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論文

体格の異なる成人日本人ボクセルファントムの構築と外部光子照射に対する臓器線量評価への適用

佐藤 薫; 高橋 史明

保健物理, 52(4), p.247 - 258, 2017/12

放射線防護における重要な指標となる臓器線量は、人体モデルとして標準コーカサス人体格のICRPレファレンスファントム(男性: RCP-AM、女性: RCP-AF)を用いて導出する。一方、成人では、日本人の体格はコーカサス人よりも小さいため、これまでに成人日本人の平均的な体格を持つファントムJM-103(男性)及びJF-103(女性)を構築し、これらをPHITSと組み合わせた線量計算により、体格差が線量の変動に与える影響を解析してきた。一方、成人日本人の体格は幅広い分布を持つため、今回新たにJM-103及びJF-103の胸囲、腹囲、臀囲を成人日本人平均値に対して標準偏差のステップで変化させることで、各性について8種類の体格のファントム(男性: DJM、女性: DJF)を構築した。これらのファントムを用いた放射線挙動計算により、光子外部被ばくに対する臓器線量を解析した。この解析により、0.3MeV光子のISO照射条件について、日本人の約9割が含まれると想定される体格を模擬したファントムによる臓器線量は、RCP-AM及びRCP-AFによる結果と$$pm$$10%の範囲で一致すること等を明らかにした。

報告書

MVP/GMVP第3版; 連続エネルギー法及び多群法に基づく汎用中性子・光子輸送計算モンテカルロコード(翻訳資料)

長家 康展; 奥村 啓介; 櫻井 健; 森 貴正

JAEA-Data/Code 2016-019, 450 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2016-019.pdf:4.43MB
JAEA-Data-Code-2016-019-hyperlink.zip:2.36MB

高速かつ高精度な中性子・光子輸送モンテカルロ計算を実現するため、日本原子力研究開発機構において、2つのモンテカルロコードMVP(連続エネルギー法)とGMVP(多群法)が開発されてきた。これらのコードはベクトル型アルゴリズムを採用し、ベクトル計算機用に開発されてきたが、標準並列化ライブラリーMPIを用いた並列計算にも対応しており、一般の計算機環境でもモンテカルロ計算の高速化が可能である。両コードは正確な物理モデル、詳細な幾何形状表現法、分散低減法等、実用コードとして十分な機能を有している。これらコードの第1版は1994年、第2版は2005年に公開され、それ以降も様々な改良と機能拡張が行われてきた。第2版公開以降の主な改良点と新機能は、(1)実効増倍率に対する摂動計算手法、(2)厳密共鳴弾性散乱モデル、(3)動特性パラメータ計算機能、(4)光核反応モデル、(5)遅発中性子のシミュレーション、(6)多群定数生成機能等である。本報告書では2つのコードで用いられている物理モデル、幾何形状表現法、新たな機能及びそれらの使用法が記載されている。

論文

Single-photon emitting diode in silicon carbide

Lohrmann, A.*; 岩本 直也*; Bodrog, Z.*; Castelletto, S.*; 大島 武; Karle, T. J.*; Gali, A.*; Prawer, S.*; McCallum, J. C.*; Johnson, B. C.*

Nature Communications (Internet), 6, p.7783_1 - 7783_7, 2015/07

 被引用回数:54 パーセンタイル:4.14(Multidisciplinary Sciences)

A new single photon source (SPS) was found in hexagonal silicon carbide (SiC), and the luminescence from the SPS could be controlled by the operation of the pn diode. The SPS showed electro-luminescence (EL) with spectra between 700 and 850 nm (zero phonon line: 745 nm) and the EL could be easily observed at even room temperature (RT). Also, the SPS has very high thermal stability and can be observed even after 1800 $$^{circ}$$C annealing. The luminescence from the SPS was also observed by photo-luminescence measurements at RT. From Ab initio calculation, it was proposed that the silicon antisite defects beneath cubic SiC inclusion are a reasonable structure for the SPS although the identification of the SPS has not yet done.

