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論文

Energy-dependent angular distribution of individual $$gamma$$ rays in the $$^{139}$$La($$n, gamma$$)$$^{140}$$La$$^{ast}$$ reaction

奥平 琢也*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; 新實 裕大*; 酒井 健二; et al.

Physical Review C, 104(1), p.014601_1 - 014601_6, 2021/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:46.35(Physics, Nuclear)

Neutron energy-dependent angular distributions were observed for individual $$gamma$$ rays from the 0.74 eV $$p$$-wave resonance of $$^{139}$$La+$$n$$ to several lower excited states of $$^{140}$$La. The $$gamma$$-ray signals were analyzed in a two dimensional histogram of the $$gamma$$-ray energy, measured with distributed germanium detectors, and neutron energy, determined with the time-of-flight of pulsed neutrons, to identify the neutron energy dependence of the angular distribution for each individual $$gamma$$ rays. The angular distribution was also found for a photopeak accompanied with a faint $$p$$-wave resonance component in the neutron energy spectrum. Our results can be interpreted as interference between $$s$$- and $$p$$-wave amplitudes which may be used to study discrete symmetries of fundamental interactions.

論文

表面波計測による花崗岩の音響異方性評価に関する研究

岡野 蒼*; 木本 和志*; 松井 裕哉

第15回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), p.633 - 636, 2021/01

花崗岩がマイクロクラックの配向のために音響異方性を示すこと、そのため、音響異方性の測定結果からマイクロクラックの配向性や密度を非破壊的に評価できる可能性があることはよく知られている。従来の岩石コア弾性波試験は、弾性波透過試験により音響異方性の評価が行われてきたが、この方法は現場計測や不整形な供試体への適用が難しい。そこで本研究では、表面波を使った花崗岩の音響異方性評価を試みた。具体的には、円柱状の花崗岩供試体端面に設置した超音波探触子で、供試体直径方向に伝播する表面波を励起させる。この方法により、送信方向を一定の角度で段階的に変化させたときの表面波振幅や速度、周波数の変化を見ることで、音響異方性の程度を調べた。その結果、マイクロクラックによる見かけの剛性変化に起因すると考えられる音響異方性が、表面波を計測することによって検出できることが示された。

報告書

結晶質岩を対象とした連成現象が長期挙動におよぼす影響に関する研究(2)および(3)(共同研究)

市川 康明*; 木本 和志*; 松井 裕哉

JAEA-Research 2019-005, 32 Pages, 2019/10

JAEA-Research-2019-005.pdf:6.13MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分坑道周辺岩盤の力学的安定性は、建設・操業時はもとより、埋め戻し部分の状態変化を可能な限り小さくするため閉鎖後にわたって維持されることが重要である。一方、坑道周辺の岩盤は、長期的にはクリープや応力緩和などの力学的な時間依存性挙動を示すことが知られており、その挙動を把握・評価できる技術の構築が地層処分の技術的信頼性向上のための課題の一つとなっている。このため、微視的亀裂の進展に着目した室内実験および化学反応も考慮できるような数値解析による研究を通じ、一般性の高い岩盤の長期挙動メカニズムに関する知見を得ることを目的とした研究を、岡山大学との共同研究として2016年度より開始した。2017年度および2018年度の研究では、2016年度までの研究成果を踏まえ、2次元的に多点での表面波計測が可能な自動計測システムを構築するとともに、微視的構造特性の評価の観点から弾性波に関する幾つかのパラメータを算出した上で、それらの有用性について予察的な検討を実施した。

論文

Evaluation of annealing and double ion beam irradiation by a laser-induced and laser-detected surface acoustic wave diagnostic system

北澤 真一*; 若井 栄一; 青砥 紀身

Radiation Physics and Chemistry, 127, p.264 - 268, 2016/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:33.24(Chemistry, Physical)

新しい非破壊・非接触型の測定法によって原子力構造材料の熱時効やイオン照射の効果を調べた。レーザ誘起とレーザ検出用の表面弾性波(SAW)をこの計測システムに採用した。対象とする物質の強度特性を調べるために、表面に沿ったSAWの伝播速度とその振動速度を測定した。熱時効した材料では、せん断弾性率の変化が測定された。2重イオン照射した材料では、励起したSAWの振幅に関する非線形効果が観察された。これらの結果から原子力構造材料等の欠陥計測のために、SAW検出システム適用の重要性を示すことができた。

