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論文

Electron acceleration under strong radiation damping

Koga, J. K.; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.

Ultrafast Optics V, p.143 - 148, 2007/00

高強度レーザーと対向する高エネルギー電子との相互作用における放射減衰の効果について、運動方程式を数値的に積分することにより解析する。電子は放射減衰によりエネルギーを失い運動を停止した後、レーザーにより逆方向に加速され、比較的短距離の間に極めて大きなエネルギーを得ることを示す。

論文

Nonlinear thomson scattering with strong radiation damping

Koga, J. K.; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.

Journal of Plasma Physics, 72(6), p.1315 - 1318, 2006/12

 被引用回数:12 パーセンタイル:53.98(Physics, Fluids & Plasmas)

高強度短パルスレーザーの出現により極めて高い強度を達成することが可能となった。このようなレーザーパルスが高エネルギー電子ビームと相互作用すると、通常は小さい効果である放射減衰が顕著となってくる。本研究では、放射減衰が後方散乱トムソン放射に与える影響を数値的並びに解析的に考察する。光量子科学研究センターにおけるレーザーとマイクロトロンに相当するパラメータに対し、放射減衰を考慮すると、後方散乱スペクトルは全体的に低周波側にシフトし、振幅も小さくなることを見いだした。

論文

Nonlinear Thomson scattering in the strong radiation damping regime

Koga, J. K.; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.

Physics of Plasmas, 12(9), p.093106_1 - 093106_8, 2005/09

 被引用回数:96 パーセンタイル:3.82(Physics, Fluids & Plasmas)

高強度短パルスレーザーが対向する電子と相互作用するとき、電子によって放射される輻射は極めて大きなものとなりえる。その結果、電子に対する放射の反作用力も大きくなる。本研究では、直線偏光レーザーパルスと相互作用する高エネルギー電子が放射する後方散乱スペクトルに対する放射減衰の効果を解析する。解析的な表式により、輻射のピーク振幅の周波数が与えられ、電子運動とレーザー相互作用の方程式を適応刻みルンゲクッタスキームにより積分することによりその確認を行う。放射減衰を取り込まない場合と比べると、輻射スペクトルは低周波側にシフトし振幅も小さくなることを見いだした。

論文

モンテカルロ法による中性子深層透過問題におけるウェイト下限値推定法

桜井 淳; 山本 俊弘

日本原子力学会和文論文誌, 4(2), p.172 - 176, 2005/06

MCNPデフォルト法,経験式法,単色中性子減衰曲線法,MCNP wwg法及び随伴線束法のような代表的なウェイト推定法について解説した。単色中性子減衰曲線法は著者が提案した方法である。経験式法と単色中性子減衰曲線法の推定精度を評価するために、同じ計算体系でMCNP wwg法でウェイト下限値を算出し、比較した。前者の方法は30cmの鉄深層透過でも1/10-1/100過小評価するが、後者は1mの鉄を透過後でも1/20程度と推定精度がよいことを確認した。

論文

Development of beam current stabilization system using wire type beam attenuator

大越 清紀; 千葉 敦也; 水橋 清; 田島 訓

JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.324 - 325, 2004/11

原研高崎TIARAでは多目的な実験を行うために多種類のイオン発生を行っているが、イオン種によっては長時間安定に発生することが困難なものもある。ビーム電流の変動は照射量誤差の原因を引き起こすため、常時安定したビーム電流で照射することが望まれている。このため、われわれはビーム電流を常時一定にするためのワイヤー型連続可変減衰器を用いたビーム電流安定化システムの開発を行った。本減衰器はビームに挿入するワイヤーの粗密によりビーム電流を減衰するものであり、中空円筒状の曲面の両側に開口部を設け、そこに徐々に間隔を狭めるようにワイヤーを配置した構造になっている。ワイヤーは、最初の30mm部分は設置せずに100%透過できるようにし、そこから10mmごとに5本,10本,15本そして20本とワイヤー間隔を狭めて配置した。減衰器を減衰方向へ回転させるとビームに挿入するワイヤーが増え、ビーム形状を維持しながら減衰率をほぼ直線的に大きくすることができる。実際に減衰器をターゲット前に設置し、コンピュータの比較回路によって制御した結果、変動率26.7%/10minだったビームをほぼ$$pm$$3%(設定値1$$mu$$A)以内の安定したビームにすることができた。

論文

Integration of the Lorentz-Dirac equation; Interaction of an intense laser pulse with high-energy electrons

Koga, J. K.

