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山口 雄司; 近藤 恭弘; 明午 伸一郎; 小栗 英知; 大井 元貴; Saha, P. K.; 篠崎 信一; 高柳 智弘; 山本 風海
JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011162_1 - 011162_7, 2026/06
J-PARCでは、3GeV陽子ビーム輸送施設によって3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設へ大強度陽子ビームを輸送しており、最近、設計出力1MWを達成した。この成果を受けて、MLFでは将来計画として中性子、ミュオンビームのさらなる輝度の増大を目指す第2ターゲットステーション(TS2)の建設が検討されている。TS2の計画には新しい陽子ビーム輸送ラインが必要となるため、設計検討を開始した。本発表では、ビームラインの光学や遮蔽等、設計検討の現状を報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011174_1 - 011174_10, 2026/06
日本原子力研究開発機構(JAEA)では、30MWの連続波陽子リニアックを用いた加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究を進めている。マイナーアクチノイドの管理の観点から、ADSの実現には加速器の効率が重要である。このため加速器の実現性には、さまざまな機器の総合的な効率を評価が必要となる。本研究では、ビーム負荷やマイクロフォニックスなどの影響を考慮し、RF空洞の運転に必要な電力を算出した。さらに、クライオモジュールから発生する熱負荷や、マグネットなどの補助システムの消費電力の計算により極低温系統の寄与を考慮した。本発表では、JAEA-ADSリニアックの効率推定と、その評価手法を紹介する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011173_1 - 011173_7, 2026/06
日本原子力研究開発機構(JAEA)は、核変換用加速器駆動システム(ADS)の研究開発を行っている。JAEA-ADSは、30MWのCW超伝導陽子リニアックと未臨界炉心から構成される。このリニアックは、20mAの陽子ビームを最終エネルギー1.5GeVまで加速する。リニアックの常伝導部で2.5MeVまで加速し、残りは超伝導部で加速する。300以上のLLRFシステムが、リニアックを構成するRF構造が、ビーム進行方向のパラメータを制御する。JAEA-ADSのLLRFシステムは、リニアックの効率化のためのRFの安定性を確保することに加え、ADS運転における大きな課題であるリニアックの稼働率向上のための耐故障補償も可能にする。本研究では、ADS LLRFの必要な条件について議論し、これらの要求を満たすモデル案を提示する。
Ag(p,X) reaction at J-PARC杉原 健太*; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 前川 藤夫
JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011181_1 - 011181_10, 2026/06
加速器駆動システムなどの加速器施設では、残留ガンマ線量率を見積もることが不可欠である。計算機性能の向上により、物理モデルによる核種生成断面積の予測が可能になったが、モデルの予測精度をさらに確認する必要がある。そこで、われわれは、J-PARCで放射化技法を用いて様々な標的に陽子を照射し、核種生成断面積を測定してきた。本研究では、Ag(p,X)反応の核種生成断面積を測定した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; Pla
ais, A.*; Bouly, F.*
Proceedings of 22nd International Conference on RF Superconductivity (SRF2025) (Internet), p.316 - 320, 2026/04
加速器駆動システム(ADS)などの大強度加速器には、高い可用性と信頼性が求められる。高い可用性の達成には、高周波空洞の1つが故障した場合でも、空洞補償により運転を継続できる能力が重要な鍵となる。JAEA-ADS線形加速器のビームダイナミクス研究では、複数の高周波空洞が故障した場合でも、許容なビーム品質を維持した状態で運転が継続できることが示されている。海外の他の超伝導線形加速器でも同様の方法を採用し、独自の手順を開発している。LightWinツールは、線形加速器における空洞故障ごとの補償設定を自動的かつ体系的に特定する効果的なツールとなり、SPIRAL2の運転を容易にするためにテストと改良が進められている。本ソフトウェアは、MINERVAの線形加速器だけでなく、JAEA-ADS線形加速器の高エネルギー加速部でも効果的となることが示された。本研究では、LightWinを用いてJAEA-ADS超伝導線形加速器における空洞補償を解析し、過去の研究結果との比較により、その有効性を議論する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; Miyamoto, Ryoichi*; Milas, N.*; Eshraqi, M.*
Proceedings of 22nd International Conference on RF Superconductivity (SRF2025) (Internet), p.58 - 62, 2026/04
