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論文

Measurement of ion species in high current ECR H$$^+$$/D$$^+$$ ion source for IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility)

神藤 勝啓; Sen$'e$e, F.*; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Chauvin, N.*; Gobin, R.*; 一宮 亮; 伊原 彰; 池田 幸治; 春日井 敦; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02A727_1 - 02A727_3, 2016/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.23(Instruments & Instrumentation)

A high current ECR ion source producing 140 mA/100 keV D$$^+$$ ion beams for IFMIF accelerator is now under commissioning at Rokkasho in Japan, under the framework of ITER Broader Approach (BA) activities. The ion source for IFMIF is required to produce positive deuterium ion beams with a high D$$^+$$ ratio. After the mass separation in LEBT consisting of two solenoids, the D$$^+$$ ratio should be higher than 95 % with less molecular ions and impurity ions at the entrance of RFQ linac to be installed downstream. The ion species have been measured by Doppler shift spectroscopy between the two solenoids. With hydrogen operation in pulsed and CW modes, the H$$^+$$ ratio increases with RF power or plasma density and reached 80% at 160 mA/100 keV. The value was compared with that derived from the emittance diagram for each ion species measured by an Alison scanner installed nearby the viewport for the spectroscopy in the LEBT. It was found that the spectroscopy gives lower H$$^+$$ ratio than the emittance measurement.

論文

Measurements of deuteron-induced activation cross-sections for IFMIF accelerator structural materials

中尾 誠*; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 久保田 直義; 佐藤 聡; 山内 通則*; 石岡 典子; 西谷 健夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.785 - 788, 2006/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:16.65(Instruments & Instrumentation)

スタックフォイル法を用いてアルミ,鉄,銅,タンタル,タングステンの重陽子入射時の放射化断面積の測定を行った。TIARA施設のAVFサイクロトロンで加速された重陽子ビームをこれらの積層した箔に照射した。$$^{27}$$Al(d,x)$$^{22,24}$$Na, $$^{nat}$$Fe(d,x)$$^{55,56}$$Co, $$^{nat}$$Cu(d,x)$$^{61}$$Cu, $$^{nat}$$Cu(d,x)$$^{62}$$Zn, $$^{nat}$$Ta(d,x)$$^{178,180}$$Ta, $$^{nat}$$W(d,x)$$^{181,183}$$Reの放射化断面積を20$$sim$$40MeV領域で測定した。これらの断面積を他の実験値及びALICE-Fコードの計算値であるACSELAMライブラリーの値と比較した。

論文

Measurements of deuteron-induced activation cross sections for IFMIF accelerator structural materials

中尾 誠*; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 山内 通則*; 石岡 典子; 西谷 健夫

Proceedings of International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ND 2004), p.1489 - 1492, 2004/09

IFMIF(International Fusion Material Irradiation Facility)の設計では重陽子ビームによる加速器構成材料の放射化の評価が重要であるが、重陽子による放射化断面積の測定データは非常に少ない。そこでIFMIF加速器の構成材料として候補に挙がっているAl, Cu, Wについて、重陽子が入射した時に生成される主な放射性核種に対する放射化断面積の測定を日本原子力研究所高崎研究所TIARA施設のAVFサイクロトロンを用いて行った。スタックフォイル法を適用し、Al, Cu, Wの箔を交互に積層した試料を重陽子で照射することによって、23$$sim$$34MeVのエネルギー領域において1MeV間隔で$$^{27}$$Al(d,x)$$^{27}$$Mg, $$^{24}$$Na, $$^{nat}$$Cu(d,x)$$^{62,63}$$Zn, $$^{61,64}$$Cu, $$^{nat}$$W(d,x)$$^{187}$$W, $$^{181-184,186}$$Reの放射化断面積を得ることができた。

論文

強力中性子源IFMIFのためのイオン源開発

渡邊 和弘

プラズマ・核融合学会誌, 78(6), p.535 - 540, 2002/06

核融合炉での中性子環境を模擬し、材料の開発を行うための中性子源である国際核融合材料照射施設IFMIFの開発が行われている。この装置のイオン源として100keV,155mAの重陽子イオン源が要求されている。本報告ではIFMIF用のイオン源の開発状況について紹介する。

