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報告書

平成30年度研究開発・評価報告書; 評価課題「J-PARCに関する研究開発」(中間評価)

J-PARCセンター

JAEA-Evaluation 2019-003, 52 Pages, 2019/06

JAEA-Evaluation-2019-003.pdf:6.61MB

日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)は、「国の研究開発評価に関する大綱的指針」(平成28年12月21日内閣総理大臣決定)及びこの大綱的指針を受けて作成された「文部科学省における研究及び開発に関する評価指針」(平成29年4月1日文部科学大臣決定)、並びに原子力機構の「研究開発課題評価実施規程」(平成17年10月1日制定)等に基づき、平成31年3月1日に第3期中長期計画に対する中間評価をJ-PARC研究開発・評価委員会に諮問した。これを受けて、J-PARC研究開発・評価委員会は、委員会において定められた評価方法に従い、原子力機構から提出されたJ-PARC研究開発の実施に関する説明資料の検討及びJ-PARCセンター長並びにディビジョン長による口頭発表と質疑応答を実施した。本報告書は、J-PARC研究開発・評価委員会より提出された中間評価の内容をまとめるとともに、「評価結果(答申書)」を添付したものである。

論文

Investigations of accelerator reliability and decay heat removal for accelerator-driven system

菅原 隆徳; 武井 早憲; 辻本 和文

Annals of Nuclear Energy, 125, p.242 - 248, 2019/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

成立性の高い加速器駆動核変換システム(ADS)を実現するため、信頼性の高い加速器と安全性を考慮したプラント設計に関する検討を行った。信頼性の高い加速器については、ビームトリップ頻度を低減するため、多重化加速器概念を提案した。J-PARC LINACの運転データに基づく評価結果から、多重化加速器概念ではビームトリップ頻度が大幅に改善することが示された。LBE冷却型ADSの安全設計として、崩壊熱除去系(PRACS)の基礎的な検討を実施した。ここではPRACSの熱交換器が蒸気発生器と一体化した概念を提案し、除熱源喪失時の過渡解析を行った。解析の結果、PRACSが正常に動作すれば、崩壊熱の除熱が適切に行われることを示した。

論文

Influence of the neutron transport tube on neutron resonance densitometry

北谷 文人; 土屋 晴文; 小泉 光生; 高峰 潤; 堀 順一*; 佐野 忠史*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.09032_1 - 09032_3, 2017/09

 パーセンタイル:100

The use of a short flight path is effective in the neutron resonance analysis. On the other hand, such a short path would reduce a time resolution in Time-Of-Flight (TOF) measurements. In order to investigate the effect of neutron flight-path length, we carried out Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) experiments with a short neutron flight path at the Kyoto University Research Reactor Institute - Linear Accelerator (KURRI-LINAC). In measurements of Neutron Resonance Densitometry, the quantity of nuclear materials is determined from TOF spectra obtained in the neutron energy range below 30 eV. Performing NRTA experiments with a 7-m flight path at KURRI-LINAC, we examined effects of flight path and pulse width on a TOF spectrum. A resonance dip of $$^{183}$$W at 27 eV in a TOF spectrum was successfully observed with an electron pulse width less than 2 $$mu$$s. In this presentation, we will discuss importance of the pulse width and short flight path to study design of a compact TOF facility to quantify nuclear materials.

論文

Activation measurements of neputunium-237 at KURRI-Linac

中村 詔司; 寺田 和司; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 佐野 忠史*; 高橋 佳之*; 堀 順一*

KURRI Progress Report 2015, P. 67, 2016/08

マイナーアクチノイド核種の断面積データの精度の向上のために、一連の中性子捕獲断面関測定を、放射化法により実施してきている。今回、マイナーアクチノイド核種のうちNp-237について放射化測定を行った。本実験では、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器による中性子源を用いた。Np-237の中性子捕獲反応により生成されたNp-238からの$$gamma$$線を測定して反応率を求めた。照射位置の中性子スペクトルをシミュレーション計算で求めて、Au箔の反応率を用いて規格化した。規格化した中性子スペクトルとJENDL-4.0の評価データを用いてNp-237の反応率の計算値を求めた。実験値と計算値が誤差の範囲で一致し、本実験ではJENDL-4.0を支持することが分かった。

