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論文

Valence state in Ce-based heavy fermion compounds at high magnetic fields

松田 康弘*; Her, J.-L.*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 海老原 孝雄*; 網塚 浩*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011044_1 - 011044_6, 2014/06

CeRh$$_2$$Si$$_2$$の放射光X線吸収実験を32Tまでのパルス強磁場下で行った。Ceの価数は5Kで3+よりわずかに大きく、20T以上の磁場印加に伴い減少する。磁場誘起の価数変化は磁化過程のメタ磁性転移に対応している。この現象は我々の以前に行ったCeRu$$_2$$Si$$_2$$の結果に似ており、Ce系重い電子系化合物に共通の現象と思われる。

論文

Synchrotron X-ray spectroscopy study on the valence state in $$alpha$$- and $$beta$$-TbAlB$$_4$$ at low temperature and high magnetic fields

松田 康弘*; 中村 俊幸*; 久我 健太郎*; 中辻 知*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 河村 直己*; 水牧 仁一朗*

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1778 - 1781, 2013/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.28(Physics, Multidisciplinary)

$$alpha$$-および$$beta$$-YbAlB$$_4$$中のYbイオンの価数をX線吸収および発光分光で2Kから280Kの温度範囲で測定した。価数は温度とともに3価に向かってゆっくり増加し、価数揺動の特性温度は約290Kと分かった。40Kで32Tまでの磁場を印可しYbの価数のわずかな増加($$sim$$0.002)も観測した。

論文

Fabrication of 8Cr-2W ferritic steel tile for reduction in toroidal magnetic field ripple on JT-60U

工藤 祐介; 沢井 友次; 櫻井 真治; 正木 圭; 鈴木 優; 笹島 唯之; 林 孝夫; 高橋 龍吉*; 本田 正男; 實川 資朗; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49(96), p.S297 - S301, 2006/12

JT-60Uでは、大体積運転においてプラズマ加熱の低下,プラズマ対向機器への熱負荷の増大を引き起こすトロイダル磁場のリップル損失を低減するため、フェライト鋼製タイルの導入を図った。JT-60Uでは重水素運転であるため、中性子発生量が低いことから、フェライト鋼として、F82Hの放射化元素の含有成分の制限を緩めた8Cr-2W-0.2V鋼を製作した。製造されたフェライト鋼は焼戻しマルテンサイト構造を示し、十分な、磁気,機械特性であった。鋼板の飽和磁化は573Kで1.7Tであり、予想より低かったものの、JT-60Uの運転では十分有効であることが計算により確認された。8-9Crフェライト鋼の飽和磁化に対する材料条件を調べることは、フェライト鋼を炉内構造物として使用する将来の核融合装置において重要である。

論文

Magnetic field measurement of the extraction kicker magnet in J-PARC RCS

神谷 潤一郎; 植野 智晶*; 高柳 智弘

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1362 - 1365, 2006/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:69.25(Engineering, Electrical & Electronic)

キッカー電磁石はJ-PARC 3GeVシンクロトロンの出射用パルス電磁石である。それは、1MWのビームパワーの陽子ビームを蹴り出すために大口径を有している。それゆえ、負荷ケーブルとのインピーダンスミスマッチ、及び端部漏れ磁場が、磁場分布の精度に影響を及ぼす。われわれはシミュレーションと測定によりそれらの影響を分析し、磁場精度を改善することを行った。本論文ではそれらの研究結果を報告する。

論文

X-ray diffraction experiments under pulsed magnetic fields above 30T

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 有馬 孝尚*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.233 - 236, 2005/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.17(Instruments & Instrumentation)

通常強磁場下でのX線回折実験は超伝導マグネットを用いて行われ、このため、最大磁場は15Tとなっている。この限界を超えるため、われわれは、パルス磁場を組み込んだX線回折システムを構築した。8T近傍で起こるPr$$_{0.6}$$Ca$$_{0.4}$$MnO$$_3$$の構造相転移と26T近傍で起こるYbInCu$$_4$$の価数転移をデモンストレーションとして示す。

論文

Magnetic field stabilization by temperature control of an azimuthally varying field cyclotron magnet

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Review of Scientific Instruments, 76(3), p.033301_1 - 033301_6, 2005/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:54.54(Instruments & Instrumentation)

