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論文

非破壊2次元プロファイルモニター用ガスシートターゲットの開発

荻原 徳男; 引地 裕輔*; 神谷 潤一郎; 山本 風海; 金正 倫計

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.563 - 567, 2017/12

In order to realize a non-destructive and fast-response beam profile monitor for stable operation of the accelerators in the J-PARC, we have been developing a dense gas-sheet target with the aid of vacuum science and technology. After the study with the Monte Carlo simulations of transported molecules through some kinds of tubes, the deep slit is found to be effectual to make a gas sheet. In this report, the outline of the simulations will be shown, and the performances of the proto-type gas sheet generator will be presented through the demonstration experiments for the electron beam detection.

論文

ガスシートを用いた電子ビームの検出

荻原 徳男; 引地 裕輔; 神谷 潤一郎; 金正 倫計

Journal of the Vacuum Society of Japan, 59(4), p.79 - 82, 2016/04

In order to demonstrate the function of the gas sheet for measuring the 2 dimensional profiles of the accelerated beams, the following experiments were carried out: (1) The gas sheet with a thickness of 1.5 mm and the density of 2$$times$$10$$^{-4}$$ Pa was generated by the combination of the deep slit and the thin slit. Here, the gas sheet was produced by the deep slit, and the shape of the sheet was improved by the thin slit. (2) For the electron beam of 30 keV with a diameter greater than 0.35 mm, the position and the two-dimensional profiles were well measured using the gas sheet.

論文

Measurement of LBE flow velocity profile by UDVP

菊地 賢司; 武田 靖*; 大林 寛生*; 手塚 正雄*; 佐藤 博

Journal of Nuclear Materials, 356(1-3), p.273 - 279, 2006/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.16(Materials Science, Multidisciplinary)

核破砕ターゲットモデル反転流部の鉛ビスマス流を超音波で測定した。鉛ビスマス流の測定はこれまでに報告がなく、それは濡れ性が悪いことが原因であることが今回の実験で明らかになった。モデルループは同軸二重管の環状流が反転して管状流に移行するため、流れ場の遷移が非定常となる。鉛ビスマスの駆動は電磁ポンプ,流量測定は電磁流量計で行った。測定の結果、陽子ビームが当たる窓部では流れが淀み、熱伝達特性に影響を及ぼす局所流れの様子がわかった。

論文

Evaluation of the 3-Gev proton beam profile at the spallation target of the JSNS

明午 伸一郎; 野田 文章*; 石倉 修一*; 二川 正敏; 坂元 眞一; 池田 裕二郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.569 - 572, 2006/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:74.87(Instruments & Instrumentation)

JSNSでは3GeV陽子ビームが早い繰り返しのシンクロトロン(RCS)から水銀の核破砕中性子ターゲットに輸送される。水銀ターゲット容器におけるピッティングによる損傷を減らすためには、陽子ビームの電流密度のピークを下げることが最も効果的である。本研究では、第一ステップとしてターゲットでのビームプロファイルを評価した。ビームプロファイルはRCS出口の位相空間で決定される。位相空間における分布は、空間電荷効果を考慮したSIMPSONSコードにより計算した。実空間における、プロファイル分布はベータトロン振幅の行列変換により導出した。RCSにビームを入射する場合において、コリレーテッドペインティングよりもアンタイコリレーテッドを用いることによりピーク電流密度が減ることがわかった。

論文

Ion and neutron beam analyses of hydrogen isotopes

久保田 直義; 落合 謙太郎; 沓掛 忠三; 近藤 恵太郎*; 洲 亘; 西 正孝; 西谷 健夫

Fusion Engineering and Design, 81(1-7), p.227 - 231, 2006/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:37.94(Nuclear Science & Technology)

水素同位体は、プラズマ対向機器の表面領域において、燃料粒子リサイクリングやプラズマ運転条件を考えるうえで重要な役割をはたす。この点に着目して、日本原子力研究所FNSでは、2002年から核融合炉関連機器のための元素分布分析を開始している。本研究では、表面領域での水素同位体挙動を明らかにするために、D-Tプラズマに曝されたTFTRタイル内のトリチウム深さ分布分析をFNSにて行った。イオンビームを用いた核反応分析の結果、4種類の元素すなわち重水素,トリチウム,リチウム6及びリチウム7が検出された。測定されたエネルギースペクトルから各元素の深さ分布を計算したところ、重水素とリチウムが表面から1$$mu$$mまで一様に分布しているのに対し、トリチウムは0.5$$mu$$mにピークを持つ分布であることがわかった。また、TFTRタイルの表面領域は深部に比べて1桁高い量のトリチウムを保持していることがわかった。

論文

Investigation of photo neutralization efficiency of high intensity H$$^{-}$$ beam with Nd:YAG laser in J-PARC

富澤 哲男; 秋川 藤志; 佐藤 進; 上野 彰; 近藤 恭弘; 大井川 宏之; 佐々 敏信; 長谷川 和男; Lee, S.*; 五十嵐 前衛*; et al.

