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論文

Inverted-parabolic and weak strain dependencies on the critical current in practical $$<$$110$$>$$ and $$<$$100$$>$$ oriented REBCO tapes

長村 光造*; 町屋 修太郎*; 梶原 堅太郎*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Zhang, Y.*; 藤田 真司*; 飯島 康裕*; Hampshire, D. P.*

AIP Advances (Internet), 9(7), p.075216_1 - 075216_11, 2019/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.22(Nanoscience & Nanotechnology)

In the commercial coated conductor tapes, the twinned structure of REBCO (REBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-d}$$, RE = Y and Gd) is characterized as either $$<$$100$$>$$ or $$<$$110$$>$$ orientation based on the tape length direction. In this study, we investigate the effects of the two different twinned structures on the critical current $$I_{rm c}$$ of the REBCO tapes by combining; transport critical current and synchrotron radiation diffraction measurements. For the tapes with $$<$$100$$>$$ oriented twins, we observed the inverted parabolic strain behavior on the uniaxial strain dependence of $$I_{rm c}$$. In contrast, the ones with $$<$$110$$>$$ oriented twins showed a weak strain behavior without any maximum appeared in the strain dependence. Such a different uniaxial strain dependence was analyzed by using the one-dimensional twin model with different fractional lengths of A-domains and B-domains of REBCO twins. This model explains the essential features of the different uniaxial strain dependence we observed.

論文

Beamline test of a transition-edge-sensor spectrometer in preparation for kaonic-atom measurements

橋本 直*; 谷田 聖; 他49名*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 27(4), p.2100905_1 - 2100905_5, 2017/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.96(Engineering, Electrical & Electronic)

We are developing a new technique to apply transition-edge sensors (TESs) to X-ray spectroscopy of exotic atoms, especially of kaonic atoms. To demonstrate the feasibility of this pioneering project, performance of a TES-based X-ray detector was evaluated in pion- and kaon-beam environments at particle accelerators. We successfully observed X-rays from pionic-carbon atoms with a resolution as good as 7 eV FWHM at 6 keV. Also at a kaon beamline, we confirmed that the TES spectrometer will be able to achieve our resolution goal, 6 eV, in our first scientific campaign to measure X-rays from kaonic-helium atoms.

論文

原研タンデム加速器の現状

松田 誠; 竹内 末広; 月橋 芳廣; 堀江 活三; 大内 勲; 花島 進; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; et al.

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.1 - 4, 2004/00

原研タンデム加速器では昨年度、加速管をコンプレスドジオメトリ型の加速管へ更新した。加速管内の超音波及び高圧純水洗浄の効果により、わずか1週間程のコンディショニングで更新前の約16MVの端子電圧を達成することができた。充分なコンディショニング時間を確保できなかったが、1MV及び2MVユニットでは平均で110%の電圧を達成し、フルカラムによる電圧上昇試験で18.2MVを達成した。そのほか強力なターミナルイオン源への更新のために入射系の改造を行うべく準備を進めており、昨年度ガスストリッパー装置の撤去を行った。短寿命核加速施設は昨年度までの3年間で施設の建設及び装置の設置はほぼ終了し、今年度中の短寿命核の加速実験を目指して装置全体の立ち上げ及びインターロックなどの安全装置の製作を現在行っている。また短寿命核加速施設からの1MeV/uのビームを既存の超電導ブースターで加速できるように現在のブースターの前段部に$$beta$$$$_{opt}$$=6%のlow$$beta$$空洞を設置し最大5$$sim$$7MeV/uまで加速する計画を進めている。研究会ではこのほかに昨年度のタンデム加速器施設の運転、整備の状況について報告する。

