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論文

Development and operation of the JAERI superconducting energy recovery linacs

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 557(1), p.16 - 22, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.10.049
 被引用回数：11 パーセンタイル：58.08(Instruments & Instrumentation)

原研は世界で現在運転中の2台のエネルギー回収型リニアック(ERL)の一つを独力で開発し、もう1台の施設であるジェファーソン国研のERLとともに世界のERL開発及び将来のERL応用研究を切り開いてきた。現在のアップグレード開発研究と応力腐食割れ防止技術開発研究、さらにERLの主要開発要素でもある光陰極,電子励起陰極などの大電流光電子銃技術に関して報告する。

論文

Experimental study on spatial uniformity of H$$^{-}$$ ion beam in a large negative ion source

花田 磨砂也; 関 孝義*; 高戸 直之*; 井上 多加志; 森下 卓俊; 水野 貴敏*; 畑山 明聖*; 今井 剛*; 柏木 美恵子; 坂本 慶司; et al.

Fusion Engineering and Design, 74(1-4), p.311 - 317, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.06.259
 被引用回数：8 パーセンタイル：47.12(Nuclear Science & Technology)

原研10A負イオン源を用いて、JT-60U負イオン源の問題点の1つである負イオン源内の負イオン密度の空間的不均一の原因について、実験的に調べた。測定の結果、ビームの空間分布はJT-60U負イオン源同様フィルター磁場に対して垂直な高さ方向(長手方向)に非対称であり、上半分領域の強度は下半分の約60%$$sim$$80%程度であった。また、この時のプラズマ電極近傍の電子温度は高さ方向に対して均一なフィルター磁場を形成しているにもかかわらず不均一であり、上半分領域では1$$sim$$3.5eVで、下半分領域ではほぼ1eV一定であった。高速電子の軌道を計算した結果、この高い電子温度の原因はカソードから放出した高速電子がイオン源の上部壁近傍に存在する10Gauss以下の領域を通って、フィルター磁場を飛び越えて、プラズマ電極に漏れ出すためであることが明らかになった。そこで、プラズマ電極への高速電子の漏れ出しを抑制するために、計算で予測された位置に、5cm$$times$$5cmの閉止板を取り付けた。その結果、イオン源上部の電子温度は1eV程度まで減少し、上半分領域における負イオンビームの一様性も大きく改善され、20%程度ビーム電流値が増加した。本研究により、負イオン密度の不均一性の原因の一つは高速電子のプラズマ電極への漏洩であることが明らかになった。

論文

Direct and indirect processes in photon-stimulated ion desorption from condensed formamide

池浦 広美*; 関口 哲弘; 馬場 祐治; 今村 元泰*; 松林 信行*; 島田 広道*

Surface Science, 593(1-3), p.303 - 309, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.susc.2005.06.075
 被引用回数：5 パーセンタイル：24.81(Chemistry, Physical)

われわれが近年開発した脱離イオン種をプローブとする(XAFS)分光法の基礎データ拡充のため、ホルムアミド分子の凝縮系試料の実験を行った。分子内のC, N, O元素におけるXAFS測定が可能でありC-H, N-H結合を区別して最表面の配向構造分析することが可能であることが示された。さまざまなX線励起エネルギー,生成物種,励起偏光角度について測定した飛行時間質量スペクトルから生成物が放出される際の初期運動エネルギーを求め、イオン脱離機構を調べた。運動エネルギーは発生メカニズム(直接解離/間接解離機構)を大きく反映すること、また多成分存在することが示された。

論文

Preliminary measurements on single and multi-crystal diamond electron cathodes

峰原 英介

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.55 - 56, 2005/07

次世代,高輝度及び大電流の電子源は光陰極,熱電子陰極,結晶ダイアモンド電子陰極及びその他のものに似ており、次世代ERL(エネルギー回収型線型加速器)に基づいた光源及びSASEのX線の自由電子レーザーを実現すると期待されている。JAERI FELグループは、大電流,高輝度及び長命電子源のための新しい結晶ダイアモンド電子陰極技術を最近開発し始めた。発表では、私たちは、戦略について説明し、議論する。そして結晶ダイアモンド陰極及び関連するダイアモンド陰極評価システムの予備的実験の測定を報告する。

論文

Large-scaled non-thermal laser peeling, cutting and drilling in nuclear decommissioning industry

峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 飯島 北斗; 西谷 智博; 木村 秀明*; 小栗 第一郎*; et al.