論文

Recent RF experiments and application of RF waves to real-time control of safety factor profile in JT-60U

鈴木 隆博; 諫山 明彦; 井手 俊介; 藤田 隆明; 及川 聡洋; 坂田 信也; 末岡 通治; 細山 博己*; 関 正美; JT-60チーム

AIP Conference Proceedings 787, p.279 - 286, 2005/09

JT-60において、低域混成波による電流駆動とモーショナルシュタルク効果による安全係数分布計測を用いた実時間安全係数分布制御システムを開発した。実時間制御のクロックである10ms以内で安全係数分布を高速に評価するための計算手法を開発し、精度よく安全係数分布を計算できることを示した。低域混成波の位相制御により電流駆動位置を制御した。中心での安全係数$$q(0)sim1$$の正磁気シアプラズマを対象に$$q(0)sim1.3$$の正磁気シア安全係数分布を目標として制御を行ったところ、安全係数分布は目標分布に近づき、$$q(0)sim1.3$$の状態を低域混成波が安定に入射されている間(3秒間)維持した。電子サイクロトロン波による新古典テアリングモードの安定化及び、プラズマの着火・立ち上げについても本招待講演において報告する。

論文

Concept and results of new operation scheme with improved control system for radio frequency heating in JT-60U

森山 伸一; 篠崎 信一

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(8), p.6224 - 6229, 2005/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:4.85(Physics, Applied)

実時間波形整形の手法を用い、分散処理の概念に基づいて、JT-60U高周波加熱装置の制御設備の改造を行った。改造後のシステムが、従来の集中処理システムに比べて高い性能と信頼性を発揮しているのは当然であるが、実時間波形整形機能により装置運転の役割分担を見直し、高効率で円滑な運転を実現したことは注目すべきことである。実験装置の性格上、実験運転と装置調整は平行して進められ、調整の完了は事実上ありえない。特にプラズマ対向機器でありかつ高い高周波電界の発生するアンテナのコンディショニングには、磁場やプラズマの存在する条件で、きめ細かく入射パラメータを設定することが不可欠である。改造後の典型的な役割分担では、JT-60U全体の実験パラメータを把握する実験オペレータが矩形の入射パワー波形をプログラムし、一方で高周波加熱装置、特にアンテナのその時点での状態を熟知したRFオペレータが、パワー上昇率限界など機器に固有のパラメータを入力する。これらの情報を実時間で合成した入射命令を機器側に送出するようにした。この改造では制御機器間の信号伝達を可能な限り単純化し、汎用機器を多用した。本改造で構築した単純で柔軟性のある分散処理システムは、核融合研究用高周波加熱装置の制御系のあり方を提案するものである。

論文

Study of ohmic loss of high power polarizers at 170 GHz for ITER

柏 吉忠*; 三枝 幹雄*; 高橋 幸司; 大石 晋平*; 星 勇希*; 春日井 敦; 坂本 慶司; 今井 剛

Proceedings of 2004 International Symposium on Microwave Science and Its Application to Related Fields (Microwave 2004), p.527 - 530, 2004/07

ITER等の核融合炉において、電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)システムは、特に新古典テアリングモード不安定性の安定化に必要不可欠である。その中で、高効率ECCDを得るために、最適な偏波を生成する偏波器は重要な要素機器の一つである。大電力RF伝送時の偏波器のジュール損失評価を目的として、170GHz大電力RF伝送実験を行った。その結果、深溝型偏波器の背面温度は最高で65度、従来型の偏波面回転用偏波器の背面温度は最高で30度の上昇を観測した。偏波器でのジュール損失は入射偏波面回転角及び回折格子回転角に依存することが計算から推定されているが、その計算結果と今回の実験結果は定性的に一致することが判明した。また、偏波器への入射RFの偏波角度を最適化することで、温度上昇(ジュール損失)を低減させることが可能であることも明らかにした。

論文

J-PARC リニアック立体回路システムの設計と調整

菅沼 和明; 穴見 昌三*; 久保田 親*; 千代 悦司; 山口 誠哉*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.78 - 80, 2003/08