論文

低アスペクト比トカマクの動力炉への展望

西尾 敏

電気学会プラズマ研究会資料 (PST-03-37), p.1 - 6, 2003/10

低アスペクト比プラズマの性能卓越性に着目し、トカマク炉を小型高性能化することを試みた。改善の主なものは以下の3点である。(1)中心ソレノイドコイル(CSC)の排除。将来のトカマク炉は非誘導定常運転が想定されており、その際CSCは不可欠の機器ではなくなる。(2)上記(1)を前提として、トーラス中心領域のTFCを一体化構造、すなわちセンターポスト構造を採用する。これによりスリムで電流密度の高いTFCが可能となる。(3)遮蔽体の合理化。低アスペクト比化を優先しトーラス内側領域にトリチウム増殖ブランケットの設置は断念する。トーラス内側の遮蔽体は中性子の反射材,減速材,吸収材及び$$gamma$$線の遮蔽材等で構成し、各構成成分の最適化を図る。これらの改善により従来トカマク炉の設計例と比べて、炉本体の重量出力密度を2倍程度増加することに成功した。炉本体重量自身も半分以下になり建設費低減による社会受容性の大幅な向上が期待される。

論文

Conceptual design of tokamak high power reactor (A-SSTR2)

西尾 敏; 飛田 健次; 牛草 健吉; 小西 哲之

プラズマ・核融合学会誌, 78(11), p.1218 - 1230, 2002/11

経済性と環境安全性に優れたトカマク炉(A-SSTR2)の概念設計を行った。ITER-FEATとほぼ同じサイズのコンパクトさで、4GWの高い核融合出力を得るべく、規格化ベータ$$beta_{N}$$=4及びトロイダルコイルの最大経験磁場23Tを設定した。60MW,1.5MeVの負イオン中性粒子ビーム電流駆動と約80%のブートストラップ電流で定常運転を行う。装置構成上の特徴はセンターソレノイド(CS)コイルが排除されている点である。CSコイルを排除してもプラズマ着火及び電流立ち上げが可能であることを1.5D輸送コードTOPICS及びASTRAコードを用いたシミュレーションにより示した。最大磁場23Tのトロイダルコイルに作用する強大な電磁力を支持するために、CSコイルを排除したトーラス中心領域に支持構造部及び中心支柱を配置し許容応力を満足する構造解を見いだした。ポロイダルコイルは6個と簡素化されているが、三角形度0.4,楕円度1.8のプラズマ平衡配位が得られている。ERRATO-Jコードの評価では、導体壁をr/a=1.2の位置に置くことで$$beta_{N}$$=4までキンクモード(n=1,2)が安定となる。TOPICSで得られた分布では、最大出力時においてもバルーニングモードは安定であることが確認されている。垂直位置不安定性については、バナジウム合金製の5cm厚の鞍型安定化シェルの設置により、不安定性の成長率を40Hzと抑制することができ、フィードバック制御の見通しが得られた。

論文

超電導技術は進歩している, 4-1; 核融合研究

奥野 清

電気学会誌, 122(1), P. 15, 2002/01

電気学会本誌特集記事「超電導技術は進歩している」のうち、高磁界・大電流応用」の章を担当する。仕上がりで1/2ページの短いものである。トカマク型核融合炉用超電導マグネットの開発成果、今後必要な研究開発項目について簡潔に述べる。

論文

核融合炉工学概論; 未来エネルギーへの挑戦

関 昌弘; 菱沼 章道; 栗原 研一; 秋場 真人; 阿部 哲也; 石塚 悦男; 今井 剛; 榎枝 幹男; 大平 茂; 奥村 義和; et al.

核融合炉工学概論; 未来エネルギーへの挑戦, 246 Pages, 2001/09

本書は、炉工学的基礎を有し核融合に関心のある方々に対して、核融合炉の原理とその実現に必要な多岐にわたる技術、さらに総合システムとしての核融合炉の理解に役に立つことを目指したものである。本文は2部構成になっており、第1部では核融合炉の原理と誕生までのシナリオを、そして第2部では、核融合炉を構成する主要な装置・機器に関する研究開発の現状を、最近のデータをもとにまとめてある。

論文

Analysis of current after normal transition in a cable-in-conduit conductor

小泉 徳潔; 安藤 俊就; 高橋 良和; 辻 博史; 島本 進*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 11(1), p.2575 - 2578, 2001/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.93(Engineering, Electrical & Electronic)

