ダイヤモンドの核融合プラズマ計測への応用

草間 義紀; 石川 正男

NEW DIAMOND, 21(3), p.24 - 25, 2005/07

JT-60などのプラズマ閉じ込め装置においては、プラズマ加熱を担う高エネルギー粒子の挙動に関する研究が進められている。これまでは、電場/磁場を用いたエネルギー分析器を利用して高速中性粒子のエネルギー分布を測定することから、高エネルギー粒子の閉じ込めに関する情報を得てきた。1990年代の後半に、シリコンなどの半導体を用いた放射線計測用検出器の発展として、耐放射線性に優れたダイヤモンドを用いた検出器(ダイヤモンド検出器)が開発され、トカマクプラズマ計測でも利用されるようになった。ダイヤモンドのバンドギャップは5.5eVとシリコン(1eV)に比べて大きいため、常温で使える利点がある一方、エネルギー分解能が劣る。そのため、使用にあたっては、エネルギー分解能を把握しておく必要がある。また、ダイヤモンド検出器は中性子に対して比較的高い感度を有する。そのため、JT-60ではポリエチレンと鉛で覆ってバックグラウンドの低減を図っている。このダイヤモンド検出器を用いて、JT-60の中性子発生環境で詳細な高速中性粒子の測定が可能となった。

Anisotropically conducting films consisting of sub-micron copper wires in the ion track membranes of poly(ethylene terephthalate)

前川 康成; 越川 博; 吉田 勝

Polymer, 45(7), p.2291 - 2295, 2004/03

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2003.11.011

現在より10倍の密度で銅細線が存在する異方導電性膜の作製を目的に、ポリエチレンテレフタレート(PET)イオン穿孔膜のサブミクロン以下の微細孔に銅細線を析出させることで銅/PET複合膜を作製し、その異方導電性を調べた。PET膜にXeイオンビームを照射後、NaOH水溶液でエッチングして孔径1.9m及び200nmの円筒形穿孔を作製した。穿孔内に硫酸銅水溶液を用いて電気化学的に銅細線を析出させ、PET/銅複合膜を作製した。直径1.9mの銅細線は波状の凹凸があり、直径200nmの銅細線では滑らかな表面を示した。穿孔膜断面の穿孔壁面より、銅細線は穿孔形状に正確に反映して析出されることが示された。4端子抵抗法により複合膜の抵抗を測定し、膜面に垂直な方向について計算値にほぼ等しい導電性が示され、膜面に平行な方向には導電性がないことで異方導電性が示された。

Diode-like single-ion track membrane prepared by electro-stopping

Apel, P. Y.*; Korchev, Y. E.*; Siwy, Z.*; Spohr, R.*; 吉田 勝

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 184(3), p.337 - 346, 2001/11

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(01)00722-4

電気化学的手法を利用して非対称構造を持つポリエチレンテレフタレートフイルムを調製することを目的に、一個のイオンを照射したフイルムを電解セルに固定、次いでセルの片側をアルカリ溶液(9M NaOH),その反対側を酸性溶液(2M KCl / 2M HCOOH)で満たした。アルカリエッチング反応の進行と共にイオン穿孔が形成され、最終的に、孔がフイルムを貫通した瞬間に両者の溶液が混ざり合い中和によって反応を停止させた。この操作によりエッチピットが数ナノメーターの孔径からなる円錐状イオン穿孔フイルムを得ることが出来た。非対照構造を持つイオン穿孔フイルムの特性を電気伝導度測定結果から評価した。

