KAKEN — 研究課題をさがす | 研究者番号: 10391715

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1. 64チタン合金の積層造形を利用した新たなビーム窓製造法の提案

研究課題

研究種目	挑戦的研究(萌芽)
審査区分	中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	牧村俊助大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 先任技師
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2025-03-31交付
キーワード	チタン合金 / 積層造形 / 加速器機器製造 / ビーム窓 / 研磨法
研究開始時の研究の概要	粒子加速器において厚みと密度の積を極力、小さくするとともに耐圧性能高いビーム窓を開発する。そのために64チタン合金の積層造形法を応用する。積層造形による材料は従来の製造法による材料と機械特性が異なるため、これらに関して調査を行う。引き続いて、実際の実機に相当するサイズのビーム窓を製造し、真空性能、耐 ...
研究実績の概要	2022年度に完成させ、ビームライン実機に導入したTi-6Al-4V製の積層造形ビーム窓は運転終了まで問題なく使用された。それに加えて実際の最大耐圧試験を実施した。その結果、目標としていた0.9 MPaを大幅に上回る4 MPaまでの耐圧を実現した。これは、窓が塑性変形することによって、球殻の曲率半径 ...
現在までの達成度 (区分)	1: 当初の計画以上に進展している

この課題の研究成果物	国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件うち査読あり 2件、オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件うち国際学会 2件、招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

2. 放射線場でのマルチ型同時計測法の開発とイノベ―ション物質の創製に向けて

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
審査区分	中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究代表者	若井栄一国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, J－PARCセンター, 研究職
研究期間 (年度)	2021-04-05 – 2025-03-31交付
キーワード	ハイエントロピー合金 / チタン合金 / 4端子電気抵抗法 / 陽電子寿命測定 / 照射損傷 / 同時計測法 / イノベーション物質 / 照射線場 / 電気抵抗測定 / パルスレーザー照射 / 鉄系 / チタン系 / 放射線 / 同時計測
研究開始時の研究の概要	原子力、核融合、エネルギー等の分野では放射線による材料や機器の劣化が生じるため、高い耐久性向上や優れた機能を持つ材料開発が期待される。本研究ではイノベーション材料創出に向け、鉄系、チタン系、及びタングステン系の材料を主な研究対象とし、特に複雑系材料（ハイエントロピー合金、高密度ナノクラスターを持つ材 ...
研究実績の概要	イノベーション物質の創製では、低放射化性を向上させるために、これまでにないCoやNiフリーのBCC結晶構造を主体とする鉄系、チタン系のハイエントロピー合金(HEA)の設計・作製を行い、硬さ、結晶構造、微細組織観察、磁気特性試験、弾性波測定等の解析を進め、従来に比べて高い強度を併せ持つ合金を作製するこ ...
現在までの達成度 (区分)	2: おおむね順調に進展している

この課題の研究成果物	国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件うち査読あり 3件、オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件うち国際学会 6件、招待講演 3件)

3. 照射損傷を無効化したβチタン合金製ビーム窓の開発

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
審査区分	中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	石田卓大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師
研究期間 (年度)	2021-04-05 – 2026-03-31交付
キーワード	チタン合金 / 照射損傷 / ビーム窓 / 2次粒子生成標的 / 大強度陽子加速器 / ヘリウム脆化 / イオン照射 / ナノインデンテーション / ベータチタン / オメガ相
研究開始時の研究の概要	世界の大強度陽子加速器施設では、ビーム直撃を受ける標的やビーム窓の照射損傷による材質劣化が重大な問題であり、日米欧の加速器機関と原子力研究機関が分野横断的な国際協力研究RaDIATEを実施している。
研究実績の概要	Ti-15-3の2段階時効処理ST2A材やDAT54の溶体化時効処理STA材が高い耐照射性を示す理由を究明するために、HIT施設で300℃での鉄イオン照射を行った試験片について、物質材料研究機構(NIMS)の協力のもと、収束イオンビーム(FIB)法によりラメラ試料を作成し、先端電子顕微鏡による組織調 ...
現在までの達成度 (区分)	2: おおむね順調に進展している