現在、試運転段階にある欧州核破砕中性子源(ESS)の超伝導陽子線形加速器は、最終的にビーム出力は2MWとなる。ESS科学プログラムの成功のためには、高い信頼性と可用性が必要となる。ESSでは空洞や四重極などの主要な線形加速器コンポーネントに障害が発生した場合でも、出力約50%以上の運転継続を目指している。この目的の達成ため、超伝導線形加速器の空洞の故障に対処可能な戦略的なビーム光学を開発した。RF空洞における振幅の制約のため、標準的な空洞補償技術を改良したビーム光学を実装した。その結果、ビーム品質の仕様を満たすビーム回復が可能になり、ESS線形加速器の可用性の向上が示された。
西原 健司; 福島 昌宏; 阿部 拓海; 方野 量太; Yee-Rendon, B.; 岩元 大樹; 菅原 隆徳; 大林 寛生; 斎藤 滋
JAEA-Research 2025-013, 125 Pages, 2026/03
JAEA-Research-2025-013.pdf:4.68MB
マイナーアクチノイドの分離変換を目的とした商用加速器駆動未臨界システム(ADS)の前段階となるパイロットADSの概念設計を行った。パイロットADSの炉心出力は200MWとし、安全評価の結果、深い未臨界度と安全棒を備える設計とした。炉心設計、加速器設計、ターゲット設計、炉内機器設計を行い、具体的な概念を明らかにした。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
Proceedings of 22nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.130 - 134, 2026/03
加速器駆動システム(ADS)は、核廃棄物処分の課題に対する効率的な解決策となる。日本原子力研究開発機構(JAEA)は、ADS技術の利用提案の重要な要素として、30MWの陽子線形加速器を設計している。ADS加速器の重要な特徴は、原子炉構造への熱ストレスを回避するために必要な、非常に高い可用性と信頼性となる。この目的のために、JAEA-ADSは、線形加速器の前部のホットスタンバイとスタンバイ要素補償を組み合わせた戦略を採用し、要素故障によるダウンタイムを迅速かつ効率的に削減した。JAEA-ADSの入射器は、主に常伝導セクションと初段の超伝導空洞セクション(半波長共振器)で構成される。本論文では、JAEA-ADS入射器の光学設計の詳細とビームダイナミクスシミュレーションの結果を紹介する。
武井 早憲
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(11), p.1051 - 1070, 2025/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)日本原子力研究開発機構では、マイナーアクチニドを効率的に核変換する加速器駆動核変換システム(ADS)の研究開発を行っている。このシステムは、未臨界炉と大強度超伝導陽子線形加速器(ADS用陽子加速器)の組み合わせである。ADS用陽子加速器の開発を困難にしている要因の一つは、熱サイクル疲労を誘因するビームトリップ事象であり、この事象によって未臨界炉の機器が損傷するからである。ADS用陽子加速器は大強度陽子加速器の一つであるJ-PARCリニアックと比べて電流比で32倍の差がある。従って、開発段階に応じてADS用陽子加速器のビームトリップ頻度と許容ビームトリップ頻度を比較することが必要になる。今回、J-PARCリニアックの運転データに基づく信頼度関数を使ったモンテカルロ法のプログラムを作成し、ADS用陽子加速器のビームトリップ頻度を推測した。モンテカルロ法のプログラムにより、従来の解析手法では得られなかったビームトリップ事象の時間分布が得られた。その結果、許容ビームトリップ頻度を満足するには、ビームトリップ時間が5分以上のビームトリップ頻度を現状の27%に低減しなければならないことがわかった。
熊田 高之
水素科学技術の将来のために, 3(1), p.2 - 6, 2025/10
Spin-contrast variation (SCV) is a technique that exploits the strong dependence of the coherent scattering length of thermal and cold neutrons from protons on their relative spin orientation. By analyzing the proton-polarization dependent scattering of polarized neutrons, SCV enables the elucidation of the structure of individual components as well as the degree of interpenetration between them in composite materials. Recently, we applied SCV small-angle neutron scattering (SCV-SANS) to determine the nanostructure of ice crystals formed in rapidly frozen sugar solutions. We also employed SCV neutron reflectivity (SCV-NR) to reveal the interpenetration between a silane coupling agent layer on inorganic substrates and rubber, which plays a crucial role in their adhesion.