セメント用減水剤等の有機物のアルカリ加水分解試験

福本 雅弘; 西川 義朗*

JNC TN8400 2001-017, 355 Pages, 2001/03

JNC-TN8400-2001-017.pdf:6.43MB

TRU廃棄物処分研究における廃棄体中に含有される有機物の処分場の性能への影響評価の一環として、以下の7有機物について有機物の変質機構の中で重要と考えられるアルカリ加水分解の試験を行った。90C、91dまでのアルカリ加水分解試験の結果、各有機物が低分子量化し、有機物由来の分解物や変成物と推定される成分を溶液中に検出することができた。処分という長期間を考えた場合、各有機物は、今回確認したような分解生成物になると考えられる。確認した分解生成物を以下の各有機物の後に付記した。そのため、これら分解生成物についての放射性核種移行に与える影響評価が今後重要となる。(1)ナフタレンスルホン酸とリグニンスホン酸の混合系セメント用減水剤(ナフタレンジスルホン酸など)、(2)ポリカルボン酸系セメント用減水剤(末端メトキシポリエチレングリコールのオリゴマー)、(3)エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム二水塩(EDTA)(EDTAから酢酸が脱離・環化した変成物)、(4)りん酸トリブチル(TBP)(DBP、n-ブタノール)、(5)ポリ酢酸ビニル(酢酸)、(6)ナイロン66(アジピン酸、ヘキサメチレンジアミン)、(7)硬化したエポキシ樹脂(グリセロールポリグリシジルエーテル、カルボン酸)

海水中有用金属捕集試験装置用ロープの疲労と評価

玉田 正男; 笠井 昇; 瀬古 典明; 長谷川 伸; 武田 隼人*; 片貝 秋雄; 須郷 高信

JAERI-Tech 2000-072, 40 Pages, 2000/12

JAERI-Tech-2000-072.pdf:10.9MB

有用金属捕集材実海域試験装置のクッションブイ取付ロープの切断原因について検討し、その対策を記載した。クッションブイは捕集試験装置を固縛する枠ロープを海中2.5mの深さに保持する。全8個のクッションブイそれぞれに2本ずつ計16本あり、4か所でロープの切断が起きた。切断箇所のクッションブイについては、短い周期で水平方向の揺れや回転をすることが観察された。そのため、ロープの引っ張り疲労に加えて曲げ疲労を考慮し強度計算を行った結果、ほぼ切断に至ることがわかった。今まで用いていたポリエチレンロープに換えて、より曲げ疲労に対し優れた強度特性をもつナイロンロープを使用することとした。強度計算により、ナイロンロープの引っ張り及び曲げ疲労強度は2年間の試験期間中は切断の生じない十分な強度を有する。

JASPER実験データ集(VI) -新遮蔽材透過実験-

毛利 智聡*; 竹村 守雄*

JNC TJ9450 2000-001, 96 Pages, 2000/03

JNC-TJ9450-2000-001.pdf:2.04MB

本報告書は、1986年に開始されたJASPER(Japanese-American Shielding Program for Experimental Research)計画の中で企画された計8個の一連の実験の中の最後の実験として、1992年6月末から約1ケ月間かけて、米国オークリッジ国立研究所(ORNL)にて実施された新遮蔽材透過実験の測定値、実験体系の寸法・組成データ、実験状況、測定システム等の情報を一冊にまとめたものである。作成にあたっては、ORNLから発行された新遮蔽材透過実験結果報告書の内容を基本とし、それに現地派遣員より報告された情報を補足した。新遮蔽材透過実験は、高速炉の遮蔽合理化のための高性能遮蔽材料の開発に資する実験データを取得する目的で企画された。遮蔽材料として水素を含有し中性子遮蔽性能の優れた金属であるジルコニウムハイドライド(ZrH1.7)を対象とした。ORNL遮蔽実験施設TSF(Tower Shielding Facility)の実験炉TSR-II(Tower Shielding Reactor-II)のコリメータ直後に、入射させる中性子スペクトルを模擬するスペクトル・モディファイア、およびジルコニウムハイドライド模擬多重層を設置した実験体系のもと、その後方で各種検出器を用いた中性子測定が行われた。ジルコニウムハイドライド模擬多重層は、既にTSFに存在していたジルコニウムスラブと、水素を含有するポリエチレンスラブを組み合わせて構成された。同様な実験測定がポリエチレンだけの厚いスラブについても実施された。広いエネルギー範囲にわたる中性子束の測定が全8体系で、また高速中性子のエネルギースペクトルの測定も大部分の体系で行われた。なお、JASPER計画は日米両国の液体金属冷却炉(LMR)の現行設計内容の進展に資することを目的として、米国エネルギー省(USDOE)と動力炉・核燃料開発事業団(現核燃料サイクル開発機構)との協力関係の一環として行われた日米共同遮蔽実験である。