Physical Review E, 70(4), p.046502_1 - 046502_5, 2004/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:20.74(Physics, Fluids & Plasmas)

通常、電磁場と相互作用する電子の運動は放射減衰の影響をほとんど受けない。一方、ペタワットクラスのレーザーを集光すると、相互作用する電子が極短時間微小領域において相対論的となり、放射量が極めて大きく、結果として電子運動の減衰が顕著となり得る。このような問題を取り扱うために、強電磁場と相互作用する単一電子の時間発展を解く計算コードを開発した。通常、電子の運動方程式は放射減衰を摂動として取り扱い、ローレンツ-ディラック方程式より導かれる。この運動方程式を用いて時間的に前進させ、その後ローレンツ-ディラック方程式により時間的に遡った積分を行い、結果を比較した。波長が極めて短く、超高強度の場合には、これら積分に差異が生じることを見いだした。一方、電子運動が古典的領域にあるときは、この差異は無視でき、1次のオーダーの減衰方程式が適用できる。

論文

ワイヤー型ビーム減衰器によるビーム電流安定化技術の開発

大越 清紀; 千葉 敦也; 水橋 清; 田島 訓

第17回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.138 - 140, 2004/00

原研高崎TIARAでは多目的な実験を行うために多種類のイオン発生を行っているが、イオン種によっては長時間安定に発生することが困難なものもある。ビーム電流の変動は照射量誤差の原因を引き起こすため、常時安定したビーム電流で照射することが望まれている。このため、われわれはビーム電流を常時一定にするためのワイヤー型連続可変減衰器を用いたビーム安定化システムの開発を行った。連続可変減衰器は、ビームに挿入するワイヤーの粗密によりビーム電流を減衰するものであり、中空円筒状の曲面の両側に開口部を設け、そこに徐々に間隔を狭めるようにワイヤーを配置した構造になっている。ワイヤーは、最初の30mm部分は設置せずに100%透過できるようにし、そこから10mmごとに5本,10本,15本そして20本とワイヤー間隔を狭めて配置した。減衰器を減衰方向へ回転させるとビームに挿入するワイヤーの本数が増え、ビーム形状を維持しながら減衰率をほぼ直線的に大きくすることができる。実際に減衰器をターゲット前に設置し、コンピュータの比較回路によって制御した結果、変動率26.7%/10minだったビームをほぼ$$pm$$3%(設定値1$$mu$$A)以内の安定したビームにすることができた。

論文

Density of molten terbium chloride

佐藤 忠; 岡本 芳浩

Zeitschrift f$"u$r Naturforschung, A, 58a(2-3), p.183 - 185, 2003/02

今まで報告の無い塩化テルビウムの密度を、$$gamma$$線減衰測定技術を用いて測定した。$$gamma$$線源にホルミウム-166mを使い、石英セル中に真空封入した塩化テルビウムを993Kから1213Kの温度範囲で透過する$$gamma$$線を計測した。測定$$gamma$$線の減衰から、補正を施し、密度を導出した。その結果、$$d=3.937{pm}0.028-(4.76{pm}0.25) {times}10^{-4} (g/cm^3)$$を得た。

論文

Radiation damping effects on the interaction of ultraintense laser pulses with an overdense plasma

Zhidkov, A. J.*; Koga, J. K.; 佐々木 明; 上坂 充*

Physical Review Letters, 88(18), p.185002_1 - 185002_4, 2002/05

 被引用回数:161 パーセンタイル:3.13(Physics, Multidisciplinary)