この課題の研究成果物	国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (5件うち国際共著 1件、査読あり 4件、オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件うち国際学会 9件、招待講演 3件)

4. 大強度粒子加速器標的材として採用可能な超耐熱タングステン合金の製造法に関する研究

研究課題

研究種目	基盤研究(B)
審査区分	小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	牧村俊助大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 先任技師
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31完了
キーワード	タングステン / 粒界強化 / 耐熱合金 / 超塑性 / 粒子標的材 / 耐熱材料 / タングステン材 / 耐熱 / 再結晶脆化
研究開始時の研究の概要	宇宙の起源や物質生命科学の解明を目指す大強度高エネルギー陽子加速器では、J-PARC COMET第二期計画、J-PARC MLF第二標的計画、米国フェルミ研究所Mu2e計画、欧州ESS中性子源計画などに代表されるように、タングステンは標的材料として期待されているが、再結晶脆化・照射脆化の課題を抱える ...
研究成果の概要	TFGR W-TiC合金よりも耐熱性を高めたTFGR W-TaC合金を完成させるための研究を展開した。製造手順の改善、MA処理における合金化過程の最適化を実現できた。一方で、TFGR W-TaCの曲げ強度を十分に高め、室温で延性を示すことは出来なかった。その原因は酸素の混入を低減することができず酸化 ...

この課題の研究成果物	国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件うち国際共著 3件、査読あり 5件、オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件うち国際学会 2件、招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

5. 電子ビーム積層造形法を利用した革新的な高靭性タングステン材料の研究

研究課題

研究種目	挑戦的研究(萌芽)
研究分野	素粒子、原子核、宇宙物理およびその関連分野
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	牧村俊助大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31完了
キーワード	タングステン / 脆性 / 積層造形 / 電子ビーム / レーザー / 溶融焼結 / 流動性 / 電気抵抗 / 積層 / 電子ビーム積層造形 / 金属生産工学 / 金属物性
研究成果の概要	本研究内では、純タングステンを電子ビーム積層造形法によって製造するための基礎研究を行った。電子ビーム積層造形法による製造では、積層条件を最適化する事によって直径10mm、高さ10mm程度の円柱の造形に成功した。不純物酸素・窒素濃度の測定を行ったところ、どちらも測定限度以下(5 ppm以下)であること ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (5件うち国際共著 1件、査読あり 2件、オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件うち国際学会 4件、招待講演 5件) 備考 (1件)

6. SiC複合材料による大強度パイオン・ミュオン生成標的の開発

研究課題

研究種目	基盤研究(B)
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	牧村俊助大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31完了
キーワード	SiC材 / 標的材 / トリチウム / 熱衝撃 / 製造法 / 量子ビーム / 粒子標的 / SiC / 高エネルギー陽子 / 照射試験 / 複合材料 / 加速器標的 / 残留核種 / ミュオン / 二次粒子標的 / 炭化ケイ素 / 照射効果
研究成果の概要	高エネルギー照射材料に関して、生成された放射能はモンテカルロ解析と整合性が取れていた。純SiC（CVD-SiC）材からトリチウムは1000℃まで放出されないが黒鉛材とNITE-SiC/SiCからは800℃から放出された。陽電子消滅法によって黒鉛では900℃で照射欠陥が回復するが、純SiC, NITE ...

この課題の研究成果物	国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件うち国際共著 3件、査読あり 2件、オープンアクセス 7件) 学会発表 (20件うち国際学会 11件、招待講演 5件)

7. 革新的な実験手法を用いたミューオン・電子転換過程の探索

研究課題

研究種目	基盤研究(S)
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	大阪大学
研究代表者	青木正治大阪大学, 理学研究科, 准教授
研究期間 (年度)	2012-05-31 – 2017-03-31完了
キーワード	素粒子（実験） / ミューオン / 素粒子実験 / 荷電レプトンフレーバ非保存 / 荷電レプトンレプトンフレーバ非保存
研究成果の概要	ミュー粒子は、電子と同じ性質で200倍の質量を持った素粒子である。物質中に静止した負電荷ミュー粒子(μ-)が電子に変換する反応(μ-e転換過程)は、これまで1例も観測されたことが無い。この反応の探索は、素粒子の標準理論を超えた高いエネルギーにおける物理法則を研究する重要な手段である。 ...
検証結果 (区分)	B
評価結果 (区分)	A-: 当初目標に向けて概ね順調に研究が進展しており、一定の成果が見込まれるが、一部に遅れ等が認められるため、今後努力が必要である