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13) (CD-ROM), 10 Pages, 2005/05

原研FELは最近新しく255フェムト秒極短パルス,6-9%高効率,1GWピーク出力,数kW平均出力,中赤外から遠赤外に渡る広い波長可変性を同時に実現する発振を発見した。この新しい発振とエネルギー回収リニアック技術を用いて、原子力産業,製薬,医学,防衛,造船,環境科学,宇宙ごみ処理,エネルギー伝送などの応用のために、われわれは10kWよりも高出力で25%よりも高効率な自由電子レーザーを実現できる。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルスFELを実現するために、われわれは原研独自のコンパクト,自立式,無蒸発,エネルギー回収型超伝導高周波線型加速器によって駆動される高効率で高出力なFELが必要である。われわれのFELに関する議論は、原子力発電所を廃炉するための非熱穿孔,切断,剥ぎ取り応用や原子力産業分野における応力腐食割れを防止することや産業用FELのロードマップ,原研独自のコンパクト,自立式,無蒸発,エネルギー回収型超伝導高周波線型加速器によって駆動される高効率で高出力なFELを含んでいる。

論文

Experimental verification of velocity bunching via shot-by-shot measurement at S-band photoinjector and linac

飯島 北斗; 上坂 充*; 坂本 文人*; 上田 徹*; 熊谷 教孝*; Serafini, L.*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(7A), p.5249 - 5253, 2005/01

https://doi.org/10.1143/JJAP.44.5249
 被引用回数：8 パーセンタイル：31.22(Physics, Applied)

「速度集群」と呼ばれる圧縮方法の実験的な検証を報告する。 線形圧縮に基づく速度集群は圧縮器として進行波型の加速管を使用する。 実験は東京大学の原子力工学研究施設にあるS-バンドのフォトカソードRF電子銃と線形加速器を用いて行われた。1バンチごとのバンチ長はフェムト秒ストリークカメラにより、バンチあたりの電荷量1nCに対して、平均0.5$$pm$$0.1ps(rms)と測定された。この結果はPARMELAによるシミュレーションとよく一致している。

論文

Measurement of depth distributions of $$^{3}$$H and $$^{14}$$C induced in concrete shielding of an electron accelerator facility

遠藤 章; 原田 康典; 川崎 克也; 菊地 正光

Applied Radiation and Isotopes, 60(6), p.955 - 958, 2004/06

https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2004.01.010
 被引用回数：7 パーセンタイル：43.40(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

東海研究所の電子リニアックは、核物理研究,放射性同位元素の製造等に用いられる強力中性子,光子及び電子線源として33年間利用され、1993年にその運転を停止した。本研究では、コンクリート遮へい体中に生成された誘導放射性核種量を調査するために、ボーリングにより遮へい体から試料を採取し、$$^{3}$$H及び$$^{14}$$Cの濃度分布を測定した。測定結果は、加速器施設のデコミッショニング,廃棄物管理における有用なデータとして利用することができる。

論文

Defect production and radiation annealing in platinum irradiated with high-energy heavy ions

知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 209, p.159 - 164, 2003/08

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)02009-8
 被引用回数：4 パーセンタイル：33.02(Instruments & Instrumentation)

白金薄膜に$$sim$$10K以下で高エネルギーイオン照射したときの欠陥の蓄積を電気抵抗率測定により調べた。実験結果は欠陥生成と選択的照射アニーリングを記述するようなモデルを用いて解析された。高エネルギー($$sim$$100MeV)重イオン照射において、電子励起による照射アニーリングがおもに照射初期に観測された。欠陥蓄積曲線及び欠陥回復スペクトルから、電子励起によって誘起された格子の擾乱に相当する実効温度が見積もられた。

論文

JAERI-FEL熱電子銃の電子バンチ繰り返し周波数の増加

西森 信行; 永井 良治; 峰原 英介; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 沢村 勝

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.159 - 161, 2003/00

エネルギー回収リニアックを用いたFELで出力を向上させるには、電子バンチの繰り返し周波数を増やす必要がある。原研FEL(JAERI-FEL)の電子バンチの繰り返し周波数は従来10.4MHzであった。熱電子銃のグリッドパルサーを交換し、2倍の周波数の20.8MHzまで増加させる。10.4MHzと同等のピーク電流,パルス幅,より少ないジッターを持つ電子ビーム生成に成功している。

論文

Dosimetry for a few hundred keV electron beams

小嶋 拓治; 箱田 照幸; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 花屋 博秋

Proceedings of 9th International Conference on Radiation Curing (RadTech Asia '03) (CD-ROM), 4 Pages, 2003/00

300keV電子線について、受感部の厚さが8-$$mu$$mのガフクロミックフィルム線量計により線量率測定を、試作したアルミ製全吸収型カロリメータによりエネルギーフルエンス測定をそれぞれ行うとともに、深部線量分布の半経験的計算をEDMULTコードにより行った。そして、空気中の深さに対する線量率分布及びエネルギーフルエンスに関する3つの方法による予備知見結果を比較した。これらの結果に基づき、300keV電子線の線量測定に対する影響因子について議論した。

