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論文

Sensitivity of charged particle activation analysis for long-lived radioactive nuclide determination

大島 真澄*; 山口 友理恵*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 後藤 淳*; 伴場 滋*; Bi, C.*; 森本 隆夫*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(9-10), p.866 - 872, 2019/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.18(Nuclear Science & Technology)

長寿命放射性核種35核種の定量のため、8MeV陽子ビームを用いた荷電粒子放射化分析法の分析感度について調査した。それらの核種に対する核反応断面積はALICE-91コードによって見積もり、核異性体生成比は近傍同位体の値からそれらのスピン・パリティの値を考慮して見積もった。その結果、提案する荷電粒子放射化分析法は$$^{135}$$Cs, $$^{244}$$Pu, $$^{129}$$I, $$^{126}$$Sn, $$^{93}$$Mo, $$^{107}$$Pd, $$^{236}$$U, $$^{248}$$Cm, $$^{237}$$Npなどのいくつかの難測定長寿命核種に対して高い感度を示すことが判った。

論文

非破壊型遅いビーム取り出し装置の提案

下川 哲司*; 原田 寛之

Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1156 - 1158, 2019/07

粒子加速器で加速されたビームは、原子核・素粒子実験等の学術研究や放射線がん治療等の医療応用に利用されており、世界中で科学技術の基盤の一つとなっている。多周回にわたりシンクロトロンからビームを取り出す、遅い取り出しではビームは広げながら静電セプタムで削りつつ取り出されている。その静電セプタムは、周回ビームと取り出しビームを振り分けるために、電極とセプタム面で構成される。一般的に、ワイヤや電極板がそのセプタム面として用いられている。しかし、この場合では、ビームが衝突し放射化の要因ともなり、結果的に取り出し効率やビーム出力を制限してしまう。そこで、我々は非破壊型のセプタム電磁石を新たに提案する。多段電極によって電場を発生させ、非破壊にビームを分離する手法であり、ビーム軌道付近に物質がないため、有効な手法となりうる。本発表では、その非破壊型静電セプタムの概要などを報告する。

論文

Charge-collection efficiency of single-crystal CVD diamond detector for low-energy charged particles with energies ranging from 100 keV to 2 MeV

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:2 パーセンタイル:25.85(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: $$sim$$70% for silicon (Si$$^+$$) and $$sim$$30% for gold (Au$$^{3+}$$). We also found that the charge collection efficiency decreases as the generated charge density inside the diamond crystal increases.

論文

High-accuracy numerical integration of charged particle motion - with application to ponderomotive force

古川 勝*; 松山 顕之; 大河 優志郎*

Plasma and Fusion Research (Internet), 11, p.1303003_1 - 1303003_4, 2016/02

A high-accuracy numerical integration algorithm for a charged particle motion is developed. The algorithm is based on the Hamiltonian mechanics and the operator decomposition. The algorithm is made to be time-reversal symmetric, and its order of accuracy can be increased to any order by using a recurrence formula. One of the advantages is that it is an explicit method. An effective way to decompose the time evolution operator is examined; the Poisson tensor is decomposed and non-canonical variables are adopted. The algorithm is extended to a time dependent fields' case by introducing the extended phase space. Numerical tests showing the performance of the algorithm are presented. One is the pure cyclotron motion for a long time period, and the other is a charged particle motion in a rapidly oscillating field.

論文

New approach to measure double-differential charged-particle emission cross sections of several materials for a fusion reactor

近藤 恵太郎; 高木 智史*; 村田 勲*; 宮丸 広幸*; 高橋 亮人*; 久保田 直義; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1527 - 1533, 2006/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:66.14(Nuclear Science & Technology)

核融合炉開発においてDT中性子入射による荷電粒子放出二重微分断面積は、中性子の相互作用による核発熱や材料損傷の評価のため必要である。特にベリリウム,リチウム,カーボンのような軽核の核反応は複雑で、理論計算のみによる断面積評価は難しい。高精度の測定データが望まれており、新しい測定手法の開発が重要である。われわれは原研FNSのビーム状中性子源とシリコン半導体検出器を用いたE-$$Delta$$Eカウンターテレスコープを利用した荷電粒子スペクトロメータを開発した。この測定手法を用いて$$^{9}$$Be, $$^{12}$$C, $$^{19}$$F, $$^{27}$$Alの放出荷電粒子測定を行った。$$^{27}$$Alの測定データからこの測定手法の妥当性を確認した。$$^{9}$$Beの$$alpha$$粒子放出二重微分断面積については、後方の放出角と低エネルギー部分において評価済み核データとの相違が見られた。

論文

Effect of damage on transient current waveform observed in GaAs schottky diode by single ion hit