山口 雄司; 近藤 恭弘; 明午 伸一郎; 篠崎 信一; 高柳 智弘; 藤森 寛*; 河村 成肇*
Journal of Physics; Conference Series, 3094(1), p.012023_1 - 012023_5, 2025/09
J-PARCでは、3GeV陽子ビーム輸送施設によって3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設(MLF)へ大強度陽子ビームを輸送している。陽子ビーム輸送施設のビームライン最下流部には、ミュオンビーム輸送用の偏向電磁石とソレノイドがあるため、これらの磁場による3GeV陽子ビームへの影響を補正する必要がある。シミュレーションにより偏向電磁石による軌道のずれとソレノイドによるプロファイルの回転に伴う垂直方向ビームサイズの増大を模擬し、それぞれの影響を補正する方法を検討した結果、追加の偏向電磁石とソレノイドを用いることで補正でき、安定なビーム輸送が可能であることがわかった。
Kim, H.*; Gubler, P.; 佐々木 千尋*
Physics Letters B, 866, p.139577_1 - 139577_4, 2025/07
被引用回数：1 パーセンタイル：47.92(Astronomy & Astrophysics)We present a novel approach for investigating the spin structure of hadrons based on the two-point function in quantum field theory. In a rotating frame, we derive two independent expressions of the two-point function and identify their equivalence, which allows for a complete decomposition of the total spin of a composite system into the angular momenta of its constituent particles. Applying this approach to the proton, we analyze its spin structure in the massless quark limit. Our results indicate that the quark spin contribution accounts for approximately 27% of the total proton spin at a low-energy scale, significantly deviating from the prediction of the non-relativistic quark model.
明午 伸一郎; 岩元 大樹; 杉原 健太*; 平野 幸則*; 堤 和昌*; 斎藤 滋; 前川 藤夫
JAEA-Technology 2024-026, 123 Pages, 2025/03
JAEA-Technology-2024-026.pdf:14.22MB
J-PARC核変換実験施設ADSターゲット試験施設(TEF-T)の設計をベースとし、J-PARC陽子ビーム照射施設の概念検討を行った。これは、文部科学省の分離変換技術評価タスクフォースの提言「ADSの工学的課題解決に加え、多様なニーズへの対応の可能性を含め、既存のJ-PARCの陽子加速器を利用可能な利点を最大限活用する施設仕様を検討することが望ましい。」を受けたものである。TEF-T設計で不要となった設備を削減する一方、多様なニーズに対応可能な設備の具体化を行った。多様なニーズとして、諸外国の大強度加速器施設の利用法の調査を行った。その結果、1)材料照射試験、2)核破砕中性子を用いた半導体機器のソフトエラー試験、3)医療用RI製造および4)陽子ビーム利用を主な利用目的と特定し、これらの利用に必要な施設の検討を行った。施設概念の検討にあたっては、2022年に施設のユーザーコミュニティを立ち上げ、ユーザーの意見を広く取り入れて施設設計に反映した。本報告書は、陽子ビーム照射施設の概念検討結果、多様なニーズとその対応、施設建設に向けたロードマップおよび今後の課題についてまとめたものである。
勅使河原 誠; Lee, Y.*; 達本 衡輝*; Hartl, M.*; 麻生 智一; Iverson, E. B.*; 有吉 玄; 池田 裕二郎*; 長谷川 巧*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 557, p.165534_1 - 165534_10, 2024/12
被引用回数：1 パーセンタイル：22.55(Instruments & Instrumentation)J-PARCの核破砕中性子源において、水酸化第二鉄触媒の機能性を評価するため、1MW運転時の積算ビーム出力9.4MW
hの条件で、ラマン分光法を用いてパラ水素割合をその場測定した。その結果、1MW運転におけて触媒が十分に機能していることが分かった。また、触媒を通さないバイパスラインを用いて、中性子照射によるパラからオルソ水素への逆変換率を調べることを試みた。測定されたオルソ水素割合の増加は、500kW運転で積算ビーム出力2.4MWhの場合に0.44%であった。しかしながら、この結果は、冷中性子モデレータ内で引き起こされた逆変換と、バイパスされた触媒容器中の温度上昇によって発生した準静的オルソ水素のメインループへの受動的滲出との合算であることが示された。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 21st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.205 - 209, 2024/10
高レベル放射性廃棄物の有害度低減化を目的とし、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、加速器駆動未臨界システム(ADS)の主要コンポーネントとして、30MW CW陽子線形加速器(リニアック)を設計を進めている。大強度加速器におけるビーム損失の主な原因である空間電荷効果の最小化のため、JAEA-ADSの低エネルギービーム輸送(LEBT)は陽子ビームおよび負水素ビームによる電荷中和を積極的に用いる。機器保護などのためADSでは徐々にビーム出力を上昇させる必要があるため、LEBTに設置したビームチョッパーによりデューティを徐々に上昇させることを検討している。チョッパーは電荷中和に影響を与え、ビーム過渡現象によりビーム損失を発生させる可能性がある。チョッパーのビーム光学モデルを作成し、チョッパーの電圧や寸法などの必要な特性を解析した。さらにチョッパーが空間電荷補償に与える影響を解析し、LEBTにおけるビーム過渡現象を評価した。本研究では、JAEA-ADS LEBTにおけるチョッパーの設計とビーム性能への影響について報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 32nd Linear Accelerator Conference (LINAC 2024) (Internet), p.488 - 491, 2024/10