電流偏流のために過大な電流を流している超電導性が、常電導転移した後の挙動について解析した。計算で用いたパラメータは、電流偏流による不安定性を示したUS-DPCコイルのそれらを用いた。解析の結果、100m程度の長さを有する導体では、常電導転移後数秒間は、端部の影響がないことがわかった。これは、無限長のモデルを使用できることを示している。無限長モデルでは、電流の計算がより簡易になる。そこで、無限長モデルを、クエンチ・シミュレーションコードとあわせて使用して、解析を行った。解析の結果、常電導伝播が電流減衰に大きな影響を与えることがわかった。また、素線間のコンダクタンスが高い場合に導体は安定になるが、この場合でも、導体としての安定性が低くなければ、電流偏流によってクエンチが起こることが示唆された。

論文

Conceptual design description of a CT fueler for JT-60U

Raman, R.*; 伊丹 潔

プラズマ・核融合学会誌, 76(10), p.1079 - 1087, 2000/10

JT-60Uへの応用を考えた、コンパクト・トロイド(CT)入射装置の概念設計についての論文である。0.4mgの重水素燃料を10Hzの周波数で、2TのJT-60Uプラズマに300km/sの速度で入射できる設計である。電源の主要部分は、CTの形成用に80個の、加速用100個のコンデンサー・バンクからなる。JT-60U入射口でのリップルトロイダル磁場及びポロイダル磁場をシールドするために、超電導金属の受動的磁気シールドを新たに考案した。

論文

原研FELにおけるエネルギー回収輸送系の設計

静間 俊行; 羽島 良一; 峰原 英介

Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.53 - 55, 2000/07

原研自由電子レーザー研究グループでは、ビームエネルギー回収法によるレーザー出力の向上を目指している。この計画で、既存のビームラインへ、3台の60度偏向電磁石から構成される180度アークを追加し、主加速器へのビーム再入射を行う。エネルギー回収を効率よく行うために、このビーム輸送系には、等時性及び収色性をもつことが要求される。また、周回ラインへビームを入射するために、周回ビームと入射ビームの合流用電磁石系ラティスが必要となる。本報では、エネルギー回収ビーム輸送系のデザイン設計、計算コードによるシミュレーション結果について報告する。

論文

原研FELにおける出力安定化解析

榊 泰直; 永井 良治; 吉川 博; 峰原 英介

Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.261 - 263, 2000/07

原研とKEK両者によって、世界最高の陽子ビーム出力を目指すプロジェクトが提案されている。この計画のリニアックは、0~400MeVまでは、常伝導キャビテイ、400~600MeVまでは超伝導キャビティで加速する予定である。ところで、リニアック後段に設置される3GeVシンクロトロンは、$$Delta$$P/Pの値が0.1%という非常に高性能なビームクオリティを要求している。この要求をふまえて、超電導キャビティで加速器を構成するうえで、何が問題となるのか把握したうえで、装置並びにユーティリティ設備の設計検討を行わなければならない。そこで、本研究では原研東海研で高い実績を上げている。FEL用超電導リニアックを用いて、超電導リニアックのビーム安定化に関する解析結果を報告する。

報告書

磁気分離に関する共同研究

小田 好博; 船坂 英之; 金 暁丹*; 小原 健司*; 和田 仁*

JNC-TY8400 2000-002, 47 Pages, 2000/03

JNC-TY8400-2000-002.pdf:2.53MB

本報告書は、原子力分野における将来の高度化開発に資するために行った、原子力技術への超電導技術応用の一環としての磁気分離技術に関する共同研究の報告書である。すなわち、超電磁石による磁気分離技術の核燃料サイクルへの適用のうち、再処理工程における使用済み核燃料の清澄や成分分析に有望と考えられる、超電導磁気クロマトグラフィーの基本特性の研究を行った結果を報告する。この研究では計算機シミュレーションと基礎実験を行い、前者の結果、粒径が数100AのNd微粒子と、磁化率がその1/30あるいは1/5の放射性微粒子(Pu)を直接分離できることを示した。試作した磁気カラムに関する基礎実験では、弱磁性の微粒子の流れ速度に磁気力が影響を及ぼすことを確認することができた。特にシミュレーションの結果から二次廃棄物を伴わない超電導磁気クロマトグラフィー技術の適用は極めて有望であることを示した。

論文

核融合用13T-640MJ超電導パルス・コイルの開発研究

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; 杉本 誠; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; et al.

