

JAERI-Tech-2003-056.pdf:3.24MB

原研では、THYNC装置を用いて核熱結合安定性試験を行っている。これは、電気ヒーター炉心によってボイド反応度フィードバックを実験的に再現するもので、シミュレーションには沸騰流路の平均ボイド率計測が重要な役割を果たしている。低周波の交流信号を沸騰流路内に印加し、気液二相流路内の二電極間電気インピーダンスを瞬時計測することでボイド率見積もりを行う。交流信号は、整流回路を用いて振幅の変化を直流信号として取り出される。初期の設計段階では整流回路の時定数が大きく、計測系の遅れが問題となっていた。炉心動特性模擬の観点でからは、ボイド率検出部の遅れは無視できるほど小さくする必要がある。本研究では、全波整流とピークホールド回路を組み合わせた回路を作成し、整流の遅れに対する問題を解決した。これは、位相遅れなしにキャリア周波数成分を低減できる方法として有効であった。

Improved high-field laser characteristics of a diode-pumped Yb:LiYF crystal at low temperature

河仲 準二; 山川 考一; 西岡 一*; 植田 憲一*

Optics Express (Internet), 10(10), p.455 - 460, 2002/05

https://doi.org/10.1364/OE.10.000455

Yb系固体材料は量子効率が大きく、励起吸収波長が高出力半導体レーザーの発振波長帯(900nm帯)にある。加えて、Yb:YLF結晶は幅広い蛍光スペクトルを示すことから同材料を用いれば半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの実現が制御できる。しかし、同材料は準3準位系であるため、高いレーザー利得を得るためにはレーザー下準位の再吸収を十分に飽和できる高強度励起が必要であり、現在入手できる半導体レーザーでこれを実現することは難しい。今回、Yb:YLF結晶を低温に冷却することにより結晶内の熱的エネルギー分布を能動的に変化させレーザー下準位の再吸収を劇的に減少させることで、半導体レーザー励起により室温時の10倍大きい21cmの高利得が得られることを実験により実証した。さらにレーザー利得スペクトル幅も室温時の2倍近い35nm(パルス幅40fs以下に相当)を得ることに成功した。これにより、低温Yb:YLF結晶を用いることで半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの高い実現可能性を示した。さらに、同レーザーの実用化によりレーザーエンジニアだけでなく種々の研究者による応用研究、例えば小型X線源や超微細加工等を強力に推進できることを示唆した。

Application of Ge semi-conductor detector to whole-body counter

木名瀬 栄; 野口 宏; 中村 尚司*

KEK Proceedings 2001-22, p.30 - 36, 2001/12

本研究では、ゲルマニウム半導体検出器を用いた全身カウンタの最適設計を検討するため、ゲルマニウム半導体検出器の基礎的データであるピーク効率について計算シミュレーション及び実測を行い、計算によるピーク効率算出法の検証を行った。その結果、微小線源に関する光子エネルギーとピーク効率の関係(ピーク効率曲線)ばかりでなく、ファントムのような体積線源に対するピーク効率についても、計算によって評価可能であることが明らかになった。

Ge検出器のピーク効率曲線評価へのモンテカルロ手法の適用

三枝 純

放計協ニュース, (28), p.2 - 5, 2001/10

http://www.irm.or.jp/news28.pdf

線スペクトロメトリ法で体積試料の放射能測定を行う際、試料ごとのピーク効率曲線を必要とする。試料の形状,密度,組成等を考慮した標準体積線源の作製はその煩雑さや廃棄の観点から問題も伴う。近年、光子輸送計算の信頼性が向上しており、モンテカルロ計算と、標準点状線源による代表点での一点校正を組み合わせることにより、ピーク効率曲線を評価することを試みた。これにより体積試料のピーク効率曲線を簡便に、精度よく評価することが可能となった。

Neutron inelastic scattering study of densified GeO glass

鈴谷 賢太郎; 柴田 薫*; 梅咲 則正*; 北村 直之*; 小原 真司*

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.256 - 258, 2001/05

ガラス・非晶質物質の(結晶と比しての)特異性は、その動的構造・ダイナミックスにあると言われる。しかし、周期構造を有していない非晶質物質のダイナミックスの構造的起源を解明することは難しい。そこで、われわれは、配化物ガラスに高圧力を加えて圧縮し高密度ガラスを作製し、高密度化することによって中性子非弾性散乱スペクトルが、ノーマルなガラスからどのように変化したかを知ることによって、ダイナミクスの構造的起源を探った。その結果、E20MeVの領域の低エネルギー励起の強度が低下し、ピークが高エネルギー側にシフトすること、E20MeVの領域のGe-O-Geに対応する光学振動モードが、その角度(=LGe-O-Ge)が小さくなる方向にそれぞれシフトすることを見いだした。これらは、GeO四面体間の角度の減少によって圧縮がおこっており、同時に構造的な局所ゆらぎ(中距離構造)が小さくなったことを示している。