日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性廃棄物核変換のための30MW CW陽子線形加速器(リニアック)を設計している。高出力加速器の低損失と高ビーム品質を達成する上で、特に空間電荷力が大きくなる低エネルギー部において空間電荷の緩和が主な課題である。空間電荷の影響を打ち消すために、低エネルギービーム輸送(LEBT)は、ビーム電荷の中和により空間電荷補償を可能にする静磁場設計を用いており、主ビームと対向する電離粒子との間の電荷平衡に達する蓄積プロセスにより中和する。しかし、ADSのビーム出力上昇時に用いられるチョッパーにより平衡状態は逸脱する。このため、ビーム出力の過渡状態においてビーム光学系は最適とならず、加速器に深刻な劣化をもたらす可能性がある。従って、これらのビーム出力上昇時におけるビーム挙動の解析は、リニアックのロバストな設計と効率的な運転を開発するために不可欠でとなる。本研究では、JAEA-ADS LEBTの中性化ビルドアップとチョッパー運転時のビームダイナミクスの検討を行った。
Bi isotopesHuang, H.*; Andreyev, A. N.; 他37名*
Physical Review C, 110(1), p.014326_1 - 014326_8, 2024/07
被引用回数：4 パーセンタイル：54.38(Physics, Nuclear)The near-symmetric complete fusion reaction 
Kr+
Ag=
Bi
was studied at the gas-filled recoil separator SHANS with an attempt to synthesize the extremely neutron-deficient proton-unbound Bi isotopes. No decay events which could be attributed to them were observed. The two- and three-particle evaporation residues 
Hg (
, 
) and 
Pb(
,
) were identified. Based on the yields of 182,183Pb in the present work and the systematics of the ratios between the cross sections of 
and 
evaporation channels for the most neutron-deficient odd-Z nuclei above lead, the upper limits for the half-lives of Bi were estimated to be less than 0.3
s.
Mg, Si, Fe, Cu, and Zn杉原 健太*; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 前川 藤夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 549, p.165299_1 - 165299_12, 2024/04
被引用回数：1 パーセンタイル：22.55(Instruments & Instrumentation)Nuclide production cross sections for proton-induced reactions on Mg, Si, Fe, Cu and Zn at several GeV were measured using an activation technique at Japan Proton Accelerator Research Complex. The aggregate results of 250 cross sections were successfully acquired. The data obtained in this study were compared with the results from nuclear reaction models in PHITS and the data retrieved from Japanese Evaluated Nuclear Data Library High Energy file 2007 (JENDL/HE-2007). Among all of the models, INCL/GEM, JENDL/HE-2007, and JAM/GEM generally showed the good agreement.
Ti and 
Nb at 0.8 and 3.0 GeV杉原 健太*; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 前川 藤夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 545, p.165153_1 - 165153_9, 2023/12
被引用回数：2 パーセンタイル：29.08(Instruments & Instrumentation)The nuclide production cross sections for proton-induced reactions on Ti and Nb at 0.8 and 3.0 GeV were measured using an activation technique at Japan Proton Accelerator Research Complex. A total of 27 and 94 nuclide production cross sections for the Ti(p,X) and Nb(p,X) reactions were obtained, respectively. The present data were compared with the results from nuclear reaction models in PHITS and data retrieved from Japanese Evaluated Nuclear Data Library High Energy file 2007 (JENDL/HE-2007). The prediction accuracy of JENDL/HE-2007 was the best for the 
Be production cross section of both targets. As an overall trend, underestimation of INCL and all of the models were confirmed for the Ti(p,X) and Nb(p,X) reactions, respectively.
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.545 - 549, 2023/11
日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性廃棄物の有害度低減のため加速器駆動未臨界システム(ADS)の開発を行っている。JAEAのADS(JAEA-ADS)では、ビーム出力30MWを有する陽子線形加速器(リニアック)を提案している。JAEA-ADSリニアックの大きな課題は、イオン源から高周波四重極までの35keV陽子ビームの効率的な輸送である。この目標の達成のため、様々な空間電荷の補償シナリオを考慮しつつ、ビームロスの要因となる高電荷状態のイオンビームの透過を低減し、陽子エミッタンスの増大を最小化するために、2つのソレノイドから構成される静磁場低エネルギービーム輸送(LEBT)を最適化した。本報告では、JAEA-ADS LEBTの光学設計を紹介し、多粒子を用いたトラッキングの結果について述べる。