Improvement of mechanical properties of hydrogel by irradiation of polymers in aqueous solution with -carrageenan

幕内 恵三; 吉井 文男; Aranilla, C. T.*; Zhai, M.*

JAERI-Conf 2000-001, p.192 - 195, 2000/03

ポリエチレンオキサイド(PEO)やポリビニルピロリドン(PVP)水溶液の放射線照射でつくられるハイドロゲルは、不純物を含まず生体親和性にすぐれているが、脆弱であるという問題がある。海藻多糖類である-carrageenan(-CA)は、胞子野戦分解型のポリマーであるが、PEOやPVP水溶液に-CAを添加して照射すると、ポリマーの放射線橋かけを促進することを見いだした。-CAの主鎖切断ラジカルがPEOやPVPの側鎖切断ラジカルと結合すると推定される。-CAの添加でハイドロゲルのゲル強度が高まった。これらのゲル強度は-CAの添加量と線量に依存した。15wt.%のPVPハイドロゲルでは20kGyでゲル強度は10Nであったが、-CAを5wt.%添加したものでは140Nになった。-CA添加ハイドロゲルは、-OSO基があるため多量の水を吸収できるという特長がある。

超音波顕微鏡による低密度ポリエチレンシートの放射線酸化領域の観察

宇田川 昂; 瀬口 忠男

高分子論文集, 56(1), p.41 - 44, 1999/01

https://doi.org/10.1295/koron.56.41

線照射した低密度ポリエチレンシートの酸化層の厚さを走査型超音波顕微鏡を用いて観察し、画像化した。シート断面の超音波画像は、線量率が低下するにつれてポリエチレンの表面からの酸化層が増大することを明瞭に映し出した。その値は理論値に一致しており、10kGy/hの線量率では0.11mmであった。

High energy ion irradiation effects on polymer materials-changes in mechanical properties of PE, PSF and PES

貴家 恒男; 工藤 久明; 瀬口 忠男

Polymer, 40, p.5095 - 5102, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00725-3

高エネルギーイオンを高分子フィルムに均一に大面積照射するチェンバーを設計・製作した。10cm10cmの線量計フィルムを用いて線量分布を計測したところ、きわめて均一に照射されていることが明らかになった。ポリエチレン(PE)、芳香族ポリサルホンPSF及びPESに対し10MeV陽子、20MeV He、220MeV Cイオンを照射した試料の引張り試験を行い、2MeV電子線照射の結果と比較した。脂肪族高分子であるPEのイオン照射による力学特性変化は電子線照射のそれと変わらなかったが、PES及びPSFでは線量当たりの機械特性変化が少なくなることが明らかとなった。照射温度による特性変化等を考察し、芳香族高分子では線質効果が現れやすいと結論した。

Electron beam crosslinked PEO and PEO/PVA hydrogels for wound dressing

吉井 文男; Y.Zhanshan*; 磯部 一樹*; 篠崎 琴彦*; 幕内 恵三

Radiation Physics and Chemistry, 55(2), p.133 - 138, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(98)00318-1

ポリエチレンオキサイド(PEO)は水溶液中で照射すると橋かけが起きハイドロゲルになるが、1000%も水を含有するため非常にもろいゲルである。このためポリビニルアルコールを20%ほどブレンドするとPEOのゲル強度が増し、創傷被覆材に応用できるようになる。線量としては40kGyで70%のゲルになる。これを創傷被覆材として、モルモットの背部に径3cmの火傷をつくり回復性を観察した。比較品として滅菌ガーゼを使用した。ゲルの方が傷の回復が早く、傷口から容易にはがせるため痛みを与えないことがわかった。以上の事実から電子線橋かけPEOハイドロゲルは、湿潤環境をつくる創傷被覆材として有効であると結論できた。