イオン化を含む相対論的粒子シミュレーションにより、遮断密度を超えるプラズマスラブと超高強度レーザーでの相互作用における放射減衰の強い影響を見出し、解析した。ラジアンス$$Ilambda^2>10^{22}$$W$$mu$$m$$^2$$/cm$$^2$$とパルス幅20fsのレーザー放射によって生成された高速電子では、そのエネルギーの35%以上が放射に変換され得ることがわかった。放出されるX線はインコヒーレントで、レーザーのパルス幅の間のみ放出され、高強度になり得ること、レーザー強度に対して変換効率は非線形的に増加することを示す。サイクロトロン放射と同様に、超高強度レーザーで生成されたプラズマにおける相対論的電子の最高エネルギーは、放射減衰によって制限されると考えられる。

論文

A New diagnostic method for electromagnetic field patterns of fast waves during FWCD experiments in JFT-2M

三枝 幹雄*; 金澤 貞善*; 小川 俊英; 川島 寿人; 菊池 一夫; 井戸 毅*; 福山 淳*

Nuclear Fusion, 42(4), p.412 - 417, 2002/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:96.25(Physics, Fluids & Plasmas)

トロイダルプラズマ中での速波電磁界分布の新しい診断法を開発した。JFT-2Mの速波電流駆動(FWCD)実験において、2つの近接した周波数を持つ速波を入射し、そのビート波周波数のポテンシャル揺動分布を重イオンビームプローブ(HIBP)計測によって検出できた。ポテンシャル揺動の強度は電子温度の減少とともに増大した。これは、電子ランダウ減衰による波の吸収が電子温度に依存することを示す。測定したポテンシャル揺動は理論計算による予測とおおむね一致することを確認した。

報告書

地下構造物の耐震設計手法の整理

棚井 憲治; 堀田 政國*; 出羽 克之*; 郷家 光男*

JNC-TN8410 2001-026, 116 Pages, 2002/03

JNC-TN8410-2001-026.pdf:9.19MB

地下構造物は、地上構造物に比較して耐震性が高く、耐震性を検討した事例は少なかったが、兵庫県南部地震で開削トンネルが被災したため、地中構造物の耐震設計法に関する研究が精力的に実施され多くの知見が得られてきている。しかし、ほとんどの研究は比較的浅い沖積地盤における地中構造物の地震時挙動を対象としたものであり、深部岩盤構造物の地震時挙動についての検討はあまり実施されていないのが実情であるため、深部岩盤構造物の明確な耐震性評価手法が確立しているとは言い難い。一方、高レベル放射性廃棄物の地層処分場は、地下深部に長大な坑道群が建設されることとなり、また、これらの坑道内にて操業が行われることとなる。さらに、建設開始から操業及び埋め戻しまでを含めた全体的な工程は、おおよそ60年程度とされている(核燃料サイクル開発機構、1999)。これらの期間中においては、施設の安全性の観点から、地下構造物としての耐震性についても考慮しておくことが必要である。そこで、地層処分場の耐震設計に関する国の安全基準・指針の策定のための基盤情報の整備の一つとして、既存の地下構造物に関する耐震設計事例、指針ならびに解析手法等の調査・整理を行うとともに、今後の課題を抽出した。また、これらの調査結果から、地下研究施設を一つのケーススタディーとして、地下構造物としての耐震性に関する検討を実施するための研究項目の抽出を行った。

論文

高周波ノイズ減衰用接地線の基礎実験

岡田 健一*; 恒岡 まさき; 村野 佳大*; 大川 慶直

電気設備学会誌, 22(2), p.151 - 158, 2002/02

従来、電気器の接地は人身に対する保安を中心に設計されてきた。しかし、高周波化が進んだ電力機器が誘電ノイズを増加させる一方、電子機器は高周波化,低電圧化及び微細化が進んでノイズに対するイミュニテイが低下する傾向にある。このような背景の中で接地線が介在する導電ノイズの伝搬・並列共振・放射問題を考える必要が次第に増してきて電気・電子機器の誤動作,破損を起こすケースが出てきた。本論文は商用周波数帯のインピーダンスに影響することなく、先の高周波の導電ノイズを減衰させる高域減衰器のついた接地線の提唱を行うとともに、基本的モデル実験を行った結果について述べたものである。

報告書

原子力施設の免震構造に関する研究(核燃料施設)

