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報告書

第6回光量子科学研究シンポジウム論文集; 2004年11月4日-5日,木津

関西研究所

JAERI-Conf 2005-004, 243 Pages, 2005/06

JAERI-Conf-2005-004.pdf:16.74MB

第6回光量子科学研究シンポジウムが、平成16年11月4日,5日の両日、日本原子力研究所関西研究所(木津地区)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件を含む講演16件,平成15年度実施した光量子科学に関する協力研究・共同研究課題発表を含むポスター発表56件のうち、論文として投稿された58件を収録している。

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

Electron acceleration by a nonlinear wakefield generated by ultrashort (23-fs) high-peak-power laser pulses in plasma

神門 正城; 益田 伸一; Zhidkov, A.*; 山崎 淳; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 本間 隆之*; 金沢 修平; 中島 一久; 林 由紀雄; et al.

Physical Review E, 71(1), p.015403_1 - 015403_4, 2005/01

 被引用回数:28 パーセンタイル:21.34(Physics, Fluids & Plasmas)

現在まででは最短のパルス幅(23fs)で相対論的な高出力(20TW)のレーザーを、不足密度プラズマ中に強く集光する実験を行った。プラズマ密度が10$$^{20}$$cm$$^{-3}$$の領域で、MeVを越えるエネルギーの電子の発生を確認した。このMeV電子は、2温度分布をしており、シミュレーションの結果から、波の破砕機構の違いから生じていると考えられる。高温部の電子は、レーザーのプリパルスにより作られるプラズマ密度のキャビティー部での速い入射により形成され、パルス幅はフェムト秒であり、一方、低温部の電子は相対論的強度による波の破壊により加速されたもので、ピコ秒のパルス幅を持つことがわかった。

報告書

熱外中性子検出によるTRACY超臨界実験の出力履歴の測定

中島 健; 柳澤 宏司; 三好 慶典

JAERI-Tech 2003-028, 31 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-028.pdf:1.38MB

TRACYを用いた超臨界実験における出力履歴を精度良く測定するために、熱外中性子検出による出力測定を試みた。熱外中性子の測定のために、カドミウム(Cd)被覆の$$^{235}$$U核分裂電離箱を使用し、中性子検出効率を向上させるための中性子減速材としてポリエチレンをCd被覆内に設置した。また、$$gamma$$線によるノイズの影響を低減するために鉛遮蔽体を設けた。測定結果を熱中性子検出器の結果と比較したところ、従来の熱中性子検出では中性子が検出器に到達するまでの飛行時間によって生じる時間遅れの影響により出力に歪みが生じ、また、出力ピーク値が減少することが明らかになった。出力ピーク値の減少率は、添加反応度1.5$の比較的ゆっくりとした出力変化の場合には約4%であったが、反応度が約3$の高速出力変化では、40%以上と大きくなった。

論文

Nuclear characteristics evaluation for a supercritical experiment facility using low-enriched uranium solution fuel, TRACY

中島 健

Proceedings of International Conference on the New Frontiers of Nuclear Technology; Reactor Physics, Safety and High-Performance Computing (PHYSOR 2002) (CD-ROM), 8 Pages, 2002/10

TRACYの実験データを用いて、臨界量,$$beta$$$$_{eff}$$/$$Lambda$$比,ピーク出力,パルスのエネルギーといった核特性量の評価を行った。TRACYは、低濃縮の硝酸ウラニル水溶液を燃料とする超臨界炉であり、同装置により再処理施設のような核燃料処理施設における臨界事故を模擬できる。本評価では、臨界計算及び出力・エネルギーを評価するためのモデルの適用性について検討した。

論文

Highly efficient and high-power industrial FELs driven by a compact, stand-alone and zero-boil-off superconducting rf Linac

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.8 - 13, 2002/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:18.18

原研FELグループは、波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを21世紀のスーパーツール,工業用自由電子レーザーとして実現するために、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。ここでは、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその開発概念から得られる答え,新しい高効率,高出力,極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置に関する議論が含まれる。

論文

Demonstration of the highly-efficient and high-power FELs driven by a superconducting rf linac

峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.150 - 154, 2001/10

われわれは工業的な利用、例えば、医薬品,医療,防衛,造船,半導体産業,化学産業,環境科学,スペースデフリ,エネルギー伝送など、のために強力で効率的なFELが必要である。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを実現するために、原研FELグループは、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。この装置に関して議論は、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその概念からのある重要な解答,新しい高効率高出力極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置が含まれる。

論文

Numerical study of solids irradiated with high-peak-power ultrashort laser pulse

内海 隆行*; 佐々木 明; 功刀 資彰*; 藤井 貞夫*; 赤松 幹夫*

Computational Fluid Dynamics Journal, 8(1), p.128 - 134, 1999/04

プリパルス方式による効率的な電子衝突励起X線レーザーの開発のためには、固体ターゲットへのレーザー照射により生成されるレーザープラズマの状態を精度よく予測することが重要な要件である。レーザー光が固体ターゲットに照射されると、溶融・蒸発の後に高エネルギーの集中した状態として高温・高密度プラズマが生成される。このレーザー生成プラズマの状態を解析する方法の1つとして、これらの複雑な現象を連続体、あるいは混相流としてとらえ、流体運動として定式化することができる。この現象を精度よくシミュレーションするためにCIP法(3次補間擬似粒子法)に基づく解析コードを開発した。本論文では、固体ターゲットへの高強度・短パルスレーザー照射により、平坦な先端をもつ比較的均一なプラズマ状態が形成され、膨張伝播して行く状態をシミュレートしたことを報告する。

論文

The Future of CPA

Nees, J.*; G.Mourou*; Biswal, S.*; J.Itatani*; A.C.Tien*; J.C.Chanteloup*; 西村 昭彦; 宅間 宏*

Ultrafast Optics 1997, 4 Pages, 1997/00

1985年にレーザー媒質を破壊すること無く超高出力を得るCPA法が開発されて以来、超高出力レーザーの発展は著しく、現在、数TWから数十TWのシステムが世界各地で稼動するに至っている。今後、X線レーザーやレーザー加速$$gamma$$線発生などの超高強度光物理学の展開のためには、PW級の出力を微小領域に集光し、10$$^{22}$$w/cm$$^{2}$$以上の光電場を発生させる必要がある。このためのCPAレーザーシステムは、現在のチタンサファイアに代わりイッテルビウムガラスをレーザー媒質に用いた小型高出力を特徴とし、将来的に半導体レーザー直接励起が可能なシステムが適している。現時点では半導体レーザーに代わり高エネルギーを得易いフラッシュランプ励起のフリーランニングレーザーを励起光源とすることで効率的な開発が可能である。講演では次世代CPAレーザー像について述べる。

論文

Evaluation of local power distribution with fine-mesh core model for the HTTR

村田 勲; 山下 清信; 丸山 創; 新藤 隆一; 藤本 望; 数土 幸夫; 中田 哲夫*

Proc. of the 1st JSME/ASME Joint Int. Conf. on Nuclear Engineering,Vol. 1, p.413 - 418, 1991/00

HTTRは原子炉出口温度が950$$^{circ}$$Cと高く、燃料の健全性を確保するためにウランの濃縮度を径方向及び軸方向に適切に分配し、出力分布を調整することにより燃料温度が炉心内で均一になるようにしている。燃料最高温度は、これに加工、燃料ピン等の非均質性を考慮して評価している。径方向については、ブロック内の燃料ピンとBPロッドの配置による径方向の非均質性に起因する出口ピーキングを、そして、軸方向については、燃料ブロックのブロック端黒鉛に起因する軸方向出力スパイクを評価し、燃料最高温度の計算に使用している。本報は上記の非均質効果評価手法とその結果並びに検証結果について述べた。