J-PARC,リニアック高周波立体回路システムの設計と調整について報告する。汎用電磁場解析ソフトを使い立体回路素子の設計を行い、測定値と良く一致する結果が得られた。立体回路システムの調整では、加速空洞からの要求である、2つの入力結合器における電場の振幅と位相の誤差を$$pm$$1%,$$pm$$1$$^{circ}$$以内とするための調整方法について報告する。

論文

Laser detection of surface acoustic waves as a method of measuring an Ar ion beam modification of carbon thin film

北澤 真一; Putra, P.; 境 誠司; 鳴海 一雅; 楢本 洋; 山本 春也; 千葉 敦也

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.952 - 955, 2003/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:43.67(Instruments & Instrumentation)

パルス的なエネルギーの衝撃によって発生する弾性波は、衝撃を受けた物質の弾性的な性質を反映する。表面弾性(SAW)は、非破壊的に薄膜の性質を調べるのに有効な手段である。本研究では、パルス・レーザーによって発生したSAWをプローブ・レーザーで検出した。この検出方法で、13keVArイオンによってアモルファスカーボン薄膜が改質される様子を、SAWの伝播速度の変化を観察した。その結果、剛性率の変化により、伝播速度が変化する様子を観測した。

論文

Research and development on the Ion Cyclotron Range of Frequency heating system in JT-60U

森山 伸一; 藤井 常幸; 木村 晴行; 安納 勝人; 横倉 賢治; 篠崎 信一; 寺門 正之; 平内 慎一; 三枝 幹雄*

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.467 - 481, 2002/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.61(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uにおけるイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)加熱装置の開発について述べる。1992年に運転を始めた同装置は開発,改良によって116MHz,7MWの高周波を1.1秒間プラズマに入射して加熱することに成功したが、その開発成果と運転経験はITERのICRF加熱装置開発に大きく貢献するものである。高周波の発振源である4極真空管には等方性黒鉛を用いた電極を採用して高い熱負荷に耐えるようにした結果、131MHzの高周波を単管あたり1.7MW,5.4秒間出力できた。ファラデーシールドの開口面積率を高くするなどプラズマとの結合効率が高くなるよう工夫したアンテナを開発し、大電力の入射を実現した。また、核融合炉の中性子照射にも耐えるように、従来用いていたセラミック絶縁物を不要にした全金属アンテナの開発を行い、高周波特性,機械強度ともにJT-60U及び次期装置での使用に耐えることを確認した。周波数を変えると伝送線路の電気長が変化することに着目し、プラズマの変化に伴って増加する反射電力を周波数の変化によって抑制する周波数フィードバック制御を開発した。

報告書

高速噴流ノズルの壁面加工粗さが自由表面噴流に与える影響に関する実験

中村 弘史; 井田 瑞穂*; 中村 博雄; 中村 秀夫; 江里 幸一郎; 秋場 真人

JAERI-Research 2000-068, 30 Pages, 2001/02

JAERI-Research-2000-068.pdf:3.88MB

国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、液体リチウムの噴流ターゲットを生成するため、金属製縮流ノズルを用いる。本研究では、ノズル製作時に必要とされる加工精度等を決定するため、ノズルの内面粗さが自由界面の乱れに与える影響について、内表面の加工粗さの異なる二種類のノズルを用いた水模擬実験による検討を行った。また、噴流周りの雰囲気圧力の影響についても調べた。その結果、表面加工粗さが▽(100$$mu$$m)の場合、液面の乱れは大きく、流速が高速になると液滴の発生も観察されたが、▽▽▽(6.3$$mu$$m)の場合、液面の乱れは鏡面仕上げの場合と同程度であり、十分使用に耐えることを確認した。また、液面の乱れの雰囲気の影響は小さいことがわかった。