論文

Experimental study on beryllium-7 production via sequential reactions in lithium-containing compounds irradiated by 14-MeV neutrons

前川 藤夫; Verzilov, Y.M.*; Smith, D. L.*; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.1448 - 1452, 2000/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.51

核融合炉のトリチウム増殖材であるリチウムは、14-MeV中性子照射ではトリチウム以外に放射能は生成しないとされている。しかし実際に照射を行うと、ベリリウム-7を生成する。これは、14-MeV中性子反応により生成した陽子や重陽子がさらにリチウム-6やリチウム-7と反応(シーケンシャル反応)してベリリウム-7を生成するためである。そこで、原研FNSのD-T中性子源で酸化リチウム、炭酸リチウム及び水酸化リチウムを照射し、これらの化合物中における実効ベリリウム-7生成断面積を測定した。酸化リチウムの場合の実効断面積は約0.05mbであった。この結果は、SiC等の低放射化構造材料を用いる核融合炉の炉停止後のブランケット中の生成誘導放射能を評価するうえで、シーケンシャル反応によるベリリウム-7生成を十分に考慮しなければならないことを示している。

論文

Determination of neutron spectra formed by 40-MeV deuteron bombaredment on a lithium target with multi-foil activation technique

前川 藤夫; 和田 政行*; Von-Moellendorff, U.*; Wilson, P. P. H.*; 池田 裕二郎

Fusion Engineering and Design, 51-52(Part.B), p.815 - 820, 2000/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.74

ドイツ・カールスルーエ研究所のサイクロトロン施設に設けられた40-MeV重陽子ビームによる重陽子-リチウム中性子源について、多数箔放射化法により照射場スペクトルを決定した。同中性子源を用いて12種類の放射化箔を照射し、$$^{27}$$Al(n,$$alpha$$)反応や$$^{209}$$Bi(n,xn)反応を含む約30の閾反応率を求めた。一方、モンテカルロ計算により同照射場の中性子スペクトルを計算し、これを初期推定値としてSAND-IIコードにより実験で得られた閾反応率と整合するようにスペクトルの調整を行い、最大中性子エネルギーが55MeVにまで及ぶ照射場スペクトルを約10%の不確実性で決定した。スペクトル調整に必要な反応断面積は微分実験データやロシアで評価されたデータに基づいて作成された。今回決定したスペクトルは、同中性子場で照射された核融合炉の構造材料の誘導放射能解析に用いられる。

報告書

IFMIF international fusion materials irradiation facility conceptual design activity reduced cost report; A Supplement to the CDA by the IFMIF team

核融合中性子工学研究室

JAERI-Tech 2000-014, p.192 - 0, 2000/02

JAERI-Tech-2000-014.pdf:7.35MB

本報告書は、第28回核融合調整委員会(FPCC)での国際核融合材料照射施設(IFMIF)のコスト低減と段階的建設に関する答申に基づき、ユーザの要求を越える250mA(2MW/m$$^{2}$$)以上への拡張性を考慮しない等の設計変更によるコスト低減と3段階の建設(50mA→125mA→250mA)によるコスト平準化を検討したものである。その結果、全建設費を概念設計時の797.2MICFから487.8MICFへと削減することを可能にし、第一段階コストを概念設計時の全コストの38%とし、建設期間でのコスト平準化を可能にした。ここで、1MICFは1996年での100万米国ドルに相当する。なお、本報告書内容は、2000年1月のIEA-FPCCに提出される予定である。今後、3年間で要素技術確証を実施し、さらに3年間の技術実証へ移行し、大電流ビーム及び液体リチウム流の連続運転等の実証を行い、IFMIF建設に備える予定である。

論文

Determination of a deuteron-beryllium neutron source spectrum by multi-foil activation

