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論文

Measurement of prompt neutron decay constant with spallation neutrons at Kyoto University Critical Assembly using linear combination method

方野 量太; 山中 正朗*; Pyeon, C. H.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(2), p.169 - 176, 2020/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

加速器駆動システム(ADS)等の未臨界体系の未臨界度測定手法として、未臨界度と相関のある即発中性子減衰定数(以下、$$alpha$$とする)を、複数の中性子検出器の測定結果を用いて推定する線形結合法を提案し、過去には京都大学臨界集合体(KUCA)においてDT中性子源を用いた検証を行った。本検討では、核破砕中性子源を用いた検証を行い、提案手法が中性子源に対しても頑健に$$alpha$$の測定が可能であることを示した。

論文

Area ratio method via linear combination of the neutron counts in pulsed neutron experiment

方野 量太

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 6 Pages, 2019/05

加速器駆動システム(ADS)の高精度未臨界度測定に向け、未臨界度と相関のある即発中性子減衰定数($$alpha$$)を測定する手法として線形結合法を提案している。提案手法は、パルス中性子実験において複数の検出器で測定された中性子計数の時間進展を線形結合させることにより、未臨界度測定に誤差をもたらす空間高次モードを低減させ、$$alpha$$を測定する手法である。本研究は、提案手法の更なる可能性検討として、線形結合法によって結合された中性子計数の即発中性子成分と遅発中性子成分の比(面積比)がドル単位未臨界度と等価であることを理論的に示し、数値計算を通じてドル単位未臨界度の測定可能性を示した。本研究によって、高次モードによる誤差を低減させた、未臨界度絶対値測定が可能となると期待できる。

論文

On-line subcriticality measurement using a pulsed spallation neutron source

岩元 大樹; 西原 健司; 八木 貴宏*; Pyeon, C.-H.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(4), p.432 - 443, 2017/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:90.26(Nuclear Science & Technology)

To investigate the applicability of the pulsed neutron source (PNS) method using a pulsed spallation neutron source (PSNS) for an on-line subcriticality monitoring system for an accelerator-driven system (ADS), a subcriticality experiment is conducted using Kyoto University Criticality Assembly (KUCA) in combination with the fixed-field alternating gradient (FFAG) accelerator. Reactivity values obtained from different traditional techniques, the area-ratio method and the $$alpha$$-fitting method, are discussed with respect to the applicability to on-line subcriticality monitoring. The result shows that the area-ratio method robustly and accurately monitors subcriticality in shallow subcritical states of negative reactivity of up to a few dollars; however with this method, it faces problems with temporal fluctuations, spatial dispersion, and sensitivity to the proton-beam current with increasing depth of subcriticality. As a complement to this method, it is shown that the $$alpha$$-fitting method alleviates such problems in deep subcritical state. Moreover, a proposed fitting technique using the maximum-likelihood estimation method based on the Poisson distribution is robust enough to be applicable for measuring negative reactivity of up to roughly nine dollars.

論文

A New method for neutron-beam-line shielding calculation

前川 藤夫; 田村 昌也; 川合 將義*; 古坂 道弘*; 渡辺 昇

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.1247 - 1255, 2003/07

モンテカルロコードを用いた中性子ビームライン遮蔽計算の新手法を開発した。第1段階として、ターゲット-モデレータ-反射体集合体,中性子ビームライン等の生体遮蔽体内の機器をモデル化し、中性子ビームラインダクトに沿った中性子流分布を計算した。第2段階として、中性子ビームラインに沿った中性子流の減少分を該当部分のビームライン遮蔽に対する線源項と考え、中性子ビームライン遮蔽の必要厚さを計算した。本手法の特徴は、第2段階計算において中性子ビームライン軸に沿った線源項分布の取り扱いの正確さである。本手法を応用し、JSNSに対して次の評価を行った。(1)中性子ビームライン遮蔽厚さと、これを簡易に計算する経験式の導出,(2)ビームストップの寸法,(3)シャッターを閉じたときの試料位置における線量,(4)T0チョッパーブレードの生成放射能評価。これらの結果は、実験ホール内における23本のビームラインの配置決定の条件を与えた。

