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鈴木 洋明*; 森田 能弘*; 内藤 正則*; 根本 義之; 永武 拓; 加治 芳行
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 7 Pages, 2019/05
使用済燃料プール(SFP)での事故解析を目的としてシビアアクシデントコードSAMPSONの高度化を実施した。新たに組み込んだスプレイ冷却モデルの機能確認のため検証解析を実施した。また実機におけるスプレイ流量が燃料棒温度変化に及ぼす影響評価や、効率的なスプレイ冷却の手法に関する評価等を行なった。その結果、SFPの真上からスプレイを降らせることにより、冷却水損失で大気中に露出した燃料集合体の冷却を有効に行なうことができ、燃料の破損を防ぎ得ることが示された。
玉熊 佑紀*; 山田 椋平; 岩岡 和輝*; 細田 正洋*; 床次 眞司*
保健物理(インターネット), 54(1), p.5 - 12, 2019/03
原子力事故後の汚染レベルと住民の内部被ばくを知るために、大気中放射性物質濃度測定が求められる。さらに、平常時においては肺がんのリスク因子である大気中ラドン子孫核種の測定も肺線量を評価するために重要である。これらの測定でよく用いられる方法は、フィルタ上に放射性エアロゾルを捕集し、そこから放出される放射線を計測する方法である(フィルタ法)。しかしながら、フィルタ法を用いた測定結果は、使用したフィルタの特性に強く依存することはよく知られており、高分解能かつ長期間の測定を実現するには、適切なフィルタを選択することが重要である。そこで本研究では、日本国内で市販されている6種類のフィルタについて「表面捕集効率(SCE)」と「流量の安定性」を調べた。日本の多くの原子力施設における環境モニタリングでは、セルロースガラス繊維濾紙(HE-40T)が用いられているが、本研究の結果によると、HE-40TのSCEはMerck社製混合セルロースエステル型メンブレンフィルタ(DAWP02500)のそれよりも低いことがわかった。さらに、DAWP02500の流量減衰率は2.9%と評価され、6つのフィルタの中で最も低かった。この結果は、DAWP02500が放射性エアロゾル捕集フィルタとして最も適していることを示唆している。
Nordlund, K.*; Zinkle, S. J.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Averback, R. S.*; Stoller, R.*; 鈴土 知明; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; et al.
Nature Communications (Internet), 9, p.1084_1 - 1084_8, 2018/03
被引用回数：69 パーセンタイル：1.57(Multidisciplinary Sciences)原子衝突プロセスは、電子顕微鏡、半導体加工、原子力発電等、数多くの先進的な材料技術の基本である。ここ数十年にわたる広範な実験および計算シミュレーション研究によって、弾き出し損傷時に起きる原子スケールのプロセスを理解するための物理的基礎が確立された。損傷を定量化するための現在の国際標準はNorgett-Robinson-Torrens(NRT)-dpaと呼ばれているが、現在それにはいくつかの欠点が知られている。特に、金属のカスケード損傷で生成される欠陥の数は、NRT-dpa予測の約1/3であるのに対し、原子の混合に関与する原子数はdpa値よりも約30倍大きい。本研究では、弾き出し損傷をより現実的に記述し、NRT-dpaを拡張する2つの新しい指標を提案する。
深谷 裕司; 西原 哲夫
Nuclear Engineering and Design, 307, p.188 - 196, 2016/10
被引用回数：2 パーセンタイル：69.72(Nuclear Science & Technology)高温ガス炉の高燃焼度、熱効率による高レベル放射性廃棄物の減容及び処分場専有面積の低減効果の研究を行った。ヘリウム冷却黒鉛減速商用高温ガス炉はGTHTR300として設計され、その特徴には、120GWd/t程度の非常に高い燃焼度、50%程度の高い熱効率、およびピンインブロック型燃料があげられる。このピンインブロック型燃料は再処理時の黒鉛処理量低減のために導入された経緯があり、本研究では、この特徴を直接処分に利用した効率の高い廃棄物装荷法を提案する。結果として、直接処分に対し、高温ガス炉の発電量当たりのキャニスター発生体数とその処分場専有面積は、軽水炉の代表ケースに対し60%減となることが分かった。これは、高い燃焼度、発電効率、少ないTRU発生量と提案した効果的な廃棄物装荷法によるものである。一方で、再処理時の高レベル廃棄物のキャニスター発生体数とその処分場専有面積に関しては、発電効率の30%程度高い高温ガス炉のものが軽水炉に比較し30%低減することが確認できた。
佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 834, p.218 - 222, 2016/10
被引用回数：1 パーセンタイル：83.2(Instruments & Instrumentation)The performance of a diamond detector created from a single-crystal diamond grown by chemical vapor deposition was studied for application in detecting charged particles having energies ranging from 100 keV to 2 MeV. Energy peaks of these low-energy ions were clearly observed. However, we observed that the pulse height for individual incident ions decreases with increasing atomic number of the ions. We estimated the charge collection efficiency of the generated charge carriers by the incident charged particles. While charge collection efficiency above 95% is achieved for helium (He
) at energies above 1.5 MeV, over the same incident energy range, the efficiencies are lower for heavy-ions: 
70% for silicon (Si) and 30% for gold (Au
). We also found that the charge collection efficiency decreases as the generated charge density inside the diamond crystal increases.
佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*
Japanese Journal of Applied Physics, 55(4), p.046401_1 - 046401_5, 2016/04
被引用回数：1 パーセンタイル：92.08(Physics, Applied)化学気相成長法(CVD)により育成した人工単結晶ダイヤモンドを用いて放射線検出器を製作し、検出器のエネルギー分解能、生成電荷キャリアの収集効率、及び長時間安定性の調査を行った。検出器固有のエネルギー分解能は半値幅で約0.4%であり、
Amから放出される4つのエネルギー(5.389, 5.443, 5.486及び5.545MeV)の
粒子の観測ができた。電荷キャリアの収集効率は電子、正孔ともに98%を達成し、さらに、主として電子を検出器内でドリフトさせた場合、100時間以上の粒子照射でもエネルギースペクトルや分解能の劣化は見られなかった。一方で、主として正孔を検出器内でドリフトさせた場合、照射時間と共にエネルギースペクトルが劣化するポーラリゼイション現象が観測された。
Pastuovi
, 
*; Capan, I.*; Cohen, D.*; Forneris, J.*; 岩本 直也*; 大島 武; Siegele, R.*; 星乃 紀博*; 土田 秀一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.233 - 239, 2015/04
被引用回数：5 パーセンタイル：46.24(Instruments & Instrumentation)The relationship between defects created in SiC semiconductors and the degradation of SiC particle detectors was investigated. The n-type Schottky barrier diodes (SBD) fabricated on an epitaxial 4H-SiC layer were irradiated with a raster scanned alpha particle microbeam (either 2 or 4 MeV He
ions) to introduce crystal damage with different depths. Deep level transient spectroscopy (DLTS) was applied to characterize defects generated in SiC by He ion irradiation. Ion Beam Induced Charge (IBIC) microscopy was used to determine the degradation of the charge collection efficiency (CCE). DLTS and electrical characteristics measurements suggested that minority carrier lifetime decreased with increasing the concentration of Z
defect. Also, the free carrier concentration in SiC decreased with increasing He fluence. Furthermore, the formation of new type of defects, i.e. complex (cluster) defects was detected. In conclusion, the value of CCE decreased due to above-mentioned effects.
大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 527-529, p.1347 - 1350, 2006/00
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた耐放射線性粒子検出器開発の一環として、酸素イオン入射により六方晶(6H)SiC pnダイオード中に発生する電荷を調べた。pnダイオードはp型6H-SiCエピタキシャル基板上に、800
Cでのリンイオン注入及び1650Cでの熱処理(Ar中、5分間)によりn型領域を形成することで作製した。68MeVのエネルギーの酸素イオンマイクロビームをpnダイオードに入射し、イオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定することで生成電荷量を評価した。その結果、イオンの飛程が電界層である空乏層長より短い場合は、pnダイオードで収集した電荷量は理論計算より見積もったイオン誘起電荷量と良い一致を示し、収集効率が100%であることが確認された。また、イオンの飛程が空乏層長より長い場合、イオン入射により発生する過渡的な電界(ファネリング)の効果により、空乏層より深い領域からも電荷が収集されることを見いだした。
小池 雅人; 佐野 一雄*
第5版実験化学講座10; 物質の構造2,分光(下), 10, p.106 - 153, 2005/08
現代の若い世代に実際に役立つ「真空分光器」,「レイトレーシング」の知識を、参考文献を読まないでも一通りの理解が得られるように解説する。また、隣接する諸科学の専門家としての素養がある人々が読んで理解でき、分光実験が始められるような手引きとなるような内容を記述する。 内容の概略は「回折格子の基礎」,「回折格子の性質」,「収差論」,「回折効率」,「分光器の基礎」,「真空紫外平面回折格子分光器」,「真空紫外凹面回折格子分光器」,「軟X線平面回折格子分光器」,「軟X線凹面回折格子分光器」,「放射光分光ビームライン」,「光線追跡の基礎」,「光線追跡の応用」,「解析的設計法」,「ハイブリッド設計法」等である。