論文

Measurements of americium isotopes by activation method at KURRI-Linac

中村 詔司; 寺田 和司; 高橋 佳之*; 佐野 忠史*; 堀 順一*

KURRI Progress Report 2015, P. 69, 2016/08

マイナーアクチノイドの核データの精度向上研究(AIMACプロジェクト)の一環として、マイナーアクチノイド核種の中性子捕獲断面積測定を進めてきている。本研究では、$$^{241}$$Amと$$^{243}$$Am核種を選定し、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器施設の中性子源を用いた放射化実験を行った。加速器施設のターゲット室における中性子束は、照射位置で10$$^{8}$$(n/cm$$^{2}$$s)オーダーであることが分かった。照射済み試料の$$alpha$$線および$$gamma$$線計測を行い、反応率を導出することができた。今回の照射条件で、放射化実験が可能であることが確認できた。

論文

Activation experiments for verification of neutron capture cross section of $$^{237}$$Np using variable neutron field at KURRI-LINAC

高橋 佳之*; 堀 順一*; 佐野 忠史*; 八木 貴宏*; 八島 浩*; Pyeon, C. H.*; 中村 詔司; 原田 秀郎

Proceedings of International Conference on the Physics of Reactors; Unifying Theory and Experiments in the 21st Century (PHYSOR 2016) (USB Flash Drive), p.645 - 652, 2016/05

放射性毒性の低減のために、マイナーアクチニド(MA)及び長寿命核分裂生成核種(LLFP)の革新的原子炉を用いた核変換の実用化研究が精力的に進められてきている。革新的な原子炉システムを設計するためには、正確な核データが必要である。そこで、精度の高い核データの整備のために、マイナーアクチニドの中性子核データの高精度化研究を行うAIMACプロジェクトが始められている。本プロジェクトの一環として、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器(KURRI-LINAC)や臨界集合体(KUCA)における可変中性子場を用いて、マイナーアクチニドの核データ(積分データ)を測定する。$$^{237}$$Np, $$^{241}$$Am,そして$$^{243}$$Am核種について、本研究で得られる積分データを、別途、TOF測定で得られた微分断面積データと比較検討を行うことで、核データの検証を行う。本論文では、$$^{237}$$Npの中性子捕獲反応の反応率の測定結果を報告する。

論文

Commissioning the 400-MeV linac at J-PARC and high intensity operation of the J-PARC RCS

發知 英明; J-PARC Beam Commissioning Team

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.899 - 903, 2014/07

2013年の夏のビーム停止期間中にJ-PARC Linacの出力エネルギーが181MeVから設計値である400MeVへ増強された。RCSは、このエネルギー増強された入射ビームを用いて550kW相当の大強度ビーム加速を0.5%以下という低いビーム損失で達成した。本論文では、400-MeV linacの現状を紹介するとともに、RCSで最近実施した大強度加速試験に関する実験結果を報告する。

論文

Introduction to development of advanced safeguards and security NDA technologies by JAEA-ISCN

瀬谷 道夫; 呉田 昌俊; 曽山 和彦; 中村 仁宣; 原田 秀郎; 羽島 良一

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2014/07

原子力機構は保障措置及び核セキュリティのための、次の先進的な核物質非破壊測定の基礎技術開発プログラムを実施してきている。(1)ZnS/B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータによる$$^{3}$$He代替中性子検知技術、(2)中性子共鳴透過分析(NRTA)及び中性子共鳴捕獲分析(NRCA)の組み合わせによる中性子共鳴濃度分析法、(3)レーザー・コンプトン散乱$$gamma$$線(大強度単色$$gamma$$線)利用核共鳴蛍光NDA(1)は、供給不足が懸念される$$^{3}$$Heに代わるZnS/B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータ中性子検出器の開発であり、(2)は、粒子状溶融燃料などの測定対象物中の核物質同位体組成比測定NDA技術開発、(3)は、レーザー・コンプトン散乱により発生させたエネルギー可変の大強度の単色$$gamma$$線により引き起こすPu/U同位体の核共鳴蛍光反応を利用するNDAのためのプログラムである。この論文ではこれらについて紹介する。