平尾 敏雄; Laird, J. S.; 小野田 忍; 若狭 剛史; 伊藤 久義

Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.187 - 189, 2004/10

荷電粒子が半導体中を通過する際、シングルイベント効果と呼ばれる電離作用による過渡電流パルスの発生はよく知られている。われわれはシングルイベント発生機構の解明とモデル構築を行う研究の一環として、短時間で発生する過渡電流波形の測定を実施し、入射イオンと発生電荷量との関係等のデータの蓄積を図っている。本研究では、GaAsショットキーダイオードを試料とし、イオンで発生する損傷が過渡電流の伝搬に及ぼす影響を明らかにするため、入射イオンの増加に伴う過渡電流波形の低下を系統的に調べ、損傷の効果について議論する。

報告書

高分子系材料の耐放射線特性とデータ集

大強度陽子加速器施設開発センター計画グループ

JAERI-Data/Code 2003-015, 255 Pages, 2003/09

JAERI-Data-Code-2003-015.pdf:8.14MB

本資料は大強度陽子加速器計画施設(J-PARC)の各機器で使用が予想される各種高分子系材料の耐放射線特性について、既刊データの収録と合わせてまとめたものである。日本原子力研究所(原研)と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は共同でJ-PARCプロジェクトを進めている。J-PARC加速器はビーム出力1MWの大強度陽子加速器のため、必然的に発生するロスビームが引き起こす材料の放射線損傷の影響に関し、広い範囲の機器について検討を必要としている。その使用予定材料,機器の耐放射線特性は施設稼働後の各装置の寿命・交換時期の評価、さらには保守作業における作業員の放射線被曝予測評価に極めて重要である。材料の耐放射線特性の検討では、使用目的により機械的,電気的,真空的特性などが求められる。それらは放射線の種類・エネルギー,放射線の強度等の違いに大きく依存する。本資料では、前半に高分子系材料の一般的な特徴と放射線劣化メカニズム等について紹介し、後半に材料毎の耐放射線特性を系統別に紹介している。なお、収集したデータは、国内外で刊行された報告書からの抜粋とし、出典が明らかなもののみを扱った。

報告書

荷電粒子・RI利用にかかわる解析研究と今後の課題

荷電粒子・RI利用解析検討委員会ワーキンググループ

JAERI-Review 2003-008, 42 Pages, 2003/03

JAERI-Review-2003-008.pdf:3.12MB

平成15年度を目途に設置を目指している「放射線利用理論解析グループ」について、その放射線利用研究分野における位置付け,本解析グループが進めていく研究と、これまで高崎研において行なわれてきた解析研究とのかかわりなどについてまとめる。これまで実験的手法を用いて生み出されてきた多くの実用的成果を活用し発展させるために、まず、荷電粒子の物質への反応過程や放射線照射効果などの解析から、中核的要素のみを抽出し単純化したモデルを構築する。そして、そのモデルに基づいて理論解析を進め、導出された計算結果を実験系へフィードバックし検証実験等をすることによって、構築したモデルの妥当性を検証する。最終的には、得られた特定の系に関するモデルを汎用化・普遍化させることにより、汎用理論化を推し進め、他の系への応用、延いては新技術開発の促進を目指すものである。

論文

JENDL Fusion File 99

千葉 敏; 深堀 智生; 柴田 恵一; Yu, B.*; 小迫 和明*; 山室 信弘*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(2), p.187 - 194, 2002/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:71.66(Nuclear Science & Technology)

核融合中性子工学で重要な水素からBiに至る79核種、13元素に対して二次中性子の二重微分断面積(DDX)の評価を行った。本プロジェクトがスタートした際のJENDL汎用ライブラリーの最新版JENDL-3.1のデータをベースにして、中重核に対しては光学模型、DWBA、前平衡及び統計模型計算を行い、系統式を用いて評価した。ただし軽い核に対しては別の手法を用いた。さらに$$^2$$H, $$^9$$Be及びフッ素より重い元素に対しては放出される荷電粒子のDDXも与えた。本評価結果は中性子、荷電粒子とも実験値を良い精度で再現できることがわかった。この結果はENDF-6フォーマットで編集され、1999年にJENDL Fusion File 99として公開された。

論文

A Monte Carlo program for estimating characteristics of neutron calibration fields using a Pelletron accelerator