AVFサイクロトロンの運転において、ビーム電流減少を引き起こす数十時間に渡る10$$^{-4}$$台の磁場変動が生じていた。実験の結果より、励磁コイルからの熱によって鉄心温度が上昇し、ビーム特性の劣化を引き起こす磁場変動を発生させていることを明らかにした。鉄心温度上昇を防ぎ、高安定磁場を実現するために、メインコイルとヨークとの間への熱絶縁やトリムコイル冷却水温度制御の高精度化といった鉄心温度制御技術を開発した。この温度制御によって、磁場安定度$$pm$$5$$times$$10$$^{-6}$$を達成し、$$pm$$2%のビーム強度安定度を得た。

論文

Application of invasion mathematical model in dosimetry for boron neutron capture therapy for malignant glioma

山本 和喜; 熊田 博明; 中井 啓*; 遠藤 聖*; 山本 哲哉*; 松村 明*

Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 14 Pages, 2004/10

放射線治療上、細胞密度分布を考慮した線量分布が要求されている。次世代ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)用線量評価システムの開発に向けて、照射領域を決定するための新しい方法を提案する。医療画像を用いては腫瘍細胞の拡散浸潤度を十分に評価することはできない。そのためBNCTの治療プロトコールを参考に、腫瘍を囲む照射領域はガドリニウムを用いた核磁気共鳴画像(MRI)のT1画像上に強調される領域から通常2cm余裕を見た任意の距離に拡張する領域として設定されている。この研究では、照射領域境界の細胞濃度を時間-空間球座標系の腫瘍細胞拡散モデルによって議論し、BNCT照射後に生存する腫瘍細胞密度分布を仮想脳ファントムのための2領域拡散モデルによって予測した。

論文

First measurement of time-resolved neutron yield on JT-60U using a microfission chamber

林 孝夫; 西谷 健夫; 石川 正男

Review of Scientific Instruments, 75(10), p.3575 - 3577, 2004/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.38(Instruments & Instrumentation)

ITERでは、核燃料物質を内蔵した小型円筒形の電離箱であるマイクロフィッションチャンバー(MFC)を中性子モニタとして真空容器内に設置する予定であり、そこでは強磁場中における中性子計測となる。今回、ITER運転期間中の中性子計測効率の変化が十分小さくなるように原研で設計開発したMFC(長さ:200mm, 直径:14mm, UO$$_{2}$$:12mg, $$^{235}$$U濃縮度:90%)を用いてJT-60U真空容器のすぐ外側(トロイダルコイルの内側)において中性子計測を行うことにより、強磁場中($$sim$$2T)での中性子モニタとしての健全性を初めて評価した。MFCで計測された中性子発生率は、JT-60Uの既設の中性子モニタとの優れた線形性を示し、MFCの計測における磁場の影響は見られなかった。しかしNBI装置のブレークダウン時にノイズ信号が確認され、このノイズ信号はブレークダウンの発生場所に依存しなかった。またプラズマディスラプション時にはノイズ信号は確認されなかった。ノイズの発生原因はおそらく検出器からプリアンプまでの長いケーブル配線によるものであり、このノイズ信号を除いた場合の計測精度はITERで要求されている精度($$leq$$10%)を満足した。その結果、ノイズ対策の強化によりITERでの中性子モニタとしての有用性を確認した。

論文

Application of a portable pulsed magnet to synchrotron radiation experiments

松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 高橋 俊晴*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村上 洋一; 有馬 孝尚*

Physica B; Condensed Matter, 346-347, p.519 - 523, 2004/04

 被引用回数:48 パーセンタイル:13.34(Physics, Condensed Matter)

高磁場下での放射光実験を行うために、非常に小型のキャパシターバンクと小型のパルスマグネットを開発した。長さ1msで20Tのパルス磁場を1kJのエネルギーで発生できた。ミリ波領域での電子スピン共鳴とX線回折実験を行うことができた。