論文

Minor actinide neutron capture cross-section measurements with a 4$$pi$$ Ge spectrometer

小泉 光生; 長 明彦; 藤 暢輔; 木村 敦; 水本 元治; 大島 真澄; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 原田 秀郎*; 古高 和禎*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.767 - 770, 2006/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:57.07(Instruments & Instrumentation)

原子核科学研究グループにおいては、文科省公募型特会事業において、マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を測ることを目的として、4$$pi$$Geスペクトロメータを使った実験装置の準備を行っている。実験は、京大炉の電子LINAC施設で行う予定で、TOF中性子ビームラインの整備はほぼ完了している。4$$pi$$Geスペクトロメータの建設は進行中である。並行して、デジタル処理テクニックに基づく新しいデータ収集システムの開発を行った。以上この事業の現状について紹介する。

論文

J-PARC and new era of science

大山 幸夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.548 - 552, 2006/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.72(Instruments & Instrumentation)

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)が共同で進めている大強度陽子加速器計画(J-PARC)が2001年4月に着手された。計画は原研の中性子科学計画とKEKの大型ハドロン計画を統合したものである。J-PARC加速器は400MeVリニアック,3GeVの速い繰り返しのシンクロトロンと50GeVのシンクロトロンからなり、実験研究施設は物質生命科学実験施設,ハドロン実験施設,ニュートリノ施設及び核変換実験施設から構成される。第I期では核変換実験施設を除いて建設が進められている。加速器は2007年に200MeVのリニアックで運転を開始し、2008-2010の間に400MeVまで建設する。

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

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.72(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

Research and development program on accelerator driven subcritical system in JAERI

辻本 和文; 大井川 宏之; 大内 伸夫; 菊地 賢司; 倉田 有司; 水本 元治; 佐々 敏信; 西原 健司; 斎藤 滋; 梅野 誠*; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

原研では、マイナーアクチノイド等の放射性廃棄物を核変換することを目指した加速器駆動核変換システム(ADS)の開発を進めている。ADSの工学的成立性検証に必要な知見と要素技術を得ることを目的に、原研では2002年から総合的な研究開発プログラムを実施してきた。2005年までのプログラム第1期では、原研が主導して多くの研究所,大学,企業が参加して、以下に示すADS特有の3つの技術分野にわたって、研究開発を進めてきた。(1)超伝導線形加速器,(2)核破砕ターゲット及び炉心冷却材としての鉛ビスマス共晶合金技術,(3)未臨界炉心の設計と炉物理。本報告では、プログラムの概要及び得られた成果についてまとめる。

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

Structure reform and special economic zone in large helium liquifier complex for the 4th generation ERL light source

峰原 英介

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.200 - 201, 2005/07

第4世代ERL放射光の実現には、2K極低温に冷却された500m長の超伝導空洞とこれを冷却する大型極低温冷凍機が必要である。この運転は半永久無昇温運転により無故障運転を実現するとしても、この全系の完成前の保守と建設は現在の高圧ガスの規制の下では極めて高価であり、故障の元となる非合理な作業が多く、また大量の労力が必要な膨大な申請書類の処理が必要となる。これを解決するため、構造改革経済特区の実現を図る予定である。このほか放射光施設での非合理な規制解消を併せて図る予定である。

論文

J-PARC ACS空洞開発の現状

青 寛幸; 上野 彰; 森下 卓俊; 長谷川 和男; 山崎 良成; 池上 雅紀*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.332 - 334, 2005/07

