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論文

Fluoropolymer-based nanostructured membranes created by swift-heavy-ion irradiation and their energy and environmental applications

八巻 徹也*; Nuryanthi, N.*; 喜多村 茜; 越川 博*; 澤田 真一*; Voss, K.-O.*; Severin, D.*; Tautmann, C.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 435, p.162 - 168, 2018/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:73.25(Instruments & Instrumentation)

フッ素系高分子膜(PVDF及びETFE)に直径数十から数百nmのイオントラックを作製し、化学エッチング処理によってイオン穿孔を、またグラフト重合によってイオン交換膜を作製する技術をそれぞれ開発した。PVDF膜におけるイオン穿孔膜に関しては、穿孔径がLETに依存することがわかり、高い精度で形状制御が可能であることを示した。また、グラフト重合によるETFEのイオン交換膜は燃料電池の電解質膜に適することを示した。このように我々が開発した技術は、水質管理や石油精製などのろ過技術、及び燃料電池の分野に貢献する。

論文

Preparation of nano-structure controlled ion-exchange membranes by ion beams and their application to seawater concentration

八巻 徹也*; 後藤 光暁*; 澤田 真一*; 越川 博*; 喜多村 茜; 比嘉 充*

QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 35, 2018/03

本研究では、重イオンビームグラフト重合法によりイオン交換膜を作製する手法を開発し、海水濃縮に応用した。フッ素樹脂(ETFE)の基材に対して、560MeVのXeビームをフルエンス3$$times$$10$$^{8}$$ $$sim$$1$$times$$10$$^{9}$$ions/sm$$^{2}$$で照射し、その後、スチレンスルホン酸エチルエステルのグラフトと加水分解及び、クロロメチルスチレンのグラフトと四級化によってイオン交換膜を得た。イオン交換容量は2.0$$sim$$2.5mmol/gに調節した。作製した膜の吸水率及び抵抗値は、従来の$$gamma$$線照射膜に比べて低い結果を示し、海水濃縮に適することがわかった。これは、イオンビームによってナノメートルスケールの局所的かつ高密度なエネルギー付与を制御した結果である。なお、フルエンス3$$times$$10$$^{8}$$ions/sm$$^{2}$$の場合、イオントラック径は250nmで、全体に占める体積の割合はわずか14%であった。

論文

Microstructure and hardness of HIP-bonded regions in F82H blanket structures

古谷 一幸; 若井 栄一; 安堂 正巳; 沢井 友次; 中村 和幸; 竹内 浩; 岩渕 明*

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part1), p.289 - 292, 2002/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.76(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合原型炉のブランケットの構造材料には低放射化フェライト鋼F82Hが用いられる予定であり、F82H鋼は固相拡散接合法の一つであるHIP法により一体化される。F82H鋼は核融合反応により発生する高中性子束に曝されるため、材料中の原子の弾き出しやHeやHガスが発生するなどの照射損傷による機械特性の劣化が予想される。本報告は、F82H鋼のHIP接合部の照射損傷をイオン注入装置を用いて調べた結果に関するものである。0.5nmの再結晶粒が形成されているHIP接合部に430$$^{circ}C$$で50dpaのFeイオン,2000appmのHeイオン、及び500appmのHイオンを同時注入した結果、接合部近傍では硬さが増加していたため延性が低下する可能性があり、同時に多数のキャビティーも形成されていたためスウェリングも生ずるものと思われる。これらの照射損傷は接合特性を劣化させる原因となり得る可能性があることから機械試験等による影響の定量化が今後の課題である。

報告書

第13回高温超伝導研究会報告要旨集

岡安 悟; 北條 喜一; 石田 武和*

JAERI-Review 2002-018, 118 Pages, 2002/09

JAERI-Review-2002-018.pdf:10.38MB

この研究会は、(旧)科学技術庁超伝導材料研究「マルチコアプロジェクトII」計画の一環として行われたもので、基礎理論及び各種実験結果,高エネルギーイオン照射による材料改質効果に関連した発表のアブストラクトである。

報告書

第12回高温超伝導研究会報告

北條 喜一; 岡安 悟; 笹瀬 雅人; 石田 武和*

JAERI-Review 2001-008, 150 Pages, 2001/03

JAERI-Review-2001-008.pdf:20.63MB

この研究会は、科学技術庁超伝導材料研究「マルチコアプロジェクトII」計画の一環として行われたもので、基礎理論及び各種実験結果,高エネルギーイオン照射による材料改質効果に関連した発表のアブストラクトである。

論文

加速器利用施設における放射線防護対策

田中 隆一; 四本 圭一; 渡辺 博正

Radioisotopes, 45(3), p.213 - 220, 1996/03

荷電粒子放射線を発生するための粒子加速器の台数は近年急速に増加し、約1千台の加速器が医療、工業及び研究用として利用されている。本稿では、主に設備や機器の面から、電子加速器及びイオン加速器施設で実施れている放射線安全対策について述べる。特に工業プロセス用の電子線照射施設及び高エネルギーのイオンビーム照射を目的とした多目的研究施設を代表例としてとりあげ、放射線防護の考え方及び設備・機器の現状を紹介する。