論文

Dielectric response of laser-excited silicon at finite electron temperature

佐藤 駿丞*; 篠原 康*; 乙部 智仁; 矢花 一浩*

Physical Review B, 90(17), p.174303_1 - 174303_8, 2014/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:28.35(Materials Science, Multidisciplinary)

レーザー励起されたシリコン中電子が熱平衡に達したときの誘電応答を時間依存密度汎関数法の基礎方程式である時間依存Kohn-Sham方程式を実時間計算法で解くことにより計算した。その結果から、電子の有効質量と電子とイオンの衝突時間の温度依存性を明らかとした。

論文

Japanese adult male voxel phantom constructed on the basis of CT images

佐藤 薫; 野口 宏; 江本 豊*; 古賀 佑彦*; 斎藤 公明

Radiation Protection Dosimetry, 123(3), p.337 - 344, 2007/02

 被引用回数:32 パーセンタイル:7.66(Environmental Sciences)

健康な日本人成人男性ボランティアのCT画像を利用して精密全身ボクセルファントム(以下、JMファントム)を開発した。JMファントムの特徴について、以前に原研で開発したボクセルMIRDファントム及び日本人成人男性ボクセルファントムとの比較を行った。JMファントムのボクセルサイズは、0.98$$times$$0.98$$times$$1mm$$^{3}$$であり、線量評価にとって重要な臓器の形状等が精密に再現されている。また、JMファントムの臓器形状は、原研において以前開発した日本人成人ボクセルファントム(ボクセルサイズ:0.98$$times$$0.98$$times$$10mm$$^{3}$$)と比較して、甲状腺や胃等の小さな、あるいは複雑な形状の臓器についてもリアリスティックに再現されていることを確認した。さらに、JMファントムの脳,腎臓,脾臓,膵臓,甲状腺及び膀胱における光子の自己吸収割合を評価し、他のファントムと比較した。その結果、臓器の重量,形状及び厚さは、光子の自己吸収割合の重要な決定要因の一つになることが示唆された。

報告書

共鳴レーザーアブレーションを用いた超高感度中性子ドジメトリー手法に関する基礎研究,原子力基礎研究H12-035(委託研究)

井口 哲夫*; 渡辺 賢一*; 河原林 順*; 瓜谷 章*; 榎田 洋一*; 渡部 和男

JAERI-Tech 2004-010, 62 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-010.pdf:2.6MB

短パルス・高繰り返し率で適切な出力強度の得られる波長可変レーザーを用いて、中性子ドジメトリーへ共鳴アブレーション(RLA)現象を効果的に活用するため、理論モデルにより最適条件、すなわち、高感度性と元素選択性の両立を図ることのできる条件を探索した。その結果、従来の低繰り返しレーザーと比べ、約100倍検出感度を改善できることを実証した。さらに、改良型RLA-質量分析システムにより、14MeVDT中性子照射を行った高純度Al試料中に生成された極微量長半減期核種Al-26を明瞭に検出することに成功し、本分析手法に基づく中性子ドジメトリー手法の実現可能性を示すことができた。

論文

High-counting-rate and high-position-resolution neutron imaging detectors using short-lifetime phosphors with crossed-fiber readout

片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 高橋 浩之*; 中澤 正治*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 513(1-2), p.374 - 378, 2003/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.47(Instruments & Instrumentation)

短半減期蛍光体とクロスファイバー読み出し法を用いた高計数率・高位置分解能中性子イメージング検出器を開発した。蛍光体としてはY$$_{2}$$SiO$$_{5}$$、有機蛍光体などを用い中性子コンバータとしては7Li$$_{10}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$を用いる。冷中性子ラジオグラフィ施設を用いた中性子照射実験の結果、位置分解能0.6mmを維持したまま3Mcpsの高計数率中性子イメージングが可能であることを確認した。

論文

Photodissociation of highly vibrationally excited NH$$_{3}$$ in the 5$$nu_{N-H}$$ region; Initial vibrational state dipendence of N-H bond dissociation cross section

赤木 浩; 横山 啓一; 横山 淳

Journal of Chemical Physics, 118(8), p.3600 - 3611, 2003/02

 被引用回数:29 パーセンタイル:28.27(Chemistry, Physical)

N-H伸縮高振動励起したNH$$_{3}$$(5$$nu_{N-H}$$)の紫外光分解の実験を行った。実験はジェット条件下で行い、生成したH原子を共鳴(2+1)光子イオン化により検出した。5$$nu_{N-H}$$領域のアクションスペクトを測定することで、N-H結合解離断面積の相互比を求めた結果、4$$nu_{i}$$+$$nu_{3}$$振動状態が5$$nu_{1}$$状態よりも1.23$$pm$$0.06倍、断面積の大きいことがわかった。この結果に対して、波束計算を用いて理論的に解釈することを試みた。