Proceedings of 7th European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators (DIPAC 2005), p.275 - 277, 2005/00

負水素イオンにNd:YAGレーザーを当てると電子が一つはがれて水素イオンに変わる。これがレーザー荷電変換であるが、J-PARCにおけるビームプロファイルモニターや核変換実験施設への低出力陽子ビームの取り出しに応用できる技術である。これらの可能性を確認するために、実際に高周波四重極リニアック(RFQ)出力後のビーム輸送系(MEBT1)に実験装置を設置し、レーザーが当たった時の荷電変換効率を計測した。本稿ではこの実験装置の設置状況とレーザーが当たったすべてのビームが荷電変換した結果を報告する。

論文

3-45MeV/u ion beam dosimetry using thin film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜*; 花屋 博秋; 橘 宏行*

Radiation Physics and Chemistry, 68(6), p.975 - 980, 2003/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.53(Chemistry, Physical)

低LET放射線に対する特性が明らかになっている4種のフィルム線量計を3-45MeV/uのイオンビームに応用した。低LET放射線を基準とした線量計の相対応答は、いずれもおよそ1から10MeV/(mg/cm$$^{2}$$)であり、阻止能が高くなるにしたがって徐々に小さくなる。特性を明らかにしたこれらの線量計によるイオンビーム線量測定における不確かさは、フルエンス測定における不確かさを$$pm$$2%含んで$$pm$$5%(1$$sigma$$)より良かった。特性を明らかにしたGaf線量計を用いることにより、それぞれ1及び10$$mu$$mより良い空間分解能で平面及び深度方向の線量分布測定ができることがわかった。

論文

Design of beam incident monitor for spallation neutron target of JSNS

明午 伸一郎; 原田 正英; 寺奥 拓史*; 前川 藤夫

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.1175 - 1180, 2003/07

大強度パルス核破砕ターゲットに入射する陽子ビームをモニターすることは重要である。J-PARCの核破砕中性子源に入射する陽子ビームモニターは、メンテナンス性を向上させるために陽子ビームウインドーのアッセンブリーと一体化している。しかしながら、ウインドーにおけるビームの散乱等によりモニター自身の発熱が著しく大きくなる恐れがある。これを評価するために、発熱計算を行いモニターの発熱は0.1W/cc以下と十分に小さいことがわかった。また本報では、モニター及び窓の寿命の予測を助けるために用いられる貫通孔などのアッセンブリーとしての設計状況について報告する。

報告書

Measurement of profile and intensity of proton beam by an integrated current transformer and a segmented parallel-plate ion chamber for the AGS-Spallation Target Experiment (ASTE)

明午 伸一郎; 中島 宏; 高田 弘; 春日井 好己; 猪野 隆*; 前川 藤夫; Hastings, J.*; 渡辺 昇; 大山 幸夫; 池田 裕二郎

JAERI-Data/Code 2001-014, 23 Pages, 2001/03

JAERI-Data-Code-2001-014.pdf:1.55MB

1.94,12及び24GeV陽子を水銀ターゲットに入射し、ターゲット内の温度,圧力波及び中性子特性を測定するAGS核破砕ターゲット実験における入射ビームのプロファイルと強度の測定を行った。入射陽子ビームプロファイルのオンライン検出器としてセグメント化された平行平板電離箱(CHIDORI)を用いた。また、プロファイルはアルミ箔を陽子ビームで放射化し、これから生成する$$gamma$$及び$$beta$$線の強度分布をイメージングプレート(IP)で検出する方法を測定した。ビーム強度の測定には積分型カレントトランスフォーマー(ICT)及び銅箔の放射化法を用いた。CHIDORI及びIPによるプロファイルの結果は良い一致を示した。また、ICT法と放射化法によるビーム強度の結果は、12及び24GeV陽子に対し3%以内で良い一致を示した。さらに、これらの値はAGSのチームが設置したセグメント型ワイヤー電離箱(SWIC)及び二次放出電離箱(SEC)による結果と良い一致を示した。以上より、モニター手法を確立し温度及び圧力波等の実験解析が入射陽子あたりで規格化できるようになった。

論文

A Simple model of supersonic molecular beam injection

Song, X. M.*; 杉江 達夫; 芳野 隆治

プラズマ・核融合学会誌, 76(3), p.282 - 287, 2000/03

トカマクプラズマへの超音速分子ビーム入射の簡単なモデルを開発した。HL-1M(中国のトカマク)、JT-60U、及びITER規模のプラズマに対してこのモデルを適用し、水素粒子のプラズマ中への侵入長、及び粒子供給分布を評価した。その結果、侵入長、及び粒子供給分布は、プラズマの電子密度分布と電子温度分布の形に大きく依存することが明らかになった。また、HL-1Mに対して計算で得られた侵入長は、実験結果とよく一致した。

