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新井 正敏*; Andersen, K. H.*; Argyriou, D. N.*; Schweika, W.*; Zanini, L.*; Harjo, S.; 神山 崇*; 原田 正英
Journal of Neutron Research, 23(4), p.215 - 232, 2021/12
The general performance of diffractometers at the first long pulse spallation source ESS, is compared with their counterparts at J-PARC, a short pulse spallation source. The difference in the inherent pulse structure of these neutron sources presents opportunities for new concepts for instrumentation, where performance does not scale simply with source power. The article describes advantages and disadvantages of those diffractometers, adapting to the very different source characteristics. We find that the two sources offer comparable performance in flux and resolution when operating in high-resolution mode. ESS offers significant advantages in tunability and flexibility, notably in the ability to relax resolution in order to increase flux for a given experiment. On the other hand, J-PARC instruments perform very well in spite of the lower source power and allow better access to epithermal neutrons, of particular interest for PDF analysis of diffraction data.
Harjo, S.; 相澤 一也; 川崎 卓郎; Gong, W.; 岩橋 孝明; 伊藤 崇芳*; 阿部 淳*; 中谷 健
no journal, ,
The Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" has been built at BL19 in Materials and Life Science Experimental Facility, J-PARC and is operated to promote scientific and industrial studies in various areas such as materials science and engineering and mechanical engineering. The construction of BL19 TAKUMI was completed at the beginning of 2009, and user programs have been started almost in the same time. The operation was terminated during 2011 due to the damages caused by the Tohoku earthquake, but was restarted on 2012 after the repairing and commissioning within a year. Current status of TAKUMI will be briefly introduced; (1) instrument specifications, (2) covering applications, (3) unique sample environmental devices and available experiments, (4) research examples and (5) new challenges and upgrading plans.
Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.; 相澤 一也
no journal, ,
The Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" has been built at BL19 in Materials and Life Science Experimental Facility, J-PARC and is operated to promote scientific and industrial studies in various areas such as materials science and engineering and mechanical engineering. TAKUMI was designed not only to have high resolution providing high accuracy in lattice strain, to have also high intensity enabling to time transient diffraction per seconds or less. The construction of BL19 TAKUMI was completed at the beginning of 2009. The operation was terminated during 2011 due to the damages caused by the Tohoku earthquake, but was restarted on 2012 after the repairing and commissioning within a year. Current status of TAKUMI will be briefly introduced; (1) instrument specifications, (2) covering applications, (3) unique sample environmental devices and available experiments, (4) research examples and (5) new challenges and upgrading plans.
大井 元貴; 原田 正英; 甲斐 哲也; 相澤 一也; 佐藤 浩一; 増山 康一; 春日井 好己
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、大強度の3GeV陽子ビームを用いて発生した中性子およびミュオンを用いて物質科学・材料科学等の実験を行っている。MLFでは、施設の運用開始から段階的にビーム出力を増強しており、2014年3月には約300kWの陽子ビーム出力で運転を行っていた。最終的には1MWの陽子ビーム出力を目指しており、今後のビーム出力の増加を進めるにあたり、利用実験に供している中性子実験装置(20台)について、実際の中性子ビームを用いてその遮へい体の遮へい性能を評価した。その結果、20台中16台の中性子実験装置で、遮へい体表面の線量が十分に低いことを確認した。残り4台の中性子実験装置では、特定のビーム条件において、遮へい体表面で高い線量が生じることを確認した。それらの中性子実験装置に対しては、図面を再確認し遮へいの再計算を行い、原因を考察した。そして、測定結果を元に、原因を究明し、対策を施すことで、1MWのビーム運転においても、全ての中性子実験装置で、十分に低い線量を担保できる見通しを得た。
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
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源では、線源から中性子実験装置に、冷熱中性子の他に、熱外中性子やMeV領域の高速中性子も飛来する。ここで、MeV領域の高速中性子は、高速中性子照射実験に活用される一方、中性子実験装置の遮へい設計に大きな影響を与える。これまでの中性子実験装置の遮へい設計では、計算により高速中性子束を評価し、その評価値を線源データとして用いた。この高速中性子束のデータの信頼性の検証を目的として、中性子実験装置NOBORU(BL10)にて、Au, Al, Bi, In, Nb, Tmの箔によるしきい反応を利用した箔放射化法を用い、中性子源から13.4m及び14m位置のビーム軸上に設置し、高速中性子束を測定した。実験の結果、計算値/実験値の比は0.7から1.7となることがわかった。
原田 正英; 勅使河原 誠; 大井 元貴; 及川 健一; 池田 裕二郎
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源は、水銀ターゲットに3GeV、1MW陽子ビームを照射し、発生する中性子を中性子実験装置に供給する施設である。中性子実験装置には、冷熱中性子の他に、熱外中性子やMeV領域の高速中性子も飛来する。ここで、MeV領域の高速中性子は、高速中性子照射実験に活用される一方、中性子実験装置の遮蔽設計に大きな影響を与える。これまでの中性子実験装置の遮蔽設計では、計算による高速中性子線源データを用いてきたため、この線源データの検証を行う必要がある。そして、高速中性子の場として、中性子強度や分布を明確にする必要がある。そこで、中性子実験装置NOBORU(BL10)にて、しきい反応を利用した箔放射化法を用い、Au, Al, Bi, In, Nbの箔を用い、中性子源から13.4m位置に設置した。熱中性子を遮るフィルターを設置した場合やアルミ箔を用いた高速中性子の分布について測定した。PHITSとの比較を行い、全般的に良い一致を得た。
川北 至信
no journal, ,
J-PARCセンター物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり、その内21本に中性子実験装置が設置され、一般利用に供されている。装置のコミッショニングやアップグレード、周辺機器の開発、自動化・遠隔化、代表的なサイエンスをトピック的にいくつか取り上げて紹介する。
原田 正英; 山口 雄司; 橋本 典道*; 伊藤 卓*; 田島 考浩*; 奥 隆之; 羽賀 勝洋; 池田 浩*; 田村 智志*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設では、3GeV、1MWの陽子ビームを炭素標的や水銀標的に当てることで、ミュオンや中性子を生成している。生成されたミュオンや中性子は、それぞれの実験装置に供給され、物質科学や生命科学を中心に、様々な研究に活用されている。一方で、中性子やミュオンが試料に照射されることにより、試料中や試料ホルダーなどで、放射性物質が生成されるために、施設の安定的な運転管理のためには、生成される放射性物質の種類と放射能を推定するコードが必要であった。そこで、DCHAIN-SP-2001コードのデータを利用し、試料放射化計算コードを開発した。実験装置毎に照射条件を選択し、各試料の情報を入れることで、遮蔽計算で用いている中性子束データに、試料の組成毎の放射化断面積を掛け合わせて、放射化量を算出可能とした。本コードは、JAVAをベースに書かれ、Web上でアクセスでき、各クライアントに負荷をかけないよう、サーブレットとして稼働し、センター内のネットワークから利用可能である。また実測モードを有しており、実測ベースの中性子束を導入することで、実際に近い放射化計算が実現できる。また、計算結果をPDFで出力することもできる。今後、様々な物質の放射化実験を行い、本試料放射化計算コードとの比較を行う。