報告書

第3回光量子科学研究シンポジウム論文集,2001年12月13日-14日、光量子科学研究センター、京都

関西研究所

JAERI-Conf 2002-008, 276 Pages, 2002/07

JAERI-Conf-2002-008.pdf:32.39MB

第3回光量子科学研究シンポジウムが、2001年12月13日,14日の両日、日本原子力研究所関西研究所光量子科学研究センターにおいて開催された。本論文集は、同シンポジウムにおいて行われた招待講演5件,一般発表7件及びポスター発表61件のうち、論文として投稿された63件を収録している。

論文

原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザー; 極短パルス、高効率、高出力、波長可変レーザーの実現に向けて

峰原 英介

放射光, 14(3), p.182 - 189, 2001/06

http://ci.nii.ac.jp/naid/10006083022

原研エネルギー回収型超伝導リニアック自由電子レーザーに関する将来計画と最近の開発について説明する。2000年の初頭、準CW動作で5%という高いビーム光引出効率で、設計目標を超えることができ、最終的に2.34kWを達成することができた。この高出力高効率発振は、まだ見つかっていない新規なもので、レサジー無し、完全同期状態で、数サイクル発振、250fs程度の幅を持ち、約1GWの尖頭値であることが最近わかった。

論文

Collisional effects on population inversion in optical-field-ionized plasmas

匂坂 明人*; 永島 圭介; 山極 満; 的場 徹; 宅間 宏*

Journal of the Physical Society of Japan, 68(4), p.1221 - 1227, 1999/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.68.1221
 被引用回数：2 パーセンタイル：25.77(Physics, Multidisciplinary)

高強度極短パルスレーザーを用いた光電界電離(OFI)による再結合型X線レーザーの場合、生成される電子のエネルギー分布は非マクスウェル分布となる。そのため、加熱機構を含む分布関数の時間変化を計算し、X線レーザーの反転分布生成に与える影響を定量的に評価する必要がある。本研究では、水素様ヘリウムに注目し利得の計算を行った。電子の分布関数については、電子-電子衝突による緩和過程を取り入れフォッカー・プランク方程式により計算した。この結果、緩和過程の影響が大きく、非マクスウェル性が抑制されてしまうことがわかった。しかしながら、入力レーザーのパルス幅を短くしていくことで(~10fs)最大12cm$$^{-1}$$の利得を得られることが示され、X線レーザーの発振の可能性が期待される。

論文

A Particle-fluid hybrid simulation model based on nonlinear gyrokinetics

徳田 伸二; 内藤 裕志*; W.W.Lee*

プラズマ・核融合学会誌, 74(1), p.44 - 53, 1998/01

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003826051

非線形ジャイロ運動論にもとづく自己無撞着な粒子-流体ハイブリッド・シミュレーション・モデルの定式化を行った。この定式化においては電子慣性の効果を残す。電子の分布関数から電子流体の方程式を導出する際、特性関数とキュムラント関数を利用する。この方法は電子の分布関数からモーメント方程式を導く統一的な方法である。また、非線形なブラゾフ-ポアソン-アンペールシステムにおけるエネルギー保存則を調べ、このハイブリッドシステムは厳密なエネルギー保存則が成立することを明らかにした。ここで提案するハイブリッド・シミュレーション・モデルは無衝突m=1モード不安定性(m:ポロイダル・モード数)等の電子慣性の重要な運動論的MHDモードの研究に適している。

論文

High energy heavy ion irradiation damage in oxide superconductor EuBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$

岩瀬 彰宏; 石川 法人; 知見 康弘; 若菜 裕紀*; 道上 修*; 神原 正*; 鶴 浩二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 146(1-4), p.557 - 564, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00446-7
 被引用回数：20 パーセンタイル：80.45(Instruments & Instrumentation)

原研VdG、タンデム、及び理研リングサイクロトロンの各加速器を用いて得られた、酸化物超伝導体EuBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{y}$$の高エネルギーイオン照射効果に関する最近の成果をレヴューし、照射効果のメカニズムについて議論する。

論文

Ab initio potential energy surfaces for the two lowest $$^{1}$$A′ states of H$$_{3+}$$

市原 晃; 横山 啓一

Journal of Chemical Physics, 103(6), p.2109 - 2112, 1995/08

https://doi.org/10.1063/1.469686
 被引用回数：55 パーセンタイル：86.45(Chemistry, Physical)