前川 藤夫; U.Moellendorff*; P.Wilson*; 池田 裕二郎

Fusion Technology, 36(2), p.165 - 172, 1999/09

ドイツ・カールスルーエ研究所(FZK)のサイクロトロン施設に設けられた核融合炉材料照射用の19-MeV重陽子ビームによる重陽子-ベリリウム中性子源について、多数箔放射化法により照射場スペクトルを決定した。同中性子源を用いて放射化箔を照射し、22の閾反応率を求めた。一方、モンテカルロ計算により同照射場の中性子スペクトルを推定し、これを初期推定値としてSAND-IIコードにより実験で得られた閾反応率と整合するようにスペクトルの調整を行い、最終的な照射場スペクトルとした。ビーム電流10$$mu$$Aの時にターゲットに密着した5$$times$$5mm$$^{2}$$の試料片における全中性子束は2.52$$times$$10$$^{11}$$n/s/cm$$^{2}$$であった。スペクトル調整に用いた放射化断面積には原則としてFENDL/A-2.0ライブラリを用いたが、必要に応じてデータの追加及び修正を行った。得られた照射場スペクトルは、今後の核融合炉材料照射実験で使われる予定である。

論文

Evaluation of photonuclear reaction data on tantalum-181 up to 140 MeV

Y.Lee*; 深堀 智生; J.Chang*

Journal of Nuclear Science and Technology, 35(10), p.685 - 691, 1998/10

Ta-181の光核反応断面積を$$pi$$中性子生成しきい値の140MeV以下のエネルギー領域で評価した。Saclay及びLivermoreで測定された($$gamma$$,n)及び($$gamma$$,2n)を再解析し、参照データとして再構成した。40MeV以下の光吸収断面積は二重極巨大共鳴モデルを用いて評価した。結果的に得られたこのエネルギー領域における光中性子断面積のモデル計算及び再構成されたデータの整合性によって、Ta-181の巨大共鳴から崩壊する中性子生成量は統計模型によって良く説明できることが分かった。40-140MeVのエネルギー領域では、擬似重陽子モデルを用いて光吸収断面積を評価し、実験値と比較した。中性子、陽子、2・3重陽子、He-3原子核、$$alpha$$粒子に関する粒子崩壊過程は前平衝及び統計模型コードALICE-Fを用いて評価された。

論文

Accelerator conceptual design of the international fusion materials irradiation facility

杉本 昌義; Jameson, R. A.*; V.Teplyakov*; D.Berwald*; B.Blind*; D.Bruhwiler*; H.Deitinghoff*; Ferdinand, R.*; 金正 倫計; Klein, H.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.367 - 371, 1998/00

 パーセンタイル:100

国際核融合照射施設(IFMIF)の概念設計活動における加速器系の検討結果を報告する。ユーザー要求に基づき、最大40MeVの連続的な250mAの重陽子ビームを2か所のリチウムターゲットへ供給する。加速器は125mA出力のもの2台から構成される。主な要素は140mAの入射器、8MeV出力のRFQ、32-,36-,40MeVから選択可能なDTLもしくは超電導リニアック、最大1MW出力のモジュールから成る高周波源、及びビーム輸送系である。必要な技術開発要素の摘出とそのスケジュール・コスト評価も実施した。

論文

Concept of the IFMIF accelerator system

杉本 昌義; 金正 倫計; 川合 将義*; M.Chernogubovsky*

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.127 - 129, 1997/00

この2年間、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動が実施され最終報告書が完成した。概念設計の内容については次のステップに向け、国内及び国際的枠組みで評価を実施していく予定である。IFMIF加速器システムは250mA,40MeVの重電子ビームを供給するために入射器、RFリニアック、高エネルギービーム輸送系等から構成される複雑な系であり、その全体的な挙動を解析するにはサブシステムごとにダイナミカルモデルで近似する手法が有効である。

