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論文

The Origin of beam non-uniformity in a large Cs-seeded negative ion source

花田 磨砂也; 関 孝義*; 高戸 直之; 井上 多加志; 水野 貴敏*; 畑山 明聖*; 柏木 美恵子; 坂本 慶司; 谷口 正樹; 渡邊 和弘

Nuclear Fusion, 46(6), p.S318 - S323, 2006/06

 被引用回数:28 パーセンタイル:69.15(Physics, Fluids & Plasmas)

セシウム添加方式体積生成型負イオン源のビーム非一様性の原因について実験的に調べた。ビーム強度分布とプラズマ密度分布の相関を調べた結果、負イオン強度はプラズマが集中している領域において高かった。プラズマが集中している領域においては、負イオンの素となるプロトンばかりでなく、水素原子の密度も局所的に高かったと考えられる。さらに、フィラメントから放出する1次電子の軌道を計算した結果、プラズマの集中は、フィラメントから放出した1次電子が、フィラメント近傍の磁場によって、Bx$$nabla$$Bドリフトするためであることがわかった。ビーム非一様性の原因である高速1次電子のBx$$nabla$$Bドリフトを抑制するために、フィラメントの形状を変更した。その結果、ビーム強度の平均値からの偏差は、変更前の半分に減少しており、ビーム一様性を大幅に改善した。

論文

Improvement of beam uniformity by magnetic filter optimization in a Cs-seeded large negative-ion source

花田 磨砂也; 関 孝義*; 高戸 直之*; 井上 多加志; 戸張 博之; 水野 貴敏*; 畑山 明聖*; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 坂本 慶司; et al.

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03A515_1 - 03A515_3, 2006/03

 被引用回数:24 パーセンタイル:73.01(Instruments & Instrumentation)

セシウム添加方式体積生成型負イオン源のビーム非一様性の原因究明を行うために、フィルター磁場と負イオンビームの長手方向の強度分布との相関関係について実験的に調べた。実験では、3種類のフィルター強度(49, 370, 800Gauss$$cdot$$cm)について調べた。それぞれのフィルター強度に対して、イオン源に少量のセシウム(約0.3g)を添加して、負イオン電流値を添加前よりも3$$sim$$4倍に増加させた後、ビーム強度分布を測定した。いずれのフィルター強度に対しても、ビーム強度を長手方向に積分したビーム電流値はほぼ一定であった。しかしながら、ビーム強度分布の偏差は、フィルター強度が800Gauss$$cdot$$cmの時、平均値に対して30%であったが、フィルター強度を49Gauss$$cdot$$cmに下げることにより、17%まで低減した。この結果、フィルター強度を低減することによって、ビーム電流値を下げることなく、大幅にビーム強度分布を改善できることが明らかになった。また、プローブ測定の結果、フィルター強度を下げると、プラズマ電極近傍のプラズマ密度及び電子温度は一様になっていることがわかった。これらの結果から、ビーム強度分布の非一様性の原因は、フィルター磁場によってプラズマ電極近傍のプラズマが偏在するためであることが明らかとなった。

論文

Actively-cooled plasma electrode for long pulse operations in a cesium-seeded negative ion source

藤原 幸雄; 渡邊 和弘; 奥村 義和; Trainham, R.*; Jacquot, C.*

Review of Scientific Instruments, 76(1), p.013501_1 - 013501_5, 2005/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

セシウム添加型の負イオン源における長パルス運転用のプラズマ電極を開発した。セシウム添加型負イオン源では、プラズマ電極の温度を負イオン生成に適する300$$^{circ}$$C程度に維持することが必要である。冷却パイプを熱絶縁のためのスペーサを介してプラズマ電極にロー付けする構造を新たに提案、3次元熱解析により設計を行い製作した。実際に負イオン源に組み込み負イオンビーム生成試験を行った結果、長パルス試験において温度が約280$$^{circ}$$Cに維持できることを確認でき、本強制冷却方式が長パルス運転用電極に有効であることを確認できた。

報告書

Neutronic study on seed-blanket type reduced-moderation water reactor fuel assembly