木下 明将*; 岩見 基弘*; 小林 健一*; 中野 逸夫*; 田中 礼三郎*; 神谷 富裕; 大井 暁彦; 大島 武; 福島 靖孝*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 541(1-2), p.213 - 220, 2005/04
被引用回数：24 パーセンタイル：15.13(Instruments & Instrumentation)高エネルギー物理の実験で使用可能な炭化ケイ素(SiC)ダイオードを用いた耐放射線性のアルファ線検出器の開発を目的に、六方晶6H-SiC上に作製したpnダイオードへ
線照射及び電子線照射を行い電荷収集の変化を調べた。pnダイオードは、p型6H-SiCエピタキシャル膜にリンイオン注入(800C)後、熱処理(1650C,3分間、Ar中)することでn
領域を形成し作製した。線は
Co線源により室温で1MR/hのレートにて250Mradまでの照射を行った。電子線照射は2MeVのエネルギーで1
10
/cm
まで行った。Amより放出される4.3MeVアルファ線を用いて電荷収集を測定した。またマイラー膜にてエネルギー減衰させることで1.8MeVアルファ線についても電荷収集測定を行った。その結果、250Mradまでの線照射,110/cmの電子線照射によっても電荷収集効率は低下しないことが明らかとなり、SiCの検出器としての優れた耐放射線性が明らかとなった。また、空乏層内でイオンが停止する1.8MeVアルファ線の場合は電荷収集効率が100%となることが見いだされた。
片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 中村 龍也; 近藤 泰洋*; 中條 善樹*; 南戸 秀仁*; 小島 孝弘*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.274 - 279, 2004/08
被引用回数：24 パーセンタイル：16.2(Instruments & Instrumentation)フォントカウンティング法を用いた中性子イメージ検出器に用いるシンチレータ素材の開発を進めている。目的は、大強度パルス中性子源を用いた中性子散乱実験に使用する検出器用の最適なシンチレータを開発するためである。検出効率,計数率,n/比などの特性がよくバランスしたシンチレータの開発を目標としている。ZnS蛍光体及びそのファミリィ,短寿命蛍光体,
Bを含んだ蛍光体,ガラスシンチレータなど9種類のシンチレータの研究を行った。特に、検出効率を中心に検出特性を調べた。その結果、ZnS蛍光体/中性子コンバータ検出シートについて市販のものに比較し全体的に波高が高くなり検出効率も上がることを確認できた。また、ZnO:Zn蛍光体などこれまで利用されなかった蛍光体も中性子検出器用として十分使用できることなどを確認した。
小島 孝弘*; 片桐 政樹; 筒井 紀彰*; 今井 幸治*; 松林 政仁; 坂佐井 馨
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.325 - 328, 2004/08
被引用回数：31 パーセンタイル：11.67(Instruments & Instrumentation)中性子イメージ検出器の高検出効率化を目指して蛍光体/中性子コンバータシンチレータの開発を進めた。その結果、市販のシンチレータに比較して
Liの含有量が2倍のZnS:Ag/LiFの検出効率が43.5%であることがわかった。この検出効率は市販の同種シンチレータに比較して約1.6倍の検出効率である。また、中性子コンバータとしてB
O
を用いたZnS:Ag/BOシートシンチレータ及びZnS:Ag/BOガラスシンチレータを開発し、約30%の検出効率を示すことを確認した。本ZnS:Ag/Bシンチレータは熱中性子以上の中性子エネルギーの領域で高検出効率が得られる。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 濱松 清隆; Petty, C. C.*; Lao, L. L.*; 諫山 明彦; 藤田 隆明; 池田 佳隆; 関 正美; 森山 伸一; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 80(6), p.511 - 515, 2004/06
電子サイクロトロン波電流駆動(ECCD)の理論の検証は電子の衝突緩和に比べて小さなトロイダル電場
や低パワー密度
の領域に未だ限られている。JT-60UではEC加熱パワーの増強により、電場とパワー密度を拡大した領域で実験が可能になった。本領域ではトロイダル電場またはEC波加熱により電子の速度分布が大きく歪み、ECCDの効率に影響することが予想される。本研究では、実験で測定したEC駆動電流及びその分布を、線形または非線形のFokker Planck計算と比較し、速度分布関数の歪みの効果を議論する。実験と線形計算による規格化電流駆動効率
の比
の規格化電場
及び規格化パワー
に対する依存性を調べた。
, 
はそれぞれDreicer電場,
単位の電子密度である。実験では、の増加とともには負の方向に絶対値が増加し、両者はほぼ線形の依存性を示した。
, 
では、誤差の範囲で
は
に一致した。が負の方向に絶対値が大きくなるにつれ、またが大きくなるにつれ、は減少する傾向を示した。ここでEC駆動電流の方向をトロイダル電場の正方向とする。 
, 
では、は0.68になり、線形コードはを過大評価していると考えられる。本線形計算は、トロイダル電場が負の方向に大きくなると電流駆動効率を過大評価し、加熱パワー密度の増大による非線形効果が大きくなると過小評価する傾向がある。実験結果は、これら2つの効果を考えることにより説明できる。
鈴木 隆博; 井手 俊介; 濱松 清隆; 諫山 明彦; 藤田 隆明; Petty, C. C.*; 池田 佳隆; 梶原 健*; 内藤 磨; 関 正美; et al.