口頭

金属ガリウムターゲットによる高効率$$^{68}$$Ge線源製造

前川 雅樹; Zhou, K.*; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.; 河裾 厚男

no journal, , 

高スピン偏極陽電子ビームを形成するため線源として、サイクロトロンを用いて窒化ガリウムターゲットに高エネルギープロトンビーム照射を行うことで$$^{68}$$Ge-$$^{68}$$Ga線源を製造してきた。これまでに250MBqほどの線源強度の蓄積に成功し、スピン偏極陽電子ビーム形成を行ってきたが、更なる実験精度の向上のためにはビーム強度の増大が不可避である。現状のサイクロトロンのビームでこれ以上の陽電子ビーム強度を得るためには効率的な線源生成を行う必要があるため、従来の窒化ガリウムに代わり、より純度の高い同位体分離された金属ガリウムターゲットの開発を行った。金属ガリウムは合金反応を起こしやすいため封入が困難であったが、カーボンとは合金反応を起こしにくいことが分かり、新たにカーボン製カプセルを開発した。金属ガリウムはカーボン台座に鋳造した後、100$$mu$$m厚のカーボン薄膜とカーボンボンドを用いて封止した。イオンビーム照射および陽電子取り出しはこの薄膜を通じて行う。オフライン試験で1000度の加熱試験を行ったが損傷は見られず、さらに20MeVプロトンビーム照射試験でも従来の1.5倍のイオンビームにも耐えうることを実証した。照射後のガリウムの漏えいや汚染は見られなかった。

口頭

イオン照射ポリイミド膜におけるトラックエッチング速度のLET依存性

越川 博; 浅野 雅春*; 八巻 徹也; 前川 康成

no journal, , 

重イオンビームを照射した高分子膜を化学エッチングすると、ナノ$$sim$$マイクロスケールでアスペクト比の高い穿孔を形成できる。本研究では、このいわゆるイオン穿孔のサイズと形状を制御することを目標として、種々のイオンビームを照射したポリイミド(PI)膜のトラックエッチング速度(V$$_{T}$$)を電気伝導率測定により求め、そのLET依存性を調べた。450MeV $$^{129}$$Xe, 250MeV $$^{40}$$Ar, 75MeV $$^{20}$$Neのイオンをフルエンス3$$times$$10$$^{6}$$$$sim$$3$$times$$10$$^{8}$$ ion/cm$$^{2}$$で照射したPI膜に対し、pH=9.0に調整した次亜塩素酸ナトリウム溶液を用いてエッチングした。これと同時に、膜を介したエッチング液の電気伝導率を測定することで、穿孔が貫通するまでの時間(T$$_{B}$$)を取得し、V$$_{T}$$=(膜厚)/(2T$$_{B}$$)によりV$$_{T}$$を計算した。LETが1.4MeV/$$mu$$mのNeイオンでV$$_{T}$$が0.24$$mu$$m/hで最低であった。これに対して、LETが12MeV/$$mu$$mと最大のXeイオンはNeイオンの約20倍高いV$$_{T}$$を示し、大きなLET依存性が確認できた。

口頭

照射下における過渡的損傷の解明のためのAMOC測定装置の開発

上田 大介*; 小西 涼香*; 南川 英輝*; 平出 哲也; 土田 秀次*

no journal, , 

イオンビームなどの照射下における損傷状態は過渡的で不安定である。この過渡的損傷状態の解明は、損傷の生成から安定化に至る過程を理解する上で重要である。過渡的な損傷により生成する活性種を、三重項ポジトロニウム(o-Ps)をプローブとして調べるために$$beta$$$$^{+}$$-$$gamma$$同時計測によるAge-MOmentum Correlation(AMOC)測定装置の開発を行っている。AMOC測定で得られる"陽電子の消滅時刻"と"消滅時の電子・陽電子対の運動量"の相関から、o-Psの消滅過程を調べることが可能である。デジタル手法により新しく構築しているAMOC装置について報告する。

口頭

$$beta$$$$^{+}$$-$$gamma$$同時計測法によるAMOC測定装置の開発

小西 涼香*; 上田 大介*; Xu, Q.*; 平出 哲也; 土田 秀次*

no journal, , 

イオンビームなどによる過渡的損傷状態の解明のために、$$beta$$$$^{+}$$-$$gamma$$同時計測による陽電子消滅寿命-運動量相関(Age-MOmentum Correlation: AMOC)測定装置をデジタル手法により新しく構築した。今回、$$beta$$$$^{+}$$-$$gamma$$同時計測法ベースのAMOC測定装置を利用し、ポリスチレンの$$gamma$$線照射効果について調べた。その結果、損傷量の増加に対応して1ns付近のSパラメータが減少する結果を得た。

口頭

イオン照射下石英ガラスのAMOC測定

小西 涼香*; 南川 英輝*; 間嶋 拓也*; 今井 誠*; 斉藤 学*; 平出 哲也; 土田 秀次*

no journal, , 

石英ガラスにおけるイオン照射下損傷挙動の解明を目的として、陽電子消滅寿命と消滅$$gamma$$線ドップラー広がりを同時測定するAMOC(Age-MOmentum Correlation)測定を、2MeVのプロトン照射下において行った。石英ガラスの空隙において陽電子消滅に関与する電子の運動量分布の変化から、損傷挙動のフラックス依存性を検出できることが明らかとなった。

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