瓜生 満; 篠原 孝治; 山崎 敏彦; 見掛 信一郎; 中山 一彦; 近藤 俊成*; 橋村 宏彦*

JNC-TN8400 2001-030, 99 Pages, 2002/01

JNC-TN8400-2001-030.pdf:13.24MB

一般免震建物では第四紀層地盤立地例が非常に多く、原子力施設においても立地拡大の観点からその研究要請が強い。免震構造物を第四紀層地盤に立地する場合、上下方向地震動が岩盤上と比べて増幅しやすいため、その評価は重要な課題であり、特に、原子力施設では一般施設に比べて地震荷重が大きいことから、地盤における上下地震動の増幅の影響等、その立地適合性の検討を行う必要がある。よって、本研究では、免震構造の適用について、第三紀層における検討に基づき、地質年代として比較的新しい第四紀層地盤における立地適合性を検討し、その安全評価手法について報告を行う。更に、免震建物の動特性を基に、核燃料施設特有の機器・配管類に対するやや長周期床応答における挙動の評価を行ったので、ここに報告する。

論文

超音波を用いた圧力容器鋼の照射脆化診断法の技術開発

石井 敏満; 大岡 紀一; 新見 素二; 小林 英男*

金属, 71(8), p.20 - 24, 2001/08

JMTRホットラボにおいて、原子炉圧力容器鋼など構造材料について超音波を応用した非破壊的照射脆化診断技術の開発を進めている。これまでに、原子炉圧力容器用A533B cl.1鋼材,不純物Pの含有量を低く調整したA533B cl.1鋼材及びサブマージアーク溶接材の3種類の材質の衝撃試験片をJMTRにおいて523K又は563Kで中性子照射を実施した。これらの試験片について遠隔操作による超音速測定を行い、試験片中を伝わる超音波の音速及び減衰率を求めた。その結果、未照射材に比べて照射材では、横波及び縦波の音速が低下するとともに、縦波の減衰率が上昇することがわかった。また、音速の低下は、中性子照射による鋼材の剛性率及びヤング率の低下に起因することが予測される。更に、シャルピー吸収エネルギーの41Jレベル遷移温度のシフト量が増加するのに伴い横波の音速が低下し、縦波の減衰率が上昇する特性データを得た。

論文

超音波を用いた圧力容器鋼材の照射脆化診断法の技術開発

石井 敏満; 大岡 紀一; 星屋 泰二; 小林 英男*

KURRI-KR-62, p.29 - 41, 2001/03

原子力発電プラントの寿命延長により、炉内に装荷されている圧力容器監視試験片の不足が予想される。このため、試験片を再利用し、長期にわたる監視試験データを得るために、非破壊評価方法の適用が検討されている。ホットラボ課では、超音波を用いた圧力容器鋼材などの照射脆化診断法の技術開発を進めている。これまでに、原子炉圧力容器用A533B-1鋼材,不純物Pの含有量を低く調整したA533B-1鋼材及びサブマージアーク溶接材の3種類の材質からなる衝撃試験片をJMTRで照射した後、遠隔操作による超音波測定を行い、照射材中の音速及び減衰率の変化を求めた。その結果、全ての照射材で音速が低下し、減衰率が上昇する傾向が得られた。また、音速低下は照射材のヤング率の低下に起因することが予想された。さらに、シャルピー吸収エネルギーの41Jレベル遷移温度のシフト量増大に対して音速が低下し、減衰率が上昇する傾向が得られた。

報告書

自然放射能の挙動解析に基づく排気モニタリング技術の向上-排気モニタリングバックグラウンドの低減化手法等-

井崎 賢二; 野田 喜美雄; 岩田 克弘; 樫村 義雄*

JNC-TN8410 2001-005, 30 Pages, 2001/01

JNC-TN8410-2001-005.pdf:0.62MB

本報告書では、放射線管理業務の中でも重要な排気中放射性物質濃度の管理について、その技術を向上させるため、施設内における自然放射能の挙動解析を行うとともに、解析結果から「排気モニタバックグラウンド(自然放射能による計数)の低減化手法」及び「排気ダクトなどのリーク判定手法」について検討し、報告する。排気モニタのバックグラウンドの低減化については、排気サンプリング位置を変更すること等によって可能であり、施設の新設時及び排気モニタの更新時にその手法を適用することができる。また、排気ダクトなどのリーク判定については、排気ろ紙に捕集された自然放射能の核種分析等を行うことによって容易に行えるものであり、施設運転の安全確保及び放射線管理技術の向上にも役立つものである。