電気学会論文誌,B, 120(3), p.449 - 456, 2000/03

国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dとして進められている中心ソレノイドモデル・コイル計画の13T-640MJ超電導パルス・コイルの設計と製作について紹介する。

論文

The JAERI superconducting linac based FEL

静間 俊行; 峰原 英介; 西森 信行; 永井 良治; 羽島 良一; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 山内 俊彦

Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 3 Pages, 2000/00

原研自由電子レーザー研究グループでは、超電導リニアックを用いた高出力自由電子レーザーの研究を行っている。これまで、遠赤外領域において、平均レーザー出力2kW以上の世界最高出力を記録している。このような高出力レーザーを達成できた要因として、電子銃の高性能化、光共振器の改良、電子ビーム輸送系の改善等があげられる。本会議では、これらの成果について発表する。また、さらなる高出力化を目指し、ビームエネルギー回収実験を計画しており、本会議では、エネルギー回収ビーム輸送系の電磁石ラティスのデザイン設計や、計算コードを用いて行ったビームダイナミクスのシミュレーション結果についても報告する。

論文

Neutron scattering experiments at high pressure on a heavy fermion superconductor UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$

本間 徹生; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 目時 直人; 小池 良浩; 長壁 豊隆; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 68(12), p.4047 - 4048, 1999/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.47(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$におけるT$$_{N}$$(14.5K)以下での反強磁性秩序と約2Kでの超伝導転移の圧力依存性が、電気抵抗・比熱などのマクロな物性測定によって調べられている。その結果、磁気相転移に伴う異常は圧力によって抑制される振る舞いを示すが、超伝導転移に伴う異常はほとんど変化しない。この異常な圧力依存性をミクロな立場から理解し、磁気秩序と超伝導の発現機構に対する知見を得るために圧力下中性子散乱実験を行った。その結果、T$$_{N}$$は過去の圧力下の研究と一致して高圧下で減少傾向を示した。新たに磁気モーメントの大きさが加圧とともに大きく減少することを見いだした。この圧力依存性を直線で外挿すると磁気モーメントは6.5GPaで消失することが期待される。

報告書

高耐放射線性アラミド繊維強化樹脂によるコンクリート補強材の開発,1; 室温で含浸できるエポキシ樹脂組成物(共同研究)

宇田川 昂; 森谷 俊夫*; 松原 澄行*; 本郷 善彦*; 瀬口 忠男

JAERI-Tech 99-022, 31 Pages, 1999/03

JAERI-Tech-99-022.pdf:1.68MB

コンクリート構造物に用いられる鉄筋の磁化あるいは誘導電流をさけるため、アラミド繊維強化プラスチック(ArFRP)の棒材を開発した。高分子母材としてはスチレンオキサイド(10%)、ジグリシジルエーテルオブビスフェノールA(60%)、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(30%)と芳香族ジアミンを硬化剤とする新たなエポキシ樹脂組成物が最良であることを見いだした。この樹脂組成物は室温でアラミド繊維の組み紐に容易に含浸する。ArFRPの棒材は高い耐放射線性を備え、引張り強度は100MGy(吸収エネルギー100MJ/kg)照射した後で98%(1.45GPa)保持しており、超電導磁石を利用する核融合炉を格納するコンクリート構造物の補強材として有効である。