Shelley, A.; 久語 輝彦; 嶋田 昭一郎*; 大久保 努; 岩村 公道

JAERI-Research 2004-002, 47 Pages, 2004/03

JAERI-Research-2004-002.pdf:3.08MB

高転換,負のボイド係数,高燃焼度の達成を目指すMOX燃料シード・ブランケット型燃料集合体によるPWR型低減速軽水炉の核的検討を行った。集合体燃焼計算結果から、シード燃料棒を内側15層(S15),ブランケット燃料棒を外側5層(B5)に配置したS15B5配列が推奨できる。集合体軸方向構成を最適化した結果、S15B5配列に対して、シード部高さ1000mm$$times$$2,内部ブランケット高さ150mm,軸ブランケット高さ400mm$$times$$2の構成が高転換を得るうえで最良である。本構成により、転換比1,炉心部平均燃焼度38GWd/tが達成された。さらに、シード部高さ500mm$$times$$2とすれば、炉心部平均燃焼度45GWd/tが達成可能であり、その場合、転換比は1よりわずかに小さい0.97となる。両構成ともボイド係数,燃料温度係数は負である。MOX燃料の代わりに金属燃料やトリウムを母材とする燃料(T-MOX:PuO$$_{2}$$+ThO$$_{2}$$)を使用した場合の検討を加えた。金属燃料では、転換比は向上するが、ボイド係数は悪化し、一方、T-MOXでは、ボイド係数は改善するが、転換比は減少する。

論文

A Frame-cooled plasma grid for long pulse operations in a cesium-seeded volume negative ion source

藤原 幸雄; 奥村 義和; 渡邊 和弘; Trainham, R.*; Jacquot, C.*

Review of Scientific Instruments, 73(2), p.298 - 304, 2002/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:29.96(Instruments & Instrumentation)

ITER用負イオン源に向けて、3次元シミュレーションを用いて、温度,応力解析を行い長パルス運転用の周辺冷却型プラズマ電極を設計した。セシウム添加型イオン源では、負イオンを効率よく生成するために電極の温度を一様に300$$^{circ}C$$前後に維持することが必要である。ITER用電極のサブセグメントに相当する周辺冷却型電極を製作し、負イオン生成実験を行った。その結果、電極温度が定常的に300$$^{circ}C$$程度に維持できることを確認した。

論文

Direct observation of beam bunching in BWO experiments

森本 巌; Zheng, X. D.*; 前原 直; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 石塚 浩*; 川崎 温*; 志甫 諒

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.509 - 513, 2001/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

ミリ波帯自由電子レーザーのシードパワー源として、線形誘導加速器La$$_{1-x}$$を用いたBWO実験研究が行われている。La$$_{x-1}$$では、ビームエネルギー1MeV,ビーム電流数kA,パルス幅100nsの電子ビームを加速している。BWO実験では、アニュラービームをガイド磁場ITを用いてコルゲート導波管へ入射している。今までのところ、9.8GHz, 200MWの発振に成功している。このBWO実験では、電子銃からコルゲート導波管入口へのアニュラービームの伝送が重要である。今回、このビーム伝送実験の詳細について発表する。

論文

プラズマ電極材質の違いがH$$^{-}$$表面生成に与える影響

清水 崇司; 和田 元*; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 伊賀 尚*; 井上 多加志; 森下 卓俊; 雨宮 亨*; 今井 剛

第12回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム(BEAMS 2001)報文集, p.25 - 28, 2001/11

体積生成型負イオン源に少量のCsを添加すると、負イオン生成効率が3-5倍に増加することが知られている。そのため、核融合炉用などの大電流負イオン源として体積生成方式のセシウム添加型負イオン源が用いられている。Cs添加による負イオン生成の促進効果は、プラズマに直接面するプラズマ電極(PG)表面の仕事関数がCs吸着により下がることによって、表面生成効率が増加するためであると考えられている。セシウムが付着した場合のPG電極の仕事関数は電極材質によって異なるため、表面生成される水素負イオン量も電極材質によって違いがあることが予想される。本研究では、電極材質の違いが負イオン生成効率へ与える影響を調べるために、PG電極の材質(金,モリブデン等)を変えて、生成される負イオン電流値の比較を行った。その結果、Au,MoにそれぞれCsを添加した場合、負イオン電流値はCs/AuがCs/Moより1.5倍ほど高い値が得られ、電極材質の違いで負イオン生成量が大きく変化することが確認できた。