論文

Migration of hydrogen isotopes in Pd-Ni dilute alloys around 50K

山川 浩二*; 前田 裕司

Scr. Metall. Mater., 31(7), p.803 - 808, 1994/00

Pd中の水素、重水素は50Kで物理量に異常を示す。この50K異常は水素同位体のオーダリングによる現象であると知られている。これを利用して、Pd-Ni合金の水素、重水素の拡散を電気抵抗の測定により調べた。結果を以前に調べたPd-Fe、Pd-Ag合金中の水素、重水素の拡散と比較した。Pd-1.0at.%Ni、Pd-5at.%Ni合金のワイヤーを100Kからヘリウム温度に急冷した後、50K近傍で等温焼鈍を行い、電気抵抗の測定から水素、重水素の活性化エネルギーを求めた。結果はPd-Fe合金中の水素、重水素の活性化エネルギーとほぼ同じであり、重水素の活性化エネルギーは小さい。これらの結果から、水素、重水素はNi、Fe原子に強くトラップされ、Ag原子にはあまりトラップされないことがわかった。

論文

High-energy/intensity neutron facilities for testing fusion materials

近藤 達男; 大野 英雄; R.A.Jameson*; J.A.Hassberger*

Fusion Engineering and Design, 22, p.117 - 127, 1993/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:47.19

現在検討が進められている核融合炉材料研究用高エネルギー強力中性子照射施設について、技術的実現性ならびに材料研究適応性の観点から、早期実現可能性の高い$$alpha$$-Liストリッピング反応型中性子源について、加速器系技術、ターゲット系技術、実験系技術等に関する研究開発の現状ならびにR&D項目を概観する。また、核融合炉開発における材料研究の位置づけ、ならびに材料開発戦略についても言及する。

論文

Construction and present status of the JAERI AVF cyclotron

荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 神谷 富裕; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田中 隆一; et al.

Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.34 - 36, 1991/00

JAERI AVFサイクロトロンは、プロトンを90MeVまで加速するためにRF共振器をショート板方式に設計変更するとともに、イオン源は重イオン用にECRを、軽イオン用にマルチカスプを採用し、外部入射方式とした。サイクロトロンは、昨年6月より据付を開始し、本年3月中旬にはファーストビームを得た。これまでにH$$^{+}$$,D$$^{+}$$,$$^{4}$$He$$^{2+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{8+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{13+}$$,及び$$^{84}$$Kr$$^{20+}$$の各イオンの加速テストに成功した。ビームの最大透過率は8.2%、引出し効率は65%である。P型とS型チョッパーを用い、$$^{4}$$He$$^{2+}$$50MeVイオンで1.4$$mu$$s~1.0msのパルス間隔でシングルパルスの引き出しに成功した。

論文

Preparation of $$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Pu from $$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Np irradiated with deuterons

馬場 澄子; 畑 健太郎; 出雲 三四六; 本木 良蔵; 関根 俊明

Int.J.Appl.Radiat.Isot., 36(7), p.564 - 565, 1985/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:20.93

ガンマ線を放出するプルトニウム同位体$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Puを、$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Np(d,2n)$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Pu反応により製造する方法について研究した。$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{6}$$Pu,$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Pu及び$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{8}$$Pu生成に関する励起関数を、重陽子の入射エネルギー9MeVから25MeVの範囲で測定した。更に、$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Puの厚いターゲットによる生成量を計算し、$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{6}$$Puと$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{8}$$Puの生成量と比較して$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Puの放射化学的純度を推定した。

論文

Dose and energy dependence of ion-induced release of deuterium from molybdenum by low energy hydrogen ions

山田 禮司; 中村 和幸; 曽根 和穂; 西堂 雅博

J.Nucl.Mater., 101(1), p.100 - 108, 1981/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:40.57

あらかじめ重水素イオンを照射したモリブデン材料に軽水素イオンを衝撃することにより、イオン衝撃脱離量と脱離のしやすさを表わす脱離断面積を測定した。これらのデータはプラズマの密度制御及びトリチウムの第一壁における保持量を考える上で重要である。測定した結果によれば、脱離の断面積はあらかじめ照射する重水素イオンの照射量に強く依存し、照射損傷が大きくなる程重水素は出づらくなり壁にたまる量が大きくなる。脱離量の時間変化を測定したデータは、2つの異なる種類の捕捉点があることを示しており、照射量及び入射エネルギーが大きくなるに従い、重水素が出づらい捕捉位置の数が増加することがわかった。その結果として、重水素が壁より脱離しにくくなる。

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