基底および第1電子励起($$^{1}$$A′)状態におけるH$$_{3+}$$の断熱ポテンシャルを、非経験的分子軌道論に基づき、full configuration interaction法を用いて計算した。水素原子の基底関数としては、ガウス型[8s6p2d1f]基底を用いた。H$$_{3+}$$の3次元ポテンシャルを得るために、680の異なる空間配置に対して計算を行っている。また、これらのポテンシャル間の非断熱的電子遷移の確率を、Landau-Zener-Stuckelberg近似により見積った。

論文

Consideration of the thermodynamic and magnetic properties of NaCl-type uranium, neptunium, and plutonium compounds

荒井 康夫; 大道 敏彦

Journal of Solid State Chemistry, 115(1), p.66 - 70, 1995/02

https://doi.org/10.1006/jssc.1995.1102
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.65(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

NaCl型のウラン、ネプツニウム及びプルトニウム化合物の熱力学的並びに磁気的性質について、原子結合の観点から一考察を加えた。はじめに、ポーリングの関係式を用いて格子定数の値から結合次数を求め、そこから結合電子数を求めた。次に、原子の全価電子数から結合電子数を差し引くことにより非結合電子数を決定した。ウラン化合物について結合電子密度と結合エネルギーの文献値の間に良好な直線関係が存在することを見出した。一方、非結合電子数と有効磁気モーメントの関係は、f電子数をベースにしたL-Sカップリングモデルからの計算結果との類似がみとめられ、そこから化合物中のアクチナイドの原子価を評価した。

論文

Disruption amelioration experiments in JT-60U and JET

芳野 隆治; 閨谷 譲; 伊世井 宣明; 小出 芳彦; 河野 康則; A.Tanga*; Campbell, D. J.*; M.F.Johnson*; L.Rossi*

IAEA-CN-60/A5-8, 0, p.685 - 695, 1995/00

主ディスラプションは、トカマク型核融合炉を開発する上で大きな問題であり、大型トカマク装置JT-60UとJETでは、主ディスラプションの緩和を目的とした研究を進めてきている。本論文は、これら両装置における最新の実験成果について報告し、ITERなどの大型トカマク炉におけるディスラプション回避とその緩和策について指針を与えることを目的としている。特に、以下の3点についての実験結果を示す。(1)主ディスラプションの緩和と回避(2)プラズマ電流クウェンチ中の垂直位置不安定性と逃走電子の抑制(3)ロックモードディスラプションの回避

論文

Thermodynamic analysis of Zr-U and Zr-Np alloys in view of f-d interaction

小川 徹; J.K.Gibson*; R.G.Haire*; M.M.Gensini*; 赤堀 光雄

Journal of Nuclear Materials, 223, p.67 - 71, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(95)00002-X
 被引用回数：15 パーセンタイル：78.56(Materials Science, Multidisciplinary)

アクチニド金属f状態と遷移金属のd状態の混合は金属と組成の双方に依存する。Zr-U系には$$omega$$相固溶体と見なすことのできる中間相$$delta$$が存在する。すなわちU添加により$$omega$$相が$$alpha$$相(hcp)に対して安定化される。このことはUの原子価殻とZrのd殻とが良く混合した結果、Zr-d帯の占有率が上昇したことを意味すると考えられる。Zr-Np系にも$$delta$$類似相が存在する。しかし、$$beta$$-Zrと$$gamma$$-Uとがbcc金属として良く相互固溶するのに対し、$$beta$$-Zrと$$gamma$$-Npとの相互溶解度は限られるようである。Np-Zr系の熱力学的解析の結果、Zr-Np間の相互作用がZr-U間のそれと同程度であれば、bcc領域の溶解度差曲線が固相線と交わることが明らかになった。これらの議論の基礎となるU-4d遷移金属合金化の系統的挙動についても論じた。

論文

Amorphization of graphite under ion or electron irradiation

阿部 弘亨; 楢本 洋; 木下 智見*

Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 373, 0, p.383 - 388, 1995/00

高崎研イオン照射研究施設内の加速器結合型電子顕微鏡を用いた、グラファイトの照射誘起非晶質化過程に関する研究。電子照射誘起非晶質化の臨界線量の温度依存性、電子線束密度依存性に関する実験より、非晶質化が原子のはじき出しによる空孔の蓄積に因ることが判った。さらに臨界線量の電子エネルギー依存性から室温での原子のはじき出ししきいエネルギーを27eVと評価した。また100$$^{circ}$$Cでのしきいエネルギーは28eVであった。イオン照射誘起非晶質化に必要な損傷量を、200~600keVのHe$$^{+}$$、Ar$$^{+}$$、Ar$$^{2+}$$イオンについてさらに求めた。本実験範囲内では損傷量は約0.2dpaであり、照射条件には依存しなかった。これよりエネルギー密度10$$^{-4}$$~10$$^{-2}$$eV/atomの範囲内では、カスケード損傷内部での熱スパイク効果が非晶質化に影響しないことが判った。

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