報告書

高エネルギー光子・電子・中性子・陽子に対する線量換算係数

坂本 幸夫; 佐藤 理*; 津田 修一; 義澤 宣明*; 岩井 敏*; 田中 俊一; 山口 恭弘

JAERI 1345, 103 Pages, 2003/01

JAERI-1345.pdf:4.95MB

国際放射線防護委員会(ICRP)1990年勧告に沿った光子,電子及び中性子に対する実効線量への線量換算係数は、ICRP Publication 74においてそのエネルギー範囲が限られ、加速器施設で生じる高エネルギー放射線に対する実効線量への線量換算係数は未整備である。今後原研が開発する高エネルギーの加速器施設の設計に役立てるため、HERMESコードシステムをもとにした高エネルギー放射線の被ばく線量評価システムを整備するとともに、10GeVまでの光子,中性子及び陽子並びに100GeVまでの電子に対する実効線量及び実効線量当量への線量換算係数を評価した。得られた実効線量への換算係数は、FLUKAコードシステムで最近評価された換算係数に比べて、光子及び電子並びに500MeV以下の中性子及び陽子で良く一致していた。1GeV以上の中性子及び陽子の実効線量への換算係数には差違が見られたが、これは核反応モデルによる断面積データの違いと考えられる。また、放射線荷重係数を用いる実効線量は線質係数を用いる実効線量当量に比べて過大評価であり、高エネルギー中性子及び陽子に対する放射線荷重係数の見直しの必要があることがわかった。

論文

Lattice Boltzmann simulation of the interfacial growth of the horizontal stratified two-phase flow

海老原 健一; 渡辺 正

International Journal of Modern Physics B, 17(1-2), p.113 - 117, 2003/01

現在、二相流の流動様式変化に伴う、複雑な界面現象を数値計算によって再現し、界面形状変化に関する情報を得るため、二相流体に対する格子ボルツマン法によって、二相流のシミュレーションを行っている。今回は、流入流出の境界条件を付加した、一成分二相の格子ボルツマン法を用い、水平層状二相流の界面成長のシミュレーションを行った。さらに、このシミュレーションによる界面現象の妥当性を調べるため、界面成長を引き起こす両相の速度差,臨界速度差を、2次元,3次元の場合について測定し、Kelvin-Helmholtzの不安定性理論と比較した。その結果、両者がほぼ一致することがわかった。なお、3次元の場合は、Euler-Darcy解析を用いた。

報告書

Photon and decay data libraries for ORIGEN2 code based on JENDL FP decay data file 2000

片倉 純一; 柳澤 宏司

JAERI-Data/Code 2002-021, 81 Pages, 2002/11

JAERI-Data-Code-2002-021.pdf:3.62MB

ORIGEN2コード用の光子及び崩壊データライブラリーをJENDL核分裂生成物崩壊データライブラリー2000(JENDL/FPD-00)に基づいて作成した。崩壊データに関しては、半減期,分岐比,再生(recoverable)エネルギーについてJENDL/FPD-00のもので置き換えた。光子ライブラリーについても、JENDL/FPD-00のデータをもとに作り直した。JENDL/FPD-00の光子データは測定データのない核種には理論計算による計算値を採用しているものである。この結果、核分裂後の極短時間における光子スペクトルもORIGEN2コードで計算できるようになった。

論文

Evaluation of photon shielding capability for epithermal neutron detection during reactivity-initiated power burst experiments