論文

Stress waves due to deposited heat in mercury and lead spallation targets

菊地 賢司; 中島 宏; 石倉 修一*; 二川 正敏; 日野 竜太郎

Journal of the Physical Society of Japan, 37(2), p.113 - 119, 2000/02

従来の鉛系(鉛-ビスマス)を用いたターゲットより、原子数密度が高く、したがって中性子生産性も高い水銀ターゲットが近年注目されている。しかし、圧力波の観点からターゲットの特性を検討した例はこれまで見当たらない。そこで、核破砕ターゲットにより生じる熱衝撃が水銀ターゲットと鉛ターゲットの容器に及ぼす力学的な負荷を計算機シミュレーションにより評価し、比較した。その結果、熱衝撃により受ける力学負荷に大差は無く、この点から言えば、中性子生産性の高い水銀が有利と判断されると結論される。さらに、ターゲット内の熱発生密度分布関数、及び熱衝撃による脈動の周期がD/V(D:ターゲット直径,V:ターゲットの音速)で予測されることを示した。

論文

Analyses on pressure wave propagation and dynamic stress in mercury targets

石倉 修一*; 神永 雅紀; 須々木 晃*; 日野 竜太郎; 原田 巌*; 神庭 公祐*; 坂下 元昭*

Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.288 - 300, 1998/00

原研で計画している5MW水銀ターゲット成立性を明らかにするうえで、最大の課題である薄肉ターゲット容器の応力と内部に生ずる圧力波を解析した。その結果、矩形ビームを仮定した場合、最大応力170MPaがビーム窓中央で子午線方向の応力として生ずることを明らかにした。さらに、ビーム形状を矩形から放物線に変えると、子午線方向の応力は100MPaまで低減することを示し、ビーム形状がターゲット容器の成立性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。また、容器内で発生する圧力については、矩形ビームを仮定した場合ビーム窓中心で100MPa、円筒内面において60MPaの圧力が生ずることを明らかにし、構造的に成立可能な目処を得た。

論文

Beam profile controller in a neutral beam system

田中 茂; 小原 祥裕; 山本 新

Fusion Technology, 91(3), p.531 - 539, 1991/05

中性粒子入射装置を用いてトカマクのプラズマ電流分布制御を実現するために、ビーム分布制御装置を提案し、その概念と技術的根拠を示した。イオン源より引き出されたイオンビームを、中性化セルに入射する前に、ビーム分布制御装置を用いて磁気的に偏向することで、その軌道を制御する。本ビーム分布制御システムを用いれば、ビーム入射中に中性粒子入射電力を変えることなく、トーラスプラズマの位置で、中空分布から中心集中分布まで、各種のビーム強度分布を得ることができる。

報告書

Kinetic database of the JT-60 tokamak during 1985-1987 experiments

菊池 満; 菊池 克次*; 青柳 哲雄; 谷 啓二

JAERI-M 91-057, 287 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-057.pdf:7.55MB

JT-60の1985年から1987年までの3年間に得られたデータベース(ジュールプラズマ、NBIプラズマ)について記述する。このデータは、データの内部整合性が比較的良く成立しており、「DARTS」と呼ぶデータベースに登録してあり、多くのユーザーが利用できるように留意した。

報告書

Neutral beam current drive for INTOR; The potential in steady state and quasi steady state operations

岡野 邦彦*; 山本 新; 杉原 正芳; 藤沢 登

JAERI-M 87-209, 45 Pages, 1988/01

JAERI-M-87-209.pdf:0.92MB

国際協力で設計が進められている次期核融合実験装置INTORにおける中性粒子入射電流駆動法の可能性とその性能をINTORベンチマークテストパラメータを使って調べた。電流駆動効率の様々なパラメータ依存性を計算し、500keVビームのINTOR設計における可能性を明らかにしている。ビーム駆動電流の空間分布についても計算した。その結果、フレキンブルな電流分布制御性能が確かめられた。また完全定常運転用のビームシステムはそのまま準定常運転のトランスフォーマ再充電時用としても利用できることも明らかになった。

論文

Application of a solid-state image sensor to optical profile measurement of intense neutral beams

奥村 義和; 秋場 真人; 水橋 清

Review of Scientific Instruments, 55(12), p.2027 - 2028, 1984/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:34.36(Instruments & Instrumentation)

高パワーの中性粒子ビームの中心軸と発散を測定するために、固体撮像素子を用いた小型の光学的ビームプロファイルモニターを開発した。このモニターは高い空間分解能と、良い信頼性を持っている。

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