報告書

NSRR実験における燃料棒軸方向出力分布の燃料挙動に及ぼす影響

柳原 敏

JAERI-M 84-058, 40 Pages, 1984/03

JAERI-M-84-058.pdf:1.58MB

NSRR実験においては、試験燃料棒の軸報告において、出力分布が一様でないことが分かっている。このため、試験燃料棒の軸方向出力分布の詳細な評価を行なった。この結果、試験燃料棒の燃料スタック部の下方程出力が高くなる傾向を示し、燃料スタック部の両端近傍では、エッヂ効果のため顕著な出力ピーキングが認められた。この燃料スタック部下部における、燃料挙動に影響を及ぼす有効な出力ピーキングは、スタック部平均に対して1.04~1.06であった。そこで、この結果より、今までに行われた破損しきい値近傍の発熱量での実験結果を整理すると、その破損は、発熱量274cal/g・UO2の発熱部で生じていることが分かった。

論文

Measurement and evaluation on pulsing characteristics and experimental capability of NSRR

斎藤 伸三; 稲辺 輝雄; 藤城 俊夫; 大西 信秋; 星 蔦雄

Journal of Nuclear Science and Technology, 14(3), p.226 - 238, 1977/03

 被引用回数:27

NSPRを用いた反応度事故条件下における燃料破損実験においては、パルス特性および実験能力、とりわけ試験燃料中の発熱量が重要となる。 パルス特性試験では最大4.67ドルの反応度挿入まで行い、この条件でピーク出力21,100MW、積分出力117MW・sec、最短炉周期1.13msecを得た。 又、挿入反応度を変えた場合のパルス運転時の出力、燃料および被覆材温度等の特性については時間変化および最大値を含めて計算値は実測値と良く一致した。更に臨界および未臨界からのパルスについては解析的にも実測においてもパルス特性にはほとんど差を生じなかった。試験燃料中の発熱量については測定値は計算値を約10%上廻り、設計値を十分満足した。又、5本バンドル試験燃料の場合は1本の場合と比較して外側の燃料で約20%、内側の燃料で約40%発熱量が減少することが実験的にも解析的にも確められた。

口頭

An Accurate derivation of the air dose-rate and the deposition concentration distribution by aerial monitoring in a low level contaminated area

西澤 幸康; 杉田 武志*; 眞田 幸尚; 鳥居 建男

no journal, , 

広い範囲に拡散した放射性セシウムの詳細な分布評価のためには、バックグラウンドとなる天然核種の影響を精度よく評価する必要がある。放射性セシウムによって汚染された地域において天然核種の影響をより高精度に弁別する手法として、新たな自然放射線分布評価法を開発した。われわれは、航空機モニタリングの測定データを用いて放射性セシウムの影響を除いた自然放射線分布を解析した。この手法を用いることにより、放射性セシウムの沈着量を精度よく評価できるだけでなく、天然核種の分布が評価できることが分かった。

口頭

Coherent X-ray generation using infrared, intense, short pulse lasers

神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 小瀧 秀行; 森 道昭; 桐山 博光; 林 由紀雄; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.

no journal, , 

Recent advent of high-peak-power lasers opens up the novel ways to generate coherent, ultrashort, X-ray pulses. We review the methods here especially using infrared, intense, short pulse lasers (Ti:sapphire lasers with chirped pulse amplification). The methods are relativistic flying mirror, relativistic high-order harmonics generation, and XFEL (X-ray free electron laser) based on laser wakefield acceleration of electrons.

口頭

Development of criticality risk evaluation method for fuel debris in Fukushima-Daiichi NPS

山根 祐一; 外池 幸太郎

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故後、原子炉建屋内には損傷した核燃料が残っている。それら燃料デブリの量は、最小臨界量を超えている。原子力規制委員会を技術的に支援する目的で原子力機構により開発された新しい手法は、燃料デブリの組成や形状の不確かさによる中性子実効増倍率の確率分布に基づいて臨界リスクを評価するように設計されている。この手法は燃料デブリの臨界安全のためのリスク情報を提供する。この手法の中で定義されている手続きに従った試行的な解析の結果は、臨界の起因事象となりうる事象が、現在の維持状態の間に起こることを想定すべきであることを示唆している。さらに、公衆と作業者の臨界リスクを低減するために、できるだけ早く臨界事故の安全対策を検討すべきであることを示唆している。

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