吉澤 道夫; 三枝 純; 吉田 真; 杉田 武志*

Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/05

静電型加速器を用いた中性子校正場の設計及びエネルギースペクトル等の特性評価のためのモンテカルロ計算コードMCNP-ANTを開発した。高品質な中性子校正場を確立するためには、中性子ターゲットの最適設計と校正場のスペクトル評価等が重要である。現在、ターゲット中の荷電粒子の輸送から中性子の発生及び中性子の輸送計算までを一貫して行えるプログラムがない。このため、TRIM(SRIM)をもとに新たに荷電粒子の輸送と中性子の発生を計算可能なサブプログラムを作成し、汎用輸送計算コードMCNP-4Bに組み込んだ。荷電粒子の輸送に関するTRIMコードとの比較、及び既に報告されている単色中性子校正場のフルエンス率とスペクトルの測定結果との比較から、開発されたプログラムの妥当性が検証された。今後は、目的とする生成反応以外の核反応で発生する妨害中性子の評価が可能となるよう改良を行う必要がある。

報告書

Tables and graphs of cross sections for compound nucleus formation by charged particles

杉 暉夫*; 中川 庸雄; 川崎 弘光*; 飯島 俊吾*

JAERI-Data/Code 99-039, 52 Pages, 1999/08

JAERI-Data-Code-99-039.pdf:2.83MB

荷電粒子、p,$$alpha$$,d,t,$$^{3}$$Heによる複合核形成断面積を汎用光学模型パラメータを用いて計算した。標的核は、原子番号5から83の元素ごとに最も天然存在比の大きい原子核の(n,p)、(n,$$alpha$$)、(n,d)、(n,t)、(n,$$^{3}$$He)反応でできる残留核である。入射エネルギーの範囲は0から40MeVとした。計算結果を表とグラフで示す。この計算の目的は、これらの複合核形成断面積の概要をつかむことと、中性子入射による荷電粒子放出反応断面積を計算するための基礎データとして使うことにある。

論文

大強度荷電粒子ビームの応用

志甫 諒

プラズマ・核融合学会誌, 75(11), p.1280 - 1286, 1999/00

エネルギー10MeV以上、電流1kA以上の大強度荷電粒子ビームの応用として、大出力電磁波の発生とそれを用いた高勾配加速器への応用、赤外FELによるフロンガスの除去、及び重イオン慣性核融合への応用について概説した。

報告書

原子力研究におけるMCNPの使用経験,2; 分散低減法の検討

桜井 淳; 山本 俊弘

JAERI-Review 98-010, 303 Pages, 1998/03

JAERI-Review-98-010.pdf:15.46MB

平成8年度に原子力コード評価専門部会に「MCNP使用経験」ワーキンググループを設置し、本年度は分散低減法の検討を中心に活動を行ってきた。本報告書では、(1)核融合炉体系の中性子及び$$gamma$$線輸送計算、(2)加速器駆動消滅処理システムの概念設計、(3)JMTR炉心計算、(4)即発中性子減衰定数の計算、(5)被爆評価のための中性子及び$$gamma$$線輸送計算、(6)遮蔽体系の中性子及び$$gamma$$線輸送計算、等における分散低減法について検討を行った。当ワーキンググループでは、さらに、将来モンテカルロ計算の指針となり得るような「モンテカルロ計算ガイドライン」についての検討を開始した。付録として、最近公開されたMCNP 4Bの使用経験、高エネルギー荷電粒子のモンテカルロ法による計算例を示してある。

報告書

磁場を用いた高速中性子エネルギースペクトロメータの実現性の検討

山岸 秀志; 荒 克之

JAERI-Research 97-063, 17 Pages, 1997/09

JAERI-Research-97-063.pdf:0.73MB

エネルギー計測範囲が8桁以上で、エネルギー計測誤差幅が$$pm$$10%以下の性能を有する高速中性子エネルギースペクトロメータの実現性について検討した。ここでは、磁場により反跳陽子の軌道を偏向、その変位からエネルギーを計測する原理に基づくスペクトロメータについて、磁場構造、磁場強度及び反跳陽子検出用スクリーンの幾何学的配置を最適設計するとともに、その性能について計算評価した。この結果、磁場を放射線形状に設計、スクリーンを80$$^{circ}$$の角度で配置し、磁束密度を6$$times$$10$$^{-4}$$$$sim$$0.6[T]の範囲で走査することにより、最適な性能が得られることがわかった。本検討により、エネルギー計測範囲が0.1[eV]$$sim$$100[MeV]の9桁で、エネルギー計測誤差幅が全計測範囲を通して$$pm$$9%以下の性能を有するスペクトロメータの実現の可能性を示すことができた。

論文

Phase space control and consequences for cooling by using a laser-undulator beat wave

岸本 泰明; Koga, J. K.*; 田島 俊樹*; D.Fisher*

Physical Review E, 55(5), p.5948 - 5963, 1997/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.68(Physics, Fluids & Plasmas)