報告書

FEMAG/OFMCコードを使用したフェライト鋼によるリップル補正磁場中の高速イオン損失計算

浦田 一宏*; 篠原 孝司; 鈴木 正信*; 鎌田 功*

JAERI-Data/Code 2004-007, 45 Pages, 2004/03

JAERI-Data-Code-2004-007.pdf:5.63MB

トカマク型核融合装置では、離散的トロイダル磁場コイル(TFC)のつくるトロイダル磁場にリップルが存在して高速イオンの損失を招き、真空容器の損傷につながる。近年、強磁性体を用いてリップル損失を低減する手法が提案され、低放射化,高熱伝導率特性を併せ持った低放射化フェライト鋼の核融合炉への導入が検討されている。しかし実際の装置では、他機器との干渉のため、リップル低減に効果的なトロイダル対称性を持ったフェライトの設置が困難となる場合がある。また損失境界である第一壁形状がトロイダル対称性を持たない場合がある。このような理由から実機に即したリップル補正磁場中の高速イオン損失計算を行うためには、トロイダル非対称性を取り扱えることが望ましい。そこで、フェライト鋼によるリップル補正磁場を計算するFEMAG(FErrite generating MAGnetic field)コードの開発を進め、トロイダル非対称の場合でも全トーラス磁場の計算を高速で行えるようにした。さらにこの磁場データを基礎として、高速イオン損失を計算する軌道追跡モンテカルロコードOFMC(Orbit Following Monte Carlo)をトロイダル非対称性が取り扱えるように改良した。FEMAG/OFMCコードの使用方法,JFT-2M装置による実験結果の解析評価とトカマク国内重点化装置の設計検討への適用について報告する。

論文

Design of the beam transportation line from the linac to the 3-GeV RCS for J-PARC

大川 智宏*; 池上 雅紀*

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.1342 - 1344, 2004/00

大強度陽子加速器計画(J-PARC)の加速器は、180MeVライナック,3GeVシンクロトロン(RCS),50GeVメインリング(MR)で構成される。L3BTは、ライナックとRCSを結ぶビーム輸送系である。ビームロスを最小にするために、L3BTは、ライナックとRCSをつなぐだけでなく、RCSに受け入れられるようライナックのビーム形状を修正する役割も担う。RCSの入射点で要求されるビームパラメータは、運動量拡がり$$pm$$0.1$$%$$以下,横方向エミッタンス4$$pi$$mm$$cdot$$mrad以下である。これらの要求を達成するために、L3BTは、運動量補正,ビームハローの削除,ビーム測定の機能を持つ必要がある。本論文では、L3BTの設計とビームシミュレーション結果について報告する。

論文

Current point formation and magnetic reconnection process in nonlinearly destabilized double tearing modes

石井 康友; 安積 正史; 岸本 泰明

Physics of Plasmas, 10(9), p.3512 - 3520, 2003/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:72.38(Physics, Fluids & Plasmas)

負磁気シアプラズマで重要となるダブルティアリングモード(DTM)の非線形不安定化過程における電流点形成の詳細な過程と、その爆発的成長領域での役割を明らかにした。電流点形成は、これまでに知られている電流シートを伴った磁気再結合過程とは反対に、DTMの成長とともに磁気再結合領域に形成されるプラズマ電流の縦横比(逆アスペクト比)が増大することを初めて明らかにした。異なった抵抗値に対しては、形成される電流点の逆アスペクト比,絶対値が異なる。この性質が、爆発敵領域での非線形成長率の抵抗値非依存性の原因であることを明らかにした。さらに、トロイダル配位でのシミュレーションを行うことにより、乱雑磁場中においても、コヒーレントな電流点構造が形成・維持される可能性を示した。

報告書

空心コイル電磁計算プログラム: COIL

吉田 清; 礒野 高明; 杉本 誠; 奥野 清

JAERI-Data/Code 2003-014, 38 Pages, 2003/08

JAERI-Data-Code-2003-014.pdf:2.71MB

超伝導コイルを設計する場合には、検討すべき設計パラメータが多いため、磁界とインダクタンスの値を何度も繰返し計算しながら、コイル設計を収束させる必要がある。そのため、磁界とインダクタンスは簡便に計算できないと設計検討は進まない。実際に超伝導コイルを製作・励磁すると、静的磁界やインダクタンスの測定値と計算値は非常によく一致する。それは超伝導コイルのような鉄心を含まない空心コイルの静的磁界やインダクタンスは、数値解析で正確に求めることができるからである。それらの解析方法は1970年代に開発され確立した。本報告書は、その解析手法を実装した計算プログラム:COILについて説明する。さらに、実際に製作した超伝導コイルの磁界とインダクタンスの実測値と計算値の比較を示すことによって、本プログラムの検証とする。COILは、原研で開発中のトカマク型核融合装置で使用されるコイル形状を簡便に定義し、それらのコイルから発生する磁界及びインダクタンスを容易に計算できるプログラムである。最近のコンピュータの性能向上で、複雑で多くのコイルから構成されるトカマク装置であっても磁界とインダクタンスの値は数分間で計算でき、ITERの超伝導コイルなどの設計に利用されている。