論文

自由界面波上に発生するリップルの非定常運動に関する研究

関 紘介*; 辻 義之*; 近藤 昌也; 久木田 豊*

日本機械学会2001年度年次大会講演論文集, p.9 - 10, 2001/00

重力波の上に重畳したリップルの挙動をウェーブレットを用いた時間周波数解析によって評価した。界面波の形状は固定された屈折式レーザー液面計によって測定した。リップルは重力波の山から見て進行方向の側に生じるため、時間周波数解析を用いて、リップルのある側とない側のパワースペクトルを求めた。そして、その結果をより重力波とリップルのエネルギーを求め、重力波とリップルがほぼ同期してエネルギーの増減を繰り返しつつ伝播していることを明らかにした。また、重力波の先端付近の形状を時間周波数解析し、リップルの形状が重力波の先端付近の形状(尖度)と密接な関係にあることを明らかにした。

論文

Free surface shear layer instabilities on a high-speed liquid jet

伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*

Fusion Technology, 37(1), p.74 - 88, 2000/01

板状の高速液相ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面下にある剪断層の安定性について調べ、線形安定性理論で最も不安定な波数と擾乱の空間成長率が水ジェット流のデータを良く予測することを示した。このような界面不安定性は、液体ターゲットとして用いられる液体金属ジェット流に自由界面波を生成し、その特性に悪い影響を及ぼす場合がある。さらに水模擬実験のデータの液体金属への適用性を評価するために、表面張力と流線の曲率が安定性に与える効果を調べ、剪断層の厚さに基づくWeber数が6以上及び曲率半径が剪断層の厚さの30倍以上であれば、各々の効果が無視できることを示した。

論文

Initial free surface instabilities on a high speed water jet simulating a liquid-metal target

伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*

Fusion Technology, 36(1), p.69 - 84, 1999/07

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体金属ターゲットを模擬した、高速の板状水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面に生じる微小な界面波の特性に関する実験を行った。特に、水面にレーザー光を入射させ、屈折後のレーザー光の高速変動を2次元の光位置センサで捉えることで、従来困難であった波形計測を初めて行った。その結果、上流ノズル内壁上に形成される境界層の性状と厚さが、吹き出し後のジェット水流に生じる界面波の成長に、強い影響を与えることがわかった。波の卓越周波数は、ノズル出口でのレーザー流速計による境界層の計測結果に基づく線形安定理論の予測と良く合うことを確認した。

論文

Optical measuremet of waves on high speed water jet

伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*

9th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-9)(CD-ROM), 16 Pages, 1999/00

液体金属ビームターゲットを模擬した、板状の高速水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面波の特性を、自由界面で屈折するレーザー光を用いて計測した。本光学計測法は最大33kHzの応答速度を有し、平均流速20m/sでノズルから噴出するジェット流の界面波の傾斜角変動を良く捉えることができた。界面波は周波数スペクトルに明瞭なピークとして現れ、ノズル出口からの距離とともに振幅が増加した。得られたデータを基に、ノズル近傍での波の間欠的な出現状況を統計的に整理した。

論文

Development of all-metal antenna for ICRF system in next generation tokamaks

森山 伸一; 藤井 常幸; 木村 晴行; 新井 宏之*; 太田 完治*

Proceedings of the 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering (SOFE '99), p.399 - 402, 1999/00

次世代トカマクのイオンサイクロトロン加熱用アンテナに不可欠な全金属アンテナサポートとして、全く新しい改良型サポートの設計を行った。ITERではプラズマのディスラプション時に発生する電磁力に対してアンテナ導体及び同軸管中心導体を機械的に支持する強固なサポートが必要になる。これまでのアンテナではこの種のサポートにセラミックスが用いられてきたが、ITERでは中性子束がその高周波損失を増加させ、また熱伝導性能を劣化させるため使用不可能である。そこでリッジ導波管を発展させた全金属製のサポートを考案しその開発を進めてきた。新設計の第1のポイントは従来1方向からであった支持構造を2方向からとし、同軸管中心導体をねじる方向に働く電磁力に対する強度を大きく改善したことである。したがって従来の設計で中実であった支持柱を中空としても十分な強度が得られる。この中空支持柱はアンテナ冷却水や計測信号ケーブルの導入口などに極めて有用である。第2のポイントはすべての構成要素を円柱としたことで、製作が容易になったこととともに、角が減ったため耐高周波電圧性能が向上したことである。

論文

All metal support for a central conductor of the ITER ICRF Antenna system

森山 伸一; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 藤井 常幸; 新井 宏之*; 植田 裕之*; 太田 完治*; 釜倉 克壽*