報告書

3次元免震における適切な上下免震特性の検討

北村 誠司; 森下 正樹

JNC-TN9400 2000-060, 168 Pages, 2000/05

JNC-TN9400-2000-060.pdf:4.09MB

共通床(コモンデッキ)に原子炉容器、一次系機器を搭載し、これを大型の皿ばねを用いた免震要素で上下方向に支持する3次元免震構造概念(コモンデッキ方式)を対象に、適切な上下免震特性に関する検討を行った。検討用の入力地震動としては、4種類の自然地震波と3種類の人工地震波を地震入力を用いた。地盤条件や免震建屋の特性を考慮し、水平免震建屋の地震応答解析を行い、上下免震要素の支持レベルにおける床応答と加速度時刻歴を整理した。上記で得た免震支持レベルでの応答加速度を入力として、1自由度上下免震構造モデルを用いて地震応答解析を行った。解析は、線形解析、非線形解析(復元力特性が弾性である皿ばねと弾完全塑性の減衰要素を想定)の2種類について実施した。線形解析で検討する範囲は、免震振動数0.8$$sim$$2.5Hz、減衰比2$$sim$$60%を組み合わせた領域とした。非線形解析では、皿ばねの剛性のみで決まる免震振動数0.5$$sim$$5Hz、剛性比1$$sim$$20、及び降伏震度0.01$$sim$$0.2の範囲で検討した。上下免震システムの免震特性として、最大相対変位、最大加速度、及び5$$sim$$12Hz間における床応答加速度の最大値の3つの応答量に対する判断基準を設定し、これらを満足するパラメタの組み合わせ領域について調べた。判断基準として最大相対変位50mm、規格化加速度0.75、規格化床応答0.33を用いた場合、線形解析の結果から、免震振動数は0.8、1.0、1.2Hz、減衰比はそれぞれ30、20、15%以上の組み合わせが適切であることがわかった。また非線形解析の結果、免震振動数0.8$$sim$$1.0Hzの皿ばねと、剛性比4$$sim$$6、降伏震度0.05$$sim$$0.06の減衰要素を組み合わせて用いることで、適切な免震特性が得られることがわかった。非線形解析の結果は、等価減衰比が20%以上の減衰要素を用いることで、系としての卓越振動数が1.0$$sim$$2.0Hzの範囲において適切な免震効果が得られることに相当する。

報告書

円柱の渦励振回避・抑制条件に関する試験研究

堺 公明; 森下 正樹; 岩田 耕司; 北村 誠司

JNC-TN9400 2000-012, 43 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-012.pdf:2.12MB

サイクル機構では、温度計さや管の破損を防止する観点から、渦励振および乱流励振に対する評価方法を整備するとともに、それらの実験的検証を進めている。本試験研究は、配管内水流中の円柱の渦励振に関して、従来ほとんど報告が見当たらない構造減衰の影響を調べた試験データを取得し、設計基準等で採用している渦励振の回避・抑制条件の妥当性の検討に資することを目的としている。流力振動試験は、配管によるループを用いて、配管内に突き出した片持ち支持の円柱試験体について行った。円柱試験体は合計4体で、外観寸法が同一の円柱の内部に質・量の異なる粘性体を充填することにより構造減衰を変化させた。円柱試験体の換算減衰Cnは、それぞれ、0.49,0.96,1.23,2.22であった。無次元流速(Vr)が約0.7$$sim$$約5の範囲(Vr=1におけるレイノルズ数:約8$$times$$10の4乗)で流速を漸増し円柱の変位を測定した。その結果、換算減衰0.49および0.96の試験体は、無次元流速1以上において流れ方向振動が発生したが、換算減衰1.23および2.22の試験体は、振動は、直径の1%以下のレベルに抑制され、有意な渦励振は認められなかった。流れ方向および流れ直交方向渦励振の抑制条件として、ASMEボイラ・圧力容器規格SecIII,Appendix N-1300やサイクル機構の策定した「温度計の流力振動防止のための設計方針」に用いられている判定基準「Vr$$<$$3.3かつCn$$>$$1.2」は、本試験体系(配管内水流片持ち支持円柱)の範囲において概ね適切であった。