ACSモジュールの初号機は5セルのACSタンクが2台と5セルのブリッジ空洞で構成され、バンチャー空洞として用いる予定である。3台のRFチューナーがブリッジ空洞に取り付けられており、RFの微調整を行う。運転周波数972MHzに合わせるため、ロウ付け前に各ACSタンクをこの微調整範囲に収まるように調整した。調整手順はRF解析やコールドモデル測定から検討を行ってきた。本論文ではRF調整の結果と製作状況、及び関連する開発項目等について報告する。

論文

J-PARC DTL第3空洞の高周波特性試験

伊藤 崇; 浅野 博之*; 森下 卓俊; 加藤 隆夫*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 吉野 一男*; 内藤 富士雄*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.242 - 244, 2005/07

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構(KEK)が共同で進めている大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、3MeV$$sim$$50MeVまでのH$$^{-}$$イオンの加速に、ドリフトチューブリニアック(Drift Tube Linac:以下DTL)が用いられる。DTLは全3空洞から成り、それぞれの空洞は3台のユニットタンクを結合することで構成される。DTL第一空洞(DTL1)は、KEKにおいて組立て,設置、及び加速試験までが行われ、各種ビーム特性測定が行われた。また、DTL2及びDTL3は、組立て終了後、各空洞の電場分布調整・周波数調整等、RF特性試験を行った。チューナー及びポストカプラーの調整の結果、共振周波数323.914MHz,各セルの平均電場分布のばらつき$$pm$$0.8%以下という値を得た。

論文

エネルギー回収型リニアックに関する国際ワークショップ,ERL-2005

羽島 良一; 諏訪田 剛*

放射光, 18(3), p.200 - 201, 2005/05

エネルギー回収型リニアックに関する国際ワークショップ(ERL-2005)が、米国ジェファーソン研究所にて2005年3月18日から23日に開催された。本会議はERLに関する初めての国際ワークショップであり158名の参加者が集まり盛大に行われた。本稿では次世代放射光源に関する話題を中心に会議の内容を報告する。

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

R&D activities on accelerator-driven transmutation system in JAERI

大井川 宏之; 辻本 和文; 菊地 賢司; 倉田 有司; 佐々 敏信; 梅野 誠*; 斎藤 滋; 西原 健司; 水本 元治; 高野 秀機*; et al.

EUR-21227 (CD-ROM), p.483 - 493, 2005/00

原研では加速器駆動未臨界システム(ADS)を用いた核変換専用システムの研究開発を進めており、これまでに熱出力800MWの未臨界炉を提案してきた。ADSの成立性を検証することを目的に、原研ではシステムの概念設計を含めた多くの研究開発活動が進行中であるか計画中である。陽子加速器の分野では、超伝導LINACが開発されている。鉛ビスマス共晶合金(LBE)を用いた核破砕ターゲットに関しては、材料腐食,熱流動,ポロニウム挙動,材料照射損傷に関する研究が進捗中である。さらに、原研では、J-PARCプロジェクトの一環として、陽子ビームと核燃料を用いてADSの成立性を検証すること及びLBEを用いた核破砕ターゲットと関連する材料に関する技術を確立することを目的とした核変換実験施設の建設を計画している。

論文

An Alignment of J-PARC linac

森下 卓俊; 青 寛幸; 伊藤 崇; 上野 彰; 長谷川 和男; 池上 雅紀*; 久保田 親*; 内藤 富士雄*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; et al.

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2851 - 2853, 2005/00

J-PARC線形加速器において、加速器要素機器の正確なアライメントは高品質のビーム加速にとって不可欠である。インストール時の基準となる墨出しは、機器の搬入に先立ってすべてのフロアーで完了している。本発表では墨出しの結果とインストール時におけるアライメント手順、及び建物の長期変動をモニターするセンサーとそのメンテナンス装置の開発状況について報告する。

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