Fusion Engineering and Design, 39-40, p.135 - 142, 1998/00

核融合装置第1壁の構成要素であるICRFアンテナのループ導体、およびこれに高周波電力を供給する同軸の中心導体には、ディスラプションによる電磁力に耐える支持構造が要求される。電気絶縁の必要上、支持構造には、通常セラミクスが用いられる。しかし中性子束の多い環境では、誘電体損失の増加によりセラミクスが使用できない可能性が高い。そこで必要な周波数の高周波を透過する全金属の支持構造を提案し、開発を進めている。ITERアンテナ用支持構造の機械強度設計、冷却計算、実サイズモックアップの高周波特性測定を行った。ディスラプションによる電磁力は同軸管を軸の周りに回転させる方向に働き、アンテナから1m離れたところで6000Nmと見積もられるが、全金属支持構造を用いればアンテナはこれに耐えることができる。支持構造の脚部をアンテナ冷却水の導入管として用いることが可能である。使用する周波数帯域(40-90MHz)全域で電力反射率15%以下、60MHzでは1%以下の良好な高周波特性を確認した。

論文

Solver with the differential algebraic cubic interpolated propagation scheme on massively parallel computer

内海 隆行*; 谷 啓二

Proc. on Parallel Algorithms/Architecture Synthesis, p.200 - 205, 1997/03

微分代数的CIP法(Differential Algebraic CIP;DA-CIP)は、矢部等により提案されたCIP法をLagrange的観点から検討し直し、CIP法の非移流フェーズ計算における空間差分計算を排除し、常微分方程式の数値積分法を適用することが出来る偏微分方程式の数値解析法である。このDA-CIP法では、Burlish-Stoer法や最適積分きざみ幅制御Runge-Kutta法のように数値的に系の時定数を推定する陽的数値積分法を用いることができるため、各格子点上の状態量の時間進展計算において近接した格子点の状態量が用いられるのみである。この計算局所性より、Paragonのような超並列計算機にSPMD(Single Program Multiple Data)モデルに基づいてDA-CIP法の解析コードを作成し、VPP500と同等の結果が得られることを示した。

論文

Axial variation of interfacial friction in a developing stratified-wavy two-phase flow

伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 辻 義之*

Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 1, p.40 - 47, 1997/00

幅0.1m、高さ0.19m、長さ12mの矩形ダクトを用いて水-空気二相流実験を行い、水平波状流における流れ方向の気液界面摩擦および界面波の性質の変化を評価した。実験条件は水の見かけ流速をj$$_{l}$$=0.3m/sで一定に保ち、気相見かけ流速をj$$_{g}$$=4.2~6.8m/sまで変化させた。気液界面せん断応力は水位、気相圧力、気相壁面せん断応力の測定値を気相の運動量方程式に代入することにより評価した。気液界面摩擦係数は界面波の存在により、試験部入口付近においても滑面よりも大きな値を示した。試験部入口では、気液相対速度がスラグ流遷移領域に近づくため、気液界面が不安定になり界面波が急速に形成される。また、j$$_{g}$$が大きい場合には、エントレイメントにより界面波の流れ方向の成長は抑制される。これらの要因は、気液界面摩擦係数の流れ方向の変化に影響を及ぼすことがわかった。

報告書

水平ダクト内気液並向流における界面波のウェーブレット解析

近藤 昌也; 久木田 豊

JAERI-Research 96-037, 84 Pages, 1996/07

JAERI-Research-96-037.pdf:5.85MB

水平配管における気液二相流の流動様式遷移のうち、工学上特に重要とされる波状流からスラグ流への流動様式遷移に大きな影響を与える界面波の成長過程についてウェーブレット解析を行った。特に実験で観察された、界面波が突発的に急減衰及び急成長する現象に注目した。解析の結果、MorletのウェーブレットとGarbor関数が界面波の解析に十分な時間分解能及び周波数分解能を有していること、成長過程においても界面波を構成する周波数成分が各々固有の伝播速度で伝播していること、その伝播速度は深水波の位相速度の理論値とほぼ一致すること、界面波の急減衰及び急成長はこれら周波数成分の位相のずれや一致によって生じることを明らかにした。

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