この課題の研究成果物	国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (29件うち国際共著 15件、査読あり 25件、オープンアクセス 19件、謝辞記載あり 2件) 学会発表 (135件うち国際学会 23件、招待講演 11件) 備考 (3件)

8. 超低速ミュオン顕微鏡

計画研究

研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
審査区分	理工系
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	三宅康博大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2011-04-01 – 2016-03-31完了
キーワード	ミュオン / 超低速ミュオン / パルスレーザー / ライマンαレーザー / 共鳴イオン化法 / 表面界面 / 水素 / マイクロビーム / 超低速ミュオン顕微鏡
研究成果の概要	本研究班は、超低速ミュオンによる研究を本格的に開始する為、１）熱ミュオニウム発生装置並びに超低速ミュオン顕微鏡光学系を設計・製作し、２）理研班が構築する100μJ/パルス/cm2を超える大強度パルス状ライマンαレーザーシステムと組合わせる。これにより、0.2 eVの超低速ミュオンを従来の10,000 ...
研究領域	超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア

この課題の研究成果物	雑誌論文 (62件うち査読あり 59件、オープンアクセス 38件、謝辞記載あり 13件) 学会発表 (90件うち国際学会 15件、招待講演 11件) 備考 (4件)

9. 完全偏極超低速ミュオンの開発

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
研究分野	薄膜・表面界面物性
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	三宅康博大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2010-04-01 – 2013-03-31完了
キーワード	ミュオン / 超低速ミュオン / 負ミュオニウム / レーザー / 共鳴イオン化法 / 表面 / 界面 / 水素 / 真空紫外レーザー / パルスレーザー / 仕事関数 / Na蒸着
研究概要	パルス状ミュオンビームと真空紫外レーザー光を組み合わせるという新しい手法により、従来不可能とされた低速・高エミッタンス・高時間分解能を有し、且つ従来の1/100のビーム径をもつ超低速μビームを創り出すこと目指している。超低速μビームをプローブとした表面物性研究をさらに進展させるためには、強度を増強し ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (22件うち査読あり 22件) 学会発表 (40件うち招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (4件)

10. 高輝度・大強度超低速ミュオン用軸収束ソレノイド収集系の設計・開発

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
研究分野	応用物理学一般
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	三宅康博大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2007 – 2009完了
キーワード	ミュオン / 超低速ミュオン / 超伝導電磁石 / GM冷凍機 / J-PARC / 水素原子 / 偏極 / スピン / 低速ミュォン / 水素原
研究概要	本研究の目的は、高輝度・大強度超低速ミュオンビームを得るために、軸収束大立体角表面ミュオンソレノイド収集系の設計・開発を行うことである。従来の加速器施設では、生成標的から2次ビームを引き出すのに四重極電磁石を用いられてきた。この手法では高々40mSr程度の取り込み立体角しか得ることができない。しかし ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (45件うち査読あり 14件) 学会発表 (34件) 図書 (2件) 備考 (2件)

11. 大強度超低速ミュオン源による表面・ナノ結晶科学への応用

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
研究分野	薄膜・表面界面物性
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	三宅康博大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 大強度陽子加速器計画推進部, 教授
研究期間 (年度)	2004 – 2006完了
キーワード	ミュオン / 超低速ミュオン / 薄膜 / ライマンα / μ^+SR / 共鳴イオン化法 / ペロブスカイト / 加速器 / 偏極 / スピン / 低速ミュオン / 物性 / 水素原子 / 表面 / レーザー
研究概要	加速器で得られる高速なミュオンを低速化する手法として、我々は少々複雑な過程でミュオンを減速させている。きっかけは、高エネルギーのミュオンをタングステン(W)に打ち込むと、4%もの高い効率で、電子と正のミュオンが結合したミュオニウム原子(Mu)が完全に熱化して、真空中にでてくる事を実験的に発見したこと ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (32件うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)