論文

A corrugated waveguide driven by the linac as a prebuncher and seed-power generator of mm-wave FEL

X.D.Zheng*; 志甫 諒; 前原 直; 中村 英滋*; 渡辺 聡彦; 小荒井 徹*; 高山 健*; 木代 純逸*; 南 一男*; 小川 雅生*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 407(1-3), p.198 - 202, 1998/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:22.38(Instruments & Instrumentation)

ミリ波帯における自由電子レーザー(FEL)の研究を行っている。FELの発振効率を上げるためには、プレバンチングされた電子ビームは有効である。我々はコルゲート導波管による後進波発振器(BWO)を用いたプレバンチャーFELを提案している。本講演では、コルゲート導波管によるビームバンチングと発振特性に関するシミュレーション結果と1MeV、3kAのイングクショライナックLax-1を用いて実験結果について、詳細に報告する。

論文

Water imaging of seeds by neutron beam

中西 友子*; 松林 政仁

Bioimages, 5(2), p.45 - 48, 1997/08

種子が水を吸収する過程における水分像を得るため、ソラマメ、トウモロコシ、アサガオ、コムギ及びイネの5種類の種子を中性子ラジオグラフィにより撮影した。撮影はJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置でガドリニウムコンバータとX線フィルムを用いるフィルム法により行った。撮影されたフィルム上で種子中の水分量は黒化度を用いて表現される。画像解析を行った結果、種子が水分を吸収する第一段階が得られた。

論文

磁場・高温・腐食性ガスに強いセラミックス製の高真空ポンプ

村上 義夫

エネルギーフォーラム, 0(9), 112 Pages, 1989/00

原研では核融合炉の燃料給排気系に用いる真空ポンプとして総セラミックス製の回転体(羽根車)を高速で回転させる方式のダイナミックポンプの可能性を追求し、このほど毎秒500lの気体を移送する能力を持つセラミックターボ分子ポンプの開発に成功した。今回開発に成功したポンプは羽根車の直径が210mm、段数が16段の中型機で、回転体の全長は640mm、重量は約19kgである。これを4-5気圧の圧縮気体を動力として25000rpmで回す。気体軸受け、ガスタービンを用いた総セラミックス製のターボ分子ポンプが実用になると、核融合炉だけでなく、強磁場を発生する機器や高温・放射線下などの特殊環境で使用しなければならない真空機器にも有益である。また腐食性気体を取り扱う半導体製造装置などにも利用できる。一方セラミック回転体技術は小型発電機等のガスタービンエンジンの開発にも少なからぬ影響を及ぼすものと思われる。

論文

Absorption of phosphate by rice seedlings in deuterium oxide

柴部 禎巳; 葉田 可林

Environ.Exp.Bot., 23(4), p.361 - 364, 1983/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.58(Plant Sciences)

イネ幼植物の生長は、茎葉、根ともに重水濃度に対応して抑制される。99.7%の重水では48hで黄化、枯死してしまう。H$$_{2}$$PO$$_{4}$$$$^{-}$$吸収は重水濃度に比例して抑制されるが、根から茎葉へのイオンの移行は、60%D$$_{2}$$Oまではわずかであるが、60%以上では著しい。水の吸収も重水濃度が増加するにつれておさえられる。リン酸吸収、水吸収の相対速度をD$$_{2}$$O濃度にたいして目盛るとD$$_{2}$$Oの阻害曲線がえられた。この関係からD$$_{2}$$O阻害にはしきい値がないとかんがえられる。