論文

核融合装置における故障時電流の抑制・遮断技術

松崎 誼

電気学会技術報告, (709), p.54 - 58, 1999/01

電気学会では電力系統に短絡などで発生する故障大電流を抑制・限流する技術を調査するため専門委員会を発足させた。その委員会の中で、大規模な直流電源システムである核融合装置における故障電流の抑制・限流・遮断する技術について報告し、報告書としてまとめた。報告書では、(1)PFコイル電源の過電流抑制技術として、バイパスペア運転について述べ、プラズマディスラプション時における抑制リアクトルの挿入や特殊な限時特性をもつ過電流遮断方式について述べた。(2)超電導コイルクエンチ時の直流大電流遮断技術として、既に開発されたITER CSモデルコイル用の60kA、0.5秒動作やLHD用25kA、0.5秒の直流遮断器について述べた。更に(3)NBIで加速極間の放電破壊が発生した際、加速電源遮断で発生するサージ電流を抑制するサージブロッカーや空心リアクトルなどの技術について述べた。

論文

ITER計画におけるNb$$_{3}$$Sn超電導線の高性能化及び大型化

礒野 高明; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 杉本 誠; 吉田 清; 西 正孝; 高橋 良和; 安藤 俊就; 辻 博史; 島本 進*

電気学会論文誌,B, 119(11), p.1263 - 1269, 1999/00

ITERの工学設計活動で行った高性能のNb$$_{3}$$Sn素線開発とその大型導体化について紹介する。特に、高性能Nb$$_{3}$$Sn素線開発では、従来に比べ、臨界電流密度では1.5倍、ヒステリシス損失では1/5といった大幅な性能向上を果たし、ITER仕様であるJc 550A/mm$$^{2}$$以上(12T,4.2K)、ヒステリシス損失200mJ/cm$$^{3}$$以下($$pm$$3T)を満たす素線を量産することに成功した。ここでは主として素線開発方法について紹介する。

報告書

国際熱核融合実験炉ITER磁場補正(コレクション)コイルの設計

久保 博篤*; 小峰 武司*; 吉田 清

JAERI-Tech 98-050, 69 Pages, 1998/11

JAERI-Tech-98-050.pdf:1.88MB

日、米、EC、ロシアの4極の協力により国際熱核融合実験炉計画が進められている。プラズマを閉じ込めるため磁場を発生させるコイルとして超電導コイルが使用される。このコイルのうち、ポロイダル磁場(PF)コイルと呼ばれる真空容器中のプラズマ位置や断面形状を制御するコイルが設置される。この磁場にはPFコイル製作による誤差据付け公差により磁場の誤差が生じる。この誤差を補正する目的のためPFコイルの周囲をコレクションコイルと呼ばれる磁場補正超電導コイルが設置される。このコイルには大電流による電磁力、TFコイルから受ける変位による荷重が作用する。この機械特性を評価し設計に反映させるために電磁力とTFコイルの変位による応力解析、クランプのボルト等の検討を行うことにより提案クランプ位置に設定することで許容応力内に収まることを確認した。

論文

Shielding analyses of the ITER NBI ports

佐藤 聡; 高津 英幸; 関 泰; 内海 稔尚*; 山田 光文*; 飯田 浩正; Plenteda, R.*; Santoro, R. T.*; Valenza, D.*; 小原 祥裕; et al.

Fusion Technology, 34(3), p.1002 - 1007, 1998/11

3次元モンテカルロ及び2次元S$$_{N}$$解析により、ITER/NBIポート周辺の遮蔽解析を行った。ITERトーラス全体の1/4(90$$^{circ}$$分)を詳細にモデル化し、MCNP及びDOTを用いて解析を行った。NBIポート周辺の超電導コイルの核的応答を評価すると共に、2次元解析においては、運転中の中性子及び$$gamma$$線輸送解析に加えて、放射化解析及び停止後の$$gamma$$線輸送解析も併せて行い、停止後生体線量率の評価も行った。これらの核的応答の評価に加えて、詳細な3次元モンテカルロ解析により、2次元S$$_{N}$$解析に対する誤差評価も行った。モデル化の詳細な概要及び解析結果等を、本発表において報告する。

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