報告書

サーマルストライピングに関する研究の現状と今後の研究計画

村松 壽晴; 笠原 直人; 菊池 政之; 西村 元彦; 上出 英樹

JNC-TN9400 2000-010, 168 Pages, 2000/02

JNC-TN9400-2000-010.pdf:8.78MB

サーマルストライピングは高温と低温の流体が構造材に交互に接することにより、構造材の温度分布が時間的に変動し、結果として構造材に熱応力による高サイクル疲労を生じさせる現象である。ナトリウム冷却高速炉では、ナトリウムの高い熱伝導率により流体側の温度変動が構造に伝わりやすいため特に留意が必要である。本現象は流体と構造の境界分野にある複雑な現象であることから、十分な解明がなされておらず、設計では構造表面での温度変動幅を考えられる最大温度差である流体の混合前温度差とするか、モックアップ試験により温度変動幅等を測定した上で保守的に設計条件を定めることが多い。また、その方法はルール化/基準化されていない。これに対し、著者らは流体と構造の両面からの分析により、流体側の温度変動の発生から構造内への伝達までの過程を現象論的に明らかにしつつあり、熱疲労に対する支配因子として温度ゆらぎ振幅の減衰に着目している。これまでに、流体内、熱伝達、構造材内での変動の減衰を考慮し、疲労損傷、き裂進展まで評価できる解析コードシステムを構築してきており、実機解析を通してその適用性を確認した。今後は、実験検証を継続して一般化していく予定である。さらに、高速炉の経済性向上に寄与するためには、温度変動の減衰を含め熱荷重を合理的に評価し設計に適用できる「サーマルストライピングの評価ルール」を確立する必要がある。その原案を構築し、大きく2つの道筋を立てた。すなわち、現象解明を進めることによって、温度ゆらぎ振幅の減衰機構等の支配メカニズムを忠実にモデル化した詳細解析手法を提示するとともに、安全率を明確にした見通しの良い簡易評価手法を提案し、解析に基づく詳細評価手法と並行して選択できる評価体系を整備する。本報ではこの目標に必要な実験計画を策定し、さらにより一般的な熱荷重の取り扱いについて検討した。

報告書

緩衝材の動的力学特性(研究報告)

高治 一彦; 谷口 航

JNC-TN8400 99-042, 68 Pages, 1999/11

JNC-TN8400-99-042.pdf:2.74MB

緩衝材には、止水性、自己シール性、核種収着性、熱伝導性、化学的緩衝性、オーバーパック支持性、応力緩衝性等が長期にわたり維持されることが期待されている。これらの機能を比較的満足し得る材料として、天然に産する粘土が注目され、中でも圧縮されたベントナイトは、非常に低い透水性による水の動きの抑制、水の浸潤に伴い膨張し圧縮ベントナイト中の間隙や隣接する岩盤中の割れ目への充填、陽イオン核種を収着する陽イオン交換能を有している等の点で優れており、緩衝材として最も有力であると考えられている。サイクル機構では地層処分研究の一環として、人工バリア技術開発および安全評価の基礎データとするために緩衝材の特性に関する研究を進めている。本報告書は、耐震安定性評価に資するための緩衝材としての圧縮ベントナイトの動的力学特性の把握を目的として、動的三軸試験、弾性波速度の測定、液状化試験についての手順、試験条件、結果および考察についてまとめたものである。動的三軸試験により、せん断剛性および減衰比のせん断ひずみ依存性、力学モデルへの適用等、弾性波速度の測定により、動的三軸試験によって得られた最大せん断剛性の妥当性等、液状化試験により、繰返し載荷による動的強度等を把握することができた。

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