報告書

医療用$$^{1}$$$$^{9}$$$$^{2}$$Ir線源の製造

佐藤 彰; 木暮 広人; 加藤 久

JAERI-M 9817, 27 Pages, 1981/11

JAERI-M-9817.pdf:1.13MB

がんの治療に使用される$$^{1}$$$$^{9}$$$$^{2}$$Ir密封小線源製造のための技術開発を行った。1980年10月、ヘアピン、シングルピン、シードの定常生産とリボン、シンワイヤの試験頒布を始めた。線源製造のために行った技術的検討および製造方法を記述した。$$^{1}$$$$^{9}$$$$^{2}$$Ir線源製造に先立ち、各種ターゲットの自己しゃへい効果、放射能測定法、放射能分布測定および表面汚染検査などの検討を行ない、その結果に基づいて製造を実施した。ターゲットは肉厚0.1mmの白金管で被覆した白金-イリジウム合金線を使用した。JRR-2、JRR-3、JRR-4を用い臨床に必要な放射能であるヘアピンの20mCi、シングルピンの10mCi、シードの1mCi又は3mCi、シンワイヤの0.22mCi/mmを得た。リボンはシード数(6~12個)に応じて6mCiから12mCi又は9.6mCi~19.2mCiを得た。各線源は放射化学的純度、表面汚染度などの測定結果から、充分治療に適用できるものであることを確認した。

論文

Radiation-induced emulsion polymerization of ethylene, 2; Effect of potassium myristate concentration and dose rate on the rate of polymerization in connection with polymer properties, kinetics, and mechanism

泉類 誌郎*; 諏訪 武; 武久 正昭

Journal of Polymer Science; Polymer Chemistry Edition, 12(1), p.93 - 103, 1974/01

脂肪酸塩の一例として、ミリスチン酸カリをとり上げ重合反応解析を行った。脂肪酸塩の場合も温度100$$^{circ}$$C、エチレン圧力200気圧の重合条件では連鎖移動反応のため生成ポリエチレンの数平均分子量が10$$^{3}$$の程度と小さい。乳化剤濃度がCMC以下になると高分子量生成物の割合が増加する。重合速度は、線量率の0.5乗に比例し、乳化剤濃度にわずかに正の依存性を持っている。モノマーまたは乳化剤への連鎖移動反応により生成した低分子ラジカルがポリマー粒子内から水溶液相へdiffuse outするとし、またポリマー粒子内には2ケ以上のラジカルが共存し得ないと仮定すると、重合速度Rpは線量率Iと全ポリマー粒子数Ntにより次式で表わせる。Rp/I=Kp$$^{2}$$Ki/2Ko$$alpha$$・Nt/Rp-KpKi/Ko$$alpha$$ 本系のデータはこの関係式により比較的よく説明される。

論文

Radiation-induced emulsion polymerization of ethylene, 3; Emulsion polymerization with ammonium perfluorooctanoate as the emulsifier

泉類 誌郎*; 諏訪 武; 武久 正昭

Journal of Polymer Science; Polymer Chemistry Edition, 12(1), p.105 - 120, 1974/01

前報の脂肪酸塩系乳化剤では、生成したポリマーが低分子量のために電子顕微鏡によるポリマー粒子径の測定が困難であったので、本報では乳化剤として連鎖移動反応を起し難いパーフロロオクタン酸アンモニウム(FC-143)を使い、前報で提案した速度式の妥当性を確認し、数平均分子量、重合速度およびポリマー粒子内平均ラジカル数の理論計算を行った。そのいづれもが、ポリマー粒子数および線量率の影響を受け、Smith-Ewart理論から大きくずれていることがわかった。乳化剤への連鎖移動反応が無視し得るようになると、生成ポリエチレンはTCB不溶分が多くなり、溶解するものはMn=2000程度の低分子量ポリエチレンとなる。そのため実測値と理論計算の結果との直接比較は困難であたが、これは生成ポリマーへの連鎖移動反応が顕著に起っているためであろう。

論文

Experiment on MHD generators with nonequilibrium ionization using potassium-seeded argon plasmas

白形 弘文; 高橋 興起; 平本 立躬; 矢野 淑郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 10(1), p.10 - 21, 1973/01

磁気誘導電離による非平衡MHD発電を実現するための一連の実験結果の報告である。2種類のファラデー型MHD発電器の実験が、ガス温度1600-2000°K、1気圧のAr/Kプラズマを用いて行われた。第1の実験では、発電器構造について熱的・機械的性質についての検討が行われ、また、準熱平衡状態における発電特性が調べられ、ほぼ満足すべき結果を得た。第2の実験では、非平衡特性を得るための改造を行った発電器を用い、その発電特性が測定された。この実験結果は、非平衡電離と不安定性を考慮した4端子面路網理論による結果と比較され、よい一致を示した。小型の実験装置であるにもかかわらず、予備電離を行ったとき、磁気誘導電離による出力の増加が、よい再現性をもって確認された。

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