荷電粒子ビームの位相空間の内部構造を、アンジュレータと広い周波数帯域のスペクトルを持つ適切に調整されたレーザーとのビートの動重力を用いて制御する方法を提案している。本手法は、リング加速器の各周回毎にフィードバック制御を行うことにより、空間的に短くバンチした電子ビームの高速冷却に適用することができ、縦方向のエミッタンスの速い時間スケールの減衰がシミュレーションにより検証された。本高速制御・冷却過程は高次のエントロピーを導入した統計手法を用いて解析され、従来のレーザービーム相互作用では解析されたことのない「エントロピー共鳴現象」を見い出した。

報告書

Analytic cross sections for collisions of H, H$$_{2}$$, He and Li atoms and ions with atoms and molecules, III

伊藤 琳典*; 多幡 達夫*; 白井 稔三; R.A.Phaneuf*

JAERI-Data/Code 95-008, 71 Pages, 1995/07

JAERI-Data-Code-95-008.pdf:1.54MB

H、H$$_{2}$$、He、Liの原子及びイオンと原子分子との衝突における断面積の推奨値に対して解析的表式をあてはめた。対象にした衝突過程は、電離、荷電粒子生成、電子損失、及び電子脱離である。解析的表式として、推奨値の内外挿ができるようにGreen and McNealの経験式を変形したものを採用した。

論文

高質度の荷電粒子系に向けて

田島 俊樹*

原子力工業, 41(3), p.45 - 48, 1995/03

本論文は先端基礎研究センター荷電粒子多体系グループが行っている加速器におけるビームを中心とした荷電粒子系の質の改善(ビームのエミッタンスやエネルギー広がり)と制御に関する研究をレビューしたものである。特に空間的に短いバンチを形成し、1m秒以下の速い時間スケールでの冷却が必要とされる電子ビームについて、高パワーレーザーとアンジュレーターのビート波を用いた冷却制御法を提案し説明している。このようなビーム制御には高パワーでかつ帯域幅の広いレーザーが必要とされるが、その候補として最近発展の目ざましいT$$^{3}$$レーザーと呼ばれる卓上型のレーザーの有用性を紹介している。このT$$^{3}$$レーザーは、ビーム冷却のみならず高強度のX線レーザーや新物質生成等についても有用なツールであることも紹介している。

論文

Beam direct converter with varying magnetic field

松岡 守; 荒木 政則; 水野 誠

Fusion Technology, 26, p.1296 - 1303, 1994/12

時間的に変化する磁場を用いて直接交流電力を得るという、負イオン源を用いた中性粒子ビーム入射装置用の荷電粒子回収装置を提案する。従来の静磁場ないし静電場を用いた荷電粒子回収装置では出力が直流電力であるため、将来の中性粒子ビーム入射装置の~1MV,~10Aの出力を商用回路に回生させるのが技術的に非常に困難となる。ここで提案する方法によれば、交流電力の形で得られるため、トランスで電圧を低くしてからエネルギー回生のための回路を組む事ができる。

論文

Removal of the plasma contained in an atomic beam produced by electron beam heating

大場 弘則; 西村 昭彦; 小倉 浩一; 柴田 猛順

Review of Scientific Instruments, 65(3), p.657 - 660, 1994/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:78.94(Instruments & Instrumentation)

原子法レーザー同位体分離では電子ビーム加熱で生成した原子ビームにレーザー光を照射して目的同位体のみをイオン化して電極に回収する。原子ビームは蒸発部で発生したプラズマを含んでいるので、このプラズマが回収部に流れ込まないようにする必要がある。ここではガドリニウム原子ビームに含まれるプラズマの除去を、原子ビームに沿って設けた一対の平行平板電極に正あるいは負電圧を印加して行った。高密度蒸発時に除去電極に正電圧を印加するとプラズマは除去できなかった。一方、高い負電圧を印加すると高密度蒸発時でもプラズマは除去できた。プラズマを除去するのに必要な電位を、アース電位のプラズマが電子ビームとともに上方に流れる、プラズマから負電位の除去電極にイオンが引出される、というモデルをたてて推定したところ実験結果と良く一致した。

論文

Macroscopic potential-energy surfaces for arbitrarily oriented, deformed heavy ions

M$"o$ller, P.*; 岩本 昭

Nuclear Physics A, 575, p.381 - 411, 1994/00

2つの重イオン間のポテンシャルエネルギーの計算において、双方の重イオンが変形して且つ任意の相対的配位にある場合の計算法の定式化を行う。計算は有限レンジ液滴模型に従い、変形のパラメータやエネルギーの表式を変えても容易に一般化できる形式に与えられている。この定式化に従い、重イオン反応で多次元性が問題となる幾つかの現象の解析を行った。重イオン核融合や、変形した複合核からの荷電粒子の放出において、原子核の変形がポテンシャルエネルギーにどう反映されるかが初めて定量的に与えられた。

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