Nuclear Fusion, 44(7), p.699 - 708, 2004/05
被引用回数：28 パーセンタイル：30.29(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uにおける電子サイクロトロン(EC)波による加熱と電流駆動についての研究を発表する。LH波により生成された負磁気シアプラズマの中心部にEC波を入射し、26keVの電子温度を達成した。規格化小半径0.3程度までの広い領域で電子温度は24keVを超える。電子温度16keVまでの範囲でEC波による電流駆動効率
を調べ、電流駆動効率が電子温度に比例することがわかった。規格化電流駆動効率
は0.16であった。捕捉粒子効果はEC波の吸収位置に依存し規格化電流駆動効率を減少させると考えられ、不安定性の抑制等のために必要な駆動電流と加熱パワーの評価に影響する。そのための吸収位置に対する依存性を調べた。トーラスの弱磁場側での吸収ではに顕著な減少が観測された。Fokker-Planck計算と合致することから捕捉粒子効果を同定した。
高野 正二*; 戸塚 俊之; 米川 出
KEK Proceedings 2003-16 (CD-ROM), 4 Pages, 2004/02
トカマク型核融合試験装置JT-60の運転においては、受電電力量やトロイダル磁場コイル絶縁材の最高許容温度の制約があり、運転員の監視業務の負担となっていた。その状況を改善し実験の効率化を図るために制約条件を計算機に組み入れた放電周期管理を行い、最短周期で実験運転を実施して来た。昨年、プラズマ放電時間を15秒から65秒に延伸する改造に伴い、プラズマを生成,制御するためのポロイダル磁場コイル電源では、設計限界値に近い熱負荷で運転を実施することになり、装置保全上、放電周期管理をより強化することが要請された。そこで、新たにポロイダル磁場コイル導体及び電源の熱負荷の制約条件を加えた放電周期管理機能を開発したので、本機能の概要,開発結果について報告する。
及川 聡洋
JAERI-Research 2003-028, 134 Pages, 2004/01
JAERI-Research-2003-028.pdf:7.73MB
負イオン中性粒子ビーム(N-NB)による電流駆動の研究を行った。動的Stark効果偏光計を用い、N-NB駆動電流を広範囲な電子温度領域にわたって計測した。NB電流駆動はビームエネルギーと電子温度とともに増加するという理論予測を検証した。プラズマ電流1.5MAにおいて高閉じ込め,高ベータ,完全電流駆動,NBの電流駆動効率の最高値
を同時達成した。これらの結果は将来の核融合炉におけるNB電流駆動性能の予測性にさらなる信頼を与えた。一方、MHD不安定性によりNB電流駆動が減少することも判明した。ビーム駆動型不安定性によりN-NB高速イオンが輸送され駆動電流が7%減少した。新古典テアリングモードについては、中性子発生率と高速イオン圧力の計測値と理論値の比較から、磁場揺動の増加とともに高速イオン損失が増大すること,粒子のエネルギーが高い程より大きな輸送をうけることを明らかにした。
峰原 英介
Proceedings of ARTA 2004, p.75 - 76, 2004/00
原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザーは、世界で唯一、波長可変,6%高変換効率,数百フェムト秒,2.34kW高出力FEL光を生成することに成功している。これをさらに高効率化,非放射線発生装置化,小型化,高出力化することによって大規模で広範囲な産業応用を可能にするためにはどのような加速器技術が具体的に必要なのかについて以下に議論し、報告する。具体的な産業応用として原子力エネルギー分野等を取り上げ、幾つかの加速器関連あるいは非加速器関連技術に関する応用時に必要な要求について議論する。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 谷平 正典*; 伊高 英彦*; 森 英二*
日本原子力学会和文論文誌, 2(3), p.291 - 300, 2003/09
GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機は、3次元空力設計により、高いサージマージン30%を保持しつつ高いポリトロープ効果90%を達成できた。ヘリウムガス圧縮機は、高ボス比のために翼高さに対してチップクリアランスが相対的に大きく、多段型となるので、性能とサージマージンが低下しやすい。本圧縮機は既存の産業用空気圧縮機の空力設計手法及びデータをもとに設計した。本設計手法のヘリウムガス圧縮機への適用の妥当性を評価するために、実機の1/3で4段の圧縮機モデルによる性能試験を計画した。作動流体をヘリウムガス,入口設計圧力を0.88PMaとして十分高いレイノルズ数範囲でデータを取得する。本件は、文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
青山 誠; 山川 考一; 赤羽 温; Ma, J.; 井上 典洋*; 上田 英樹; 桐山 博光
Optics Letters, 28(17), p.1594 - 1596, 2003/09
被引用回数：243 パーセンタイル：0.64(Optics)チャープパルス増幅法(CPA法)の進展により、近年、極短パルス・超高ピーク出力レーザーの性能は飛躍的に向上しており、10
W/cmを超えるレーザー集光強度が達成されている。実験室サイズのレーザーシステムで、より高いピーク強度を達成するために、われわれはペタワット(PW)チタンサファイアレーザーシステムの開発を行っている。この達成のためには大口径チタンサファイア増幅器における寄生発振の抑制と理論限界での高効率増幅、そして30fsまでパルス幅を再圧縮する技術の開発が不可欠となる。本PWチタンサファイアレーザーシステムは、これまでに開発された100TWチタンサファイアレーザーシステムから得られるレーザー光を直径8cmのチタンサファイアブースター増幅器によりPWレベルまで増幅するよう構成されている。このような大口径増幅器で高効率増幅を達成するには、寄生発振の制御が不可欠となり、このためチタンサファイアと同等の高屈折率(n=1.7)を有する熱可塑性プラッスチックを結晶の周囲にクラッディングとして用いる技術を開発した。その結果増幅実験では、励起エネルギー65Jに対して37.4Jを達成した。ここで得られた増幅効率はグリーン光で励起されるチタンサファイア増幅器の理論限界に及ぶ。また、パルス圧縮後に30fsのパルス幅を得るため、溝本数が異なる回折格子をそれぞれパルス伸張器と圧縮器に用いて、レーザーシステムの高次分散補償を行った。実験で得られたレーザー光のパルス幅は32.9fsであり、これによりピーク出力0.85PWを達成した。このピーク出力,エネルギーはチタンサファイア結晶を用いたレーザーシステムでは世界最高性能である。本システムの詳細な報告を論文に発表する。
梶原 健; 池田 佳隆; 坂本 慶司; 春日井 敦; 関 正美; 森山 伸一; 高橋 幸司; 今井 剛; 満仲 義加*; 藤井 常幸
Fusion Engineering and Design, 65(4), p.493 - 499, 2003/07
被引用回数：11 パーセンタイル：69.05(Nuclear Science & Technology)JT-60の電子サイクロトロン(ECRF)加熱装置において、110GHzジャイロトロンの1.2MW4秒大電力運転を実現した。この加熱装置では、ジャイロトロンを発振させるために電圧一定制御の無い主電源と電圧制御を有する加速電源を組合せている。ジャイロトロンの特徴はダイヤモンド出力窓と寄生発振抑制用の高周波吸収体を内蔵していることであり、JT-60プラズマを負荷として運転を行った。ジャイロトロンの動作条件の最適化等により、従来の高周波吸収体を内蔵しないジャイロトロンでの最大値1MW2秒を大幅に越え、世界最高レベルの発振に成功した。また長パルス運転においては、ジャイロトロンのビーム電流が減少するものの、発振中は出力減少がなく、その間、発振効率が上昇することを明らかとした。今後、プラズマを用いた運転パラメータの最適化により、さらなる進展が期待できる。