論文

Design of beam optics in the proton beam transport line from synchrotron to spallation neutron target

明午 伸一郎; 野田 文章*; 藤森 寛*; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.967 - 976, 2003/07

J-PARCの核破砕中性子ターゲットには1MWの出力を持った3GeV陽子ビームが入射するが、この陽子ビーム輸送ライン(BT)において、ビーム損失はハンズオンメンテナンスを達成させるために1W/m以下にする必要がある。しかし、加速後のビームの位相空間分布が全く不明なために、シンクロトロン内に設置したコリメータのアパチャーで決定されるエミッタンス(324$$pi$$mrad)のビームを全て輸送可能なものとした。本研究では、加速器出射等によるビーム軌道の外乱を評価した。現状の設計に合うためには、電磁石磁場の均一性は偏向及び四極電磁石において、それぞれ5x10$$^{-4}$$及び2x10$$^{-3}$$よりも良くする必要があることがわかった。また、アライメントの誤差は1mm及び1mrad以下にする必要がわかった。

論文

Development of a magnetic field monitoring system for the JAERI AVF cyclotron

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Nukleonika, 48(Suppl.2), p.S35 - S37, 2003/00

サイクロトロンでは、ビーム強度減少などのビーム不安定現象が一般的に生じるため、高精度なビーム制御は困難であった。原研AVFサイクロトロンでは、この原因がサイクロトロン電磁石の鉄心温度上昇による磁場変動であることを突き止め、鉄心温度の定温化によってビーム強度の安定化を確認した。イオンビームによる細胞や材料の微細加工技術の開発に必要なビームサイズ1ミクロンを達成するにはビームエネルギーの最小化が必要で、これにはビーム強度のみならずビーム位相も十分安定化する必要があり、サイクロトロン電磁石が磁場安定度10$$^{-5}$$を達成している必要がある。この磁場安定度測定を実現するには通常用いられるホール素子では精度が不十分であるため、核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance:NMR) を利用した測定法を用いる必要があるが、サイクロトロン内部は高磁場(~2T)、高磁場勾配(~10G/cm)、高電磁場ノイズのため従来のNMR磁場測定装置では測定が困難であった。そこで、磁場勾配補正コイルの採用や高電磁場ノイズ対策などを行ったNMR磁場測定装置を開発し、10$$^{-6}$$台の測定精度を実現することでサイクロトロン電磁石の磁場安定度を確認することに成功した。

論文

磁力線に沿った運動が関与する非局所輸送

滝塚 知典; 北條 仁士*; 羽鳥 尹承*

プラズマ・核融合学会誌, 78(9), p.857 - 912, 2002/09

磁場閉じ込めプラズマ中の磁力線に沿った輸送について概説する。無衝突及び衝突拡散的輸送について比較する。その速い輸送のために、磁力線方向のプラズマの性質は非局所的に振る舞いやすい。トカマク中のスクレイプオフ層とダイバータプラズマの非局所的現象の一つを紹介する。その磁力線方向に形成される非対称性はスクレイプ層の電流に関連する熱電不安定性に起因する。MARFEと呼ばれる局所的な現象は強い放射冷却により作られる。磁力線方向に非局所的で磁力線垂直方向に局所的構造を持つスネークはトカマクの中心プラズマに生じている。ミラープラズマにおけるミラー端からの軸方向損失について紹介する。特にピチ角散乱によるロスコーンへの落下及び磁気モーメント断熱性の破れによる損失が非局所的な軸方向輸送に関連することを述べる。

論文

Optimization of negative ion extractor in a JAERI 400 keV H$$^{-}$$ ion source

高柳 智弘; 池畑 隆*; 奥村 義和; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 雨宮 亨*; 柏木 美恵子

Review of Scientific Instruments, 73(2), p.1061 - 1063, 2002/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.88(Instruments & Instrumentation)