柳澤 宏司; 中島 健; 大野 秋男; 三好 慶典

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(7), p.800 - 803, 2002/07

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

過渡臨界実験装置(TRACY)における反応度投入出力バースト実験における出力履歴の評価のために、熱外中性子検出用の遮蔽体系について光子遮蔽能力を評価した。連続エネルギーモンテカルロコードにより、三種類の遮蔽体系について検出器位置での光子照射線量率と中性子検出率を計算した。計算結果より、中心からポリエチエン,カドミウム板,鉛の順番で遮蔽体系を構成した場合には、カドミウムの中性子捕獲$$gamma$$線を効果的に遮蔽できないことがわかった。また、この捕獲$$gamma$$線は熱中性子の反応によって生じるため、熱中性子の検出時間遅れと同様に捕獲$$gamma$$線が時間遅れを伴って影響する可能性があることが示された。この問題を解決するために、カドミウムを遮蔽体系の外側に配置し、その内側にポリエチレン,鉛を配置した遮蔽体系を提案し、カドミウムの捕獲$$gamma$$線を大きく低減できることを示した。また、提案した遮蔽体系では中性子検出感度もまた増加することが示され、TRACYの出力履歴評価のための熱外中性子検出器の遮蔽として有効であることがわかった。

報告書

レーザーとプラズマによる陽子加速の基礎研究, 原子力基礎研究 H10-008 (委託研究)

小方 厚*; 岡本 宏巳*; 草野 完也*; 遠藤 一太*; 西田 靖*; 榮 武二*; 新井 正敏*; 中西 弘*; 近藤 公伯*

JAERI-Tech 2002-007, 28 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-007.pdf:1.34MB

陽子/イオン加速器は、電子加速器に比べ大きな設備投資を要するために、広い応用分野を有するにもかかわらず普及していない。本研究は、こうした状況に突破口を開けるべく行われた。レーザーとプラズマによる電子加速では、既にプラズマ波の電場により大加速勾配を得ることに成功している。しかし、1GeV以下の陽子は光に比べはるかに低速なので、レーザーが作る航跡場をそのまま加速に用いることができない。そこで、イオン生成に「薄膜衝撃法」,イオン加速に「後方ラマン散乱法」を提案した。イオン源として「薄膜衝撃法」の実験を行った。標的として有機薄膜を用い、イオン温度として約100-200keV最高エネルギーとして約100MeVを得た。50mJ,50fs,1TWのテーブルトップレーザーで、高速陽子を発生したことに大きな意味がある。また、イオン加速としての「後方ラマン散乱法」に関しては、理論的考察,シミュレーション及び密度勾配を持つプラズマ生成とその測定に関する基礎実験を行い、良好な結果を得た。

論文

赤外レーザーによるダイオキシン類の分解に関する研究

山内 俊彦

環境科学会誌, 14(6), p.567 - 575, 2001/12

ダイオキシンの赤外レーザーによる分解には、熱分解及び多光子解離がある。熱分解及び多光子解離では、入射波長の選択、つまり吸収係数の大きい波長にレーザーを合わせることが重要である。低パワー赤外レーザー光による分解では、ダイオキシンの直接吸収による熱分解が重要な役割を果たし、そのほかに大気中の水分子によるレーザー吸収と、それに伴う分解アシストのモデルを考案した。

報告書

軟X線絶対光子束測定用多段式イオンチェンバーの設計・製作

吉越 章隆; 寺岡 有殿

JAERI-Tech 2001-026, 17 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-026.pdf:2.42MB

SPring-8の原研専用軟X線ビームライン(BL23SU)で得られる約500eVから1500eVのエネルギー領域における軟X線の絶対光子束を測定することを目的として、多段式イオンチェンバーを設計・製作し、実際に光子束を測定することに成功した。この多段式イオンチェンバー本体の設計及び製作に関して詳細に報告する。

報告書

多段式イオンチェンバーによる光子束の絶対値測定

佐野 睦*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 斎藤 則生*; 鈴木 功*

JAERI-Tech 2000-081, 21 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2000-081.pdf:0.79MB

SPring-8のBL23SUにおいて多段式イオンチェンバーを用いた光子束の絶対値測定を行い、フォトダイオード及びAuによる結果と比較した。光子束の測定は光エネルギーが487,571,688,868,1078eVの5点に対して行った。イオンチェンバー内に導入するガスはアルゴンを用いた。それぞれの光エネルギーに対してガス圧を10$$^{-2}$$Pa~10$$^{2}$$Pa台まで変化させ光イオン電流を測定し、その結果を解析することにより光子束を求めた。得られた光子束はリングカレント100mAあたり2.07$$times$$10$$^{10}$$~3.13$$times$$10$$^{11}$$(photons/s)となり、光エネルギーとともに増加する傾向を示した。フォトダイオードとの比較では571eV以下では両者の測定は誤差の範囲内で一致するがエネルギーが高くなるにつれて差が大きくなり、1078eVではイオンチェンバーに比べてフォトダイオードの方が33%小さい値を示した。