論文

Operation and develoment on the positive-ion based neutral beam injection system for JT-60 and JT-60U

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 藻垣 和彦; 大賀 徳道; 大原 比呂志; 梅田 尚孝; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.424 - 434, 2002/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:69.46(Nuclear Science & Technology)

JT-60用正イオンNBI装置は、水素ビームを使って1986年にプラズマ加熱のための運転を開始し、入射パワーとして75keV,27MWを達成した。1991年、JT-60の大電流化改造に対応するために重水素ビームを入射出来るようにした。重水素ビームでの開発研究を進め、1996年に世界最高のビーム入射パワーである95keV,40MWの重水素中性ビームをJT-60プラズマに入射した。このような大出力中性粒子ビームを安定にプラズマに入射することにより、JT-60における世界最高性能プラズマの達成に大きく寄与した。

論文

Operation and development on the 500-keV negative-ion-based neutral beam injection system for JT-60U

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 藻垣 和彦; 小原 祥裕; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.410 - 423, 2002/09

 被引用回数:48 パーセンタイル:93.88(Nuclear Science & Technology)

JT-60用500keV負イオンNBI装置は、世界で初めての負イオンNBIシステムとして1996年に運転が開始された。イオン源での放電破壊時に発生するサージ電圧によるイオン源や電源で頻発したトラブルの克服、負イオン源の運転パラメータの最適化などを行いながらビーム性能を向上させた。また大型負イオン源での大きな開発課題であったソースプラズマの非一様性に対して、これを解決するための幾つかの対策を試みられた。この結果、 重水素で403keV, 17A、水素で360keV, 20Aの負イオンビームが得られた。また重水素ビームでの入射パワーもイオン源2台により400keVで5.8MWまで上昇した。

論文

Defect structure of high-T$$_{c}$$ superconductor by high-energy heavy ion irradiation

笹瀬 雅人; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一

Journal of Electron Microscopy, 51(Supple), p.S235 - S238, 2002/00

照射イオンの電子励起によるエネルギー損失(-dE/dx)と円柱状欠陥の大きさとの関係を調べ、Time Dependence Line Source モデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量を計算した。その結果、照射エネルギーの増加とともに電子励起によるエネルギー損失量が増加して、生成した円柱状欠陥の直径が8.4nmから16nmに増加することが明らかとなった。また、TEM観察の結果と電子励起によるエネルギー損失量をもとに、Time Dependence Line Sourceモデルにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量(=電子励起によるエネルギー損失量)を計算した。その結果、イオン照射により付与されたエネルギーの1/3が円柱状欠陥生成に寄与していることが明らかとなった。

報告書

Premoderator optimization of decoupled hydrogen moderator

原田 正英; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 坂田 英明*; 渡辺 昇; 池田 裕二郎

JAERI-Research 2001-016, 32 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-016.pdf:1.74MB

高性能な非結合型水素モデレータの設計のために、プリモデレータ、反射体材質の選択、ライナー長さの最適化に関する検討を行った。中性子工学計算には、NMTC/JAMコード及びMCNP-4Cコードを用いた。結果から、鉛反射体下では、デカップリングエネルギー、プレモデレータの形状及び厚さを調整することにより、ベリリウム反射体下でパルス特性を凌駕することが可能であることが示された。反射体材質の選択では、鉛反射体や水銀反射体では、プリモデレータの利用により、中性子強度が増加することやモデレータ内核発熱が軽減することが示された。また、軽水プリモデレータを使用すると、パルステールが小さくなるが、重水プリモデレータを使用するとピーク強度が大きくなることも示された。中性子工学の観点から、最小のライナー長さが得られた。