負イオンの引き出し加速系では、引き出し電極に埋め込んだ永久磁石によるダイポール磁場によって電子を偏向させ加速部へ流出するのを抑制している。負イオンもわずかではあるがこの磁場によってその軌道が偏向される。高収束の負イオン加速器を実現するうえでは、この負イオンビームの偏向の度合いを詳細に把握することが必要である。そこで、引き出し電極の磁場が負イオンビームの軌道に与える影響を調べるため、原研の400keV負イオン源用いて、プラズマ電極と引き出し電極のギャップを変えてプラズマ引き出し面の磁場を変化させ、そのときの負イオンビームの偏向角度を調べた。その結果、プラズマ電極と引き出し電極のギャップを3mmから9mmとし積分値が310Gauss・cmから160Gauss・cmと減少したとき、ビームの偏向角度が9.5mradから6.4mradへと減少することがわかった。しかし、この場合の磁場積分値と偏向角度の比は、それぞれ1.9:1と1.5:1で一致しなかった。ビームの偏向角度には、3段加速電極の静電レンズ効果が含まれ、ダイポール磁場の積分値だけに依存しないことがわかった。また、偏向角度はビームのエネルギーに反比例することを明らかにした。これらの実験により得られた結果は、3次元軌道計算ソフトOPERA-3Dを用いて行った軌道解析の結果と良い一致を示した。

論文

Demagnetization of undulator magnets irradiated high energy electrons

備前 輝彦*; 田中 隆次*; 浅野 芳裕; Kim, D. E.*; Bak, J. S.*; Lee, H. S.*; 北村 英男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 467-468(Part1), p.185 - 189, 2001/07

 被引用回数:37 パーセンタイル:7.48(Instruments & Instrumentation)

2GeVの電子を照射したときのアンジュレーター磁石の磁場強度変化を測定した。測定は、(1)磁石配列,(2)磁石の形状,(3)磁力の向き,(4)標的物質,(5)磁石組成,(6)製作者の相異、の各項目について行った。照射はSPring-8の真空防止型アンジュレーターを模擬した形状で実施した。それらの結果について報告した。

報告書

High energy particle transport code NMTC/JAM

仁井田 浩二*; 明午 伸一郎; 高田 弘; 池田 裕二郎

JAERI-Data/Code 2001-007, 128 Pages, 2001/03

JAERI-Data-Code-2001-007.pdf:5.07MB

NMTC/JAERI97コードの改良版として、高エネルギー粒子輸送コードNMTC/JAMを開発した。NMTC/JAMは、核内カスケードモデルとして、高エネルギー核反応コードJAMを導入することにより、その適用エネルギー範囲を原理的には、核子,中間子に対して200GeVまで引き上げた。また、蒸発、核分裂過程に対してGEMモデルを導入することにより、励起した残留核からの軽核生成の記述が可能になった。適用エネルギーの拡張に伴い、核子-原子核の非弾性散乱断面積,弾性散乱断面積,弾性散乱断面積の核分布のデータを新しい系統式を用いて更新した。さらに、ビーム輸送計算に必要な磁場中の粒子輸送を計算できるようにした。また、幾つかのタリー機能が追加され、データの入出力については、ユーザーの利便性を高めるために大きく改良された。このような新しい物理モデルとユーティリティーが導入されたことより、NMTC/JAMは複雑な体系の大きなターゲットシステムのニュートロニクス計算に対して、以前よりも信頼性の高い結果を与えることができるようになった。この報告は、NMTC/JAMコードのユーザーマニュアルである。

論文

Temperature control of a cyclotron magnet for stabilization of the JAERI AVF cyclotron beam

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

AIP Conference Proceedings 600, p.330 - 332, 2001/00

JAERI AVFサイクロトロンにおいて、ビーム電流を長時間一定に保つにはしばしば磁場調整が必要となっている。NMRプローブによる磁場測定と白金測温抵抗体による温度測定から、磁場と電磁石の鉄心温度との間に相関関係があることがわかった。メインコイルからの熱が主な原因となって鉄心温度が上昇し、ビームの不安定現象を引き起こしている。鉄心への熱を遮断するために鉄心とメインコイル間に温度制御した銅板を挿入した。それに加えて、ポール先端温度を独立に制御するために、トリムコイルの冷却水温度制御系を独立化した。磁場安定化のために、これら温度制御系の最適運転条件を見いだした。

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