報告書

実効線量評価のための光子・中性子・$$beta$$線制動輻射線に対する遮へい計算定数

坂本 幸夫; 遠藤 章; 津田 修一; 高橋 史明; 山口 恭弘

JAERI-Data/Code 2000-044, 191 Pages, 2001/01

JAERI-Data-Code-2000-044.pdf:7.19MB

放射性物質や放射線発生装置を扱う施設の遮へい計算では、スペクトル計算をすることなく、遮へい計算定数を用いて線量を直接評価する方法が、簡便かつ有効であり、広く用いられている。ICRP1990年勧告の国内制度等への取り入れで今後実効線量の評価が必要となる。本報告は、光子・中性子及び$$beta$$線からの制動輻射線に対して、実効線量を評価するための遮へい計算定数をまとめたものである。単色光子に関して、ピルドアップ係数、実効換算係数、及び線量の透過率を整備した。RIからの$$gamma$$線・X線、$$beta$$線源からの制動輻射線及び中性子源に対して線量率定数及び遮へい体での線量の透過率を整備した。

論文

Monte Carlo 2000国際会議の報告

中川 正幸

炉物理の研究, (51), p.47 - 51, 2000/12

MC2000(Advanced Monte Carlo on Radiation Physics, Particle Transort Simulation and Applications)国際会議が平成12年10月23日から26日までポルトガルの首都リスボンで開催された。筆者は本会議のgeneral chairmanとして会議の準備の段階からかかわっていたので、この会議の報告について執筆を依頼された。会議の参加者が303名,参加国30か国,総発表件数は237件であった。日本からは約20名が参加された。この会議はタイトルにあるようにモンテカルロ法を用いて放射線粒子の反応と輸送を扱う分野に限定していたので、すべての発表論文は何らかの形でモンテカルロ法と関係があるものばかりである。すべての放射線粒子が対象といっても、その大部分は(1)電子-光子系,(2)中性子-$$gamma$$線,(3)ハドロン粒子系に分けられる。したがって会議もこの3分野を柱として構成されている。実際に発表された論文は(1)が114件,(2)が70件,(3)が50件であった。これに加えるに初日の全体会合で各分野から1件ずつの基調講演が行われた。この報告では、本紙が原子力学会の炉物理部会の会報であることから、中性子-$$gamma$$線セッションを中心に幾つかの話題について紹介する。

論文

赤外レーザー照射によるダイオキシンの分解実験

山内 俊彦; 峰原 英介; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 静間 俊行; 亀井 康孝*; et al.

環境科学会誌, 13(3), p.383 - 390, 2000/09

8塩化ダイオキシンであるOCDD及びOCDFの混合20ngにCO$$_{2}$$レーザー及び自由電子レーザーを照射し、ダイオキシンの分解実験を行った。入射波長22$$mu$$mと25$$mu$$mでは照射による変化は見られなかったが、CO$$_{2}$$レーザーの照射では危険なダイオキシンはなくなり、分解に成功した。8塩化ダイオキシン試料は、4-7塩化ダイオキシン類似外に分解したことがわかった。

論文

Photon gas in a relativistic magnetoplasma

Tsintsadze, N. L.*; Pajouh, H. H.*; Tsintsadze, L. N.; Mendonca, J. T.*; Shukla, P. K.*

Physics of Plasmas, 7(6), p.2348 - 2353, 2000/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:73.05(Physics, Fluids & Plasmas)

強磁場をともなうプラズマ中の高周波相対論的高強度電磁波(光子ガス)のスペクトル関数についての新しい運動論的方程式を導き出した。スペクトル関数は波動ベクトルと周波数空間から成る8次元座標において定義される。この新しく導き出した方程式により、完全に相対論的な場合の格子ガスの非線形ダイナミクスを解析し、光子動重力の作用下におけるプラズマの低速運動を表現する方程式を得た。任意の電磁波振幅の光子ガスについての相対論的自己変調に関する分散関数を得、変調的不安定性に関する新しい分岐を見いだした。この運動論的方程式から光子ガスの流体方程式も得られた。

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