論文

Shielding design study for the JAERI/KEK spallation neutron source

前川 藤夫; 勅使河原 誠; 今野 力; 池田 裕二郎; 渡辺 昇

JAERI-Conf 2001-002, p.907 - 916, 2001/03

強力核破砕中性子源施設の設計において、中性子ビームライン遮蔽は極めて重要でありながら、困難な問題の1つである。われわれはNMTC/JAM及びMCNPコードをおもに使用して原研-KEKの統合計画における核破砕中性子源の遮蔽設計を開始した。現実的な計算時間で信頼の置ける計算結果を得るために、ビームライン遮蔽計算に適した計算手法を構築した。この手法を適用し、以下の項目の検討を行った。(1)中性子ビームラインに対する線源項の決定、(2)ビームシャッターの最適化、(3)運転中の遮蔽体外部における線量率の評価。会合では、これらの結果を示しながら、ビームライン遮蔽の計算手法に対する議論を行う。

論文

Power flow in the negative-ion based neutral beam injection for JT-60

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 疋田 繁紀*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; et al.

Review of Scientific Instruments, 71(2), p.751 - 754, 2000/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:69.07(Instruments & Instrumentation)

500keVで10MW入射を目標とするJT-60用イオンNBIは、1996年以来約3年間運転している。このNBIでのイオン源当たりの出力としてこれまでは負イオン水素ビームで360kV,18.5Aの加速を行っており、またJT-60プラズマへの入射実験では、5.2MWの中性ビーム入射を果している。イオン源及びビームラインでのパワーフロー測定結果によると、加速ビームの30~40%が三段加速の電極で失われている。このロスの大部分はビーム自身の各電極への直接衝突によって生じている。アークチャンバー側壁のカスプ磁場による偏向の影響を最小にするため、引出し領域の両端(全引出し面積の約10%)をマスクしたところ、このロスは約30%減少した。このロスをさらに小さくするための原因究明の研究を続けている。

論文

Defect structure of high-T$$_{c}$$ superconductor by high-energy heavy ion irradiation

笹瀬 雅人; 佐藤 高広*; 岡安 悟; 倉田 博基; 北條 喜一

Advances in Superconductivity XII, p.314 - 316, 2000/00

重イオンによる固体中でのエネルギー付与は、高エネルギーで高密度電子励起により、低エネルギーで原子変位により行われる。金属の場合電子励起は損傷形成に寄与しないが、半導体や絶縁体、超伝導体で円柱状欠陥を形成する。特に酸化物高温超伝導体の場合、この円柱状欠陥が磁束のピン止め点として有効に作用し、J$$_{c}$$の向上を促す。酸化物超伝導体中に形成される円柱状欠陥の形成機構を明らかにするために、照射イオンのエネルギー付与量(dE/dx)の効果を電顕観察により調べ、観察結果の理論的な考察をTime Dependence Line Source Model (TDLSM)により行った。その結果、照射エネルギーの増加とともに、円柱状欠陥の直径が8.4nm~16nmに変化した。この電顕観察結果とTRIMコードにより計算したdE/dxをもとに、TDLSMにより円柱状欠陥生成に必要なエネルギー付与量を計算した。イオン照射により付与されたエネルギーの1/3が円柱状欠陥生成に寄与していた。

論文

Comparison of the flat and linear source variants of the method of characteristics

Petkov, P.*; 竹田 敏一*; 森 貴正

Annals of Nuclear Energy, 26(10), p.935 - 942, 1999/00

キャラクターリスティックス法に基づく2次元中性子輸送計算コードMARIKOの線源項(散乱源等)の2つの取り扱い法:(1)一様分布近似、(2)線形分布近似の精度の検証を、いくつかのベンチマーク問題を対象として、高精度モンテカルロ計算コードGMVPと比較することによって行った。対象とした問題は、Kavenokyによる2つの1群固定源問題と4つの6群NEACRP固有値問題である。さらに、新たに6群の六方格子形状固定源問題を提案した。ベンチマーク計算の結果、強い吸収材のために中性子束空間分布の傾きが大きい場合には、一様分布近似では詳細な空間変数の離散化が必要となった。一方、線形分布近似では、その精度は計算体系の複雑さには依存せず、高精度の計算が低計算コストで可能であることが明らかになった。

論文

原研TIARA-ISOLを用いた研究の現状

関根 俊明; 小泉 光生; 長 明彦

KURRI-KR-3, 0, p.13 - 17, 1996/00

平成4年に高崎研TIARAにISOL(オンライン同位体分離器)を設置した。これまでに短寿命アイソトープの核分光学的研究では、新核種$$^{127}$$Pr、$$^{125}$$Prを同定するとともに、高効率$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定装置を利用して新しいエネルギー準位を見出して来た。RIのイオン注入による核物性的研究では、$$^{133}$$Xeを種々の金属試料に注入して$$^{133}$$Csメスバウア遷移における核有効半径を決定する研究が進展している。また、ISOLにおいて重要なイオン源に関しては、共鳴イオン化を利用するレーザーイオン源の開発を進めている。

報告書

森林内拡散実験の結果,1; 線状放出源からの鉛直拡散

山澤 弘実; 永井 晴康; 茅野 政道; 林 隆; 守屋 省三*; 高橋 圭一*; 小島 啓美*; 山田 智久*

JAERI-Data/Code 95-012, 65 Pages, 1995/09

JAERI-Data-Code-95-012.pdf:2.24MB

本報告書は、平成5年12月に原研東海研構内の松林を対象に実施した小規模な森林内拡散実験および気象・乱流観測の結果をまとめたものである。拡散実験では、森林内外に設置した線状放出源からの鉛直拡散に着目し、4地点に高さ方向に設置した捕集装置により濃度分布を取得した。得られた拡散データは、図表の形で本報告書に収録した。気象・乱流観測では、超音波風向風速計を森林内外に5ヶ所設置して10Hzのサンプリングで行った。得られたデータは量が膨大で、今後種々の解析で使用されることを考え、統一した形式で光磁気ディスクに収録した。本報告書には、10分平均値及びデータファイルの収録形式のみを記載した。

論文

Neutronics integral experiments of annular blanket system simulating tokamak reactor configuration

今野 力; 大山 幸夫; 前川 藤夫; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; A.Kumar*; M.Z.Youssef*

Fusion Technology, 28(2), p.347 - 365, 1995/09

核融合炉ブランケット中性子工学に関する原研/米国DOE共同研究の第3段階として、疑似線状線源を用いた円環ブランケットに関する中性子工学実験を行った。酸化リチウムと炭酸リチウムから成る長さ2mの円環ブランケットの中心にD-T中性子源を設置し、円環ブランケットを2mの範囲で動かすことにより線状線源を模擬した。円環ブランケットの特性、グラファイトアーマー及び大口径ダクトの影響を調べるため、3つの実験体系で実験を行った。今回の実験のために開発された測定時間を短縮する方法(多検出器法、荷重関数法、連続高圧変化法)を用いて、トリチウム生成率、中性子スペクトル、放射化反応率を測定し、それぞれの体系の特性を明らかにした。また、JENDL-3を用いたGMVPによる解析から、点状線源の場合と同様に、10%以内で実験を再現できることがわかった。

論文

Concept and characteristics of a simulated line source for annular blanket experiments using an accelerator-based deuterium-tritium neutron source

大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; A.Kumar*; 渡辺 洋一*; et al.

Fusion Technology, 28(2), p.305 - 319, 1995/09

疑似線状線源を加速器型D-T点状中性子源を用いて実現した。この疑似線源は連続的に動く点源の時間平均をとるか、または、細かく分割した点源を重ねあわせることで得られる。この線状線源はトカマク炉の一部を模擬する円環形状の核融合ブランケット中性子工学実験に利用される。線源特性は放射化法とNE213検出器を用いて、2つの運転モード、即ち連続モードとステップモードで測定された。この線源を用いて行う環状ブランケット実験の線源条件として必要な線源特性計算をモンテカルロコードで行った。この計算の信頼性は測定した線源特性との比較によって確認した。

報告書

Phase III experiments of the JAERI/USDOE collaborative program on fusion blanket neutronics - Line source and annular blanket experiments, Volume I; Experiment

大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 前川 藤夫; 小迫 和明*; 中村 知夫; 前川 洋; M.Z.Youssef*; A.Kumar*; M.A.Abdou*; et al.

JAERI-M 94-015, 193 Pages, 1994/02

JAERI-M-94-015.pdf:6.62MB

加速器型点状D-T中性子源を用いて疑似線状線源を実現した。この線源は連続的に動く点状線源を時間平均するか、細かく分布した点状線源を重ね合わせることで得られる。線源特性の測定を連続とステップの2つの運転モードに対して、放射化法とNE213検出器で行い、モンテカルロ法の計算と比較した。この線源を用いて3種の環状ブランケット体系:基準体系、黒鉛アーマー体系、大口径開口部体系について積分実験を行った。測定ではこの線状線源に適用するために新たな手法を開発した。ここで得られた実験データは実際のトカマク炉の設計計算の信頼度を調べるに適した、従来より高度なベンチマークデータを与える。

論文

高出力イオンビーム開発の最前線

奥村 義和

日本原子力学会誌, 35(12), p.1049 - 1056, 1993/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.51(Nuclear Science & Technology)

最先端の高出力イオンビーム生成技術について、正負イオンの生成法や加速方法などイオン源の基礎的な解説も交えて紹介する。特に、核融合炉を目指して開発の進められている大電流負イオン源の開発と、オメガ計画の一環として計画されている大強度線形加速器用の高輝度イオン源の開発を例にとり、高出力イオンビーム発生技術について概説する。これらの計画はいづれも目標とするビーム出力が数十MWに達し、現在の高出力イオンビーム応用技術の限界に位置するものである。そのためイオン源に課せられる要求も厳しく、殊に大電流密度のイオンビームを極めて収束性良く発生するということでは従来に例をみないものである。

報告書

Design of a high brightness ion source for the Basic Technology Accelerator(BTA)

奥村 義和; 渡邊 和弘

JAERI-M 92-024, 23 Pages, 1992/03

JAERI-M-92-024.pdf:0.87MB

技術開発用加速器と呼ばれる10MeV,10mA,CWの陽子加速器のためのイオン源を設計し、製作した。このイオン源は多極磁場型プラズマ源と2段加速系から構成され、極めて高輝度の陽子ビーム(100keV,120mA,エミッタンス0.5$$pi$$mm・mrad)を生成する。このイオン源の基本設計方針とビーム光学やプラズマ生成部の磁場配位、プロトン比、ガス効率等に関する計算結果について述べる。

論文

Measurements of the source term for annular blanket experiment with a line source; Phase IIIA of JAERI/USDOE collaborative program on fusion neutronics

今野 力; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; A.Kumar*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*

Fusion Technology, 19(3), p.1885 - 1890, 1991/05

日米共同実験PhaseIII実験では、DT中性子源を固定し体系を2mにわたって動かすことにより線状線源を模擬している。一連の実験に先立って、この線状線源がどの程度良く模擬されているかどうかを調べた。体系の移動モードは測定手法によりステップモードと連続モードにわかれる。ステップモードについては、小型球形NE213検出器を用いて体系が無い場合の10MeV以上との中性子フラックス分布を測定した。連続モードについては、放射化箔法を用いて体系が無い場合と有る場合の反応率分布を測定した。得られた結果から、ステップモードでも連続モードでも、中心付近での分布はほぼ平坦で、線状線源を良く模擬していることがわかった。

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