2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of displacement damage model in super high energy region
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19H02652
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
岩元 洋介 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (10391327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 誠 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, 研究機関講師 (70379303)
松田 洋樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 任期付研究員 (70782960)
明午 伸一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主席 (80354728)
薮内 敦 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (90551367)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 弾き出し損傷 / DPA / 加速器 / 高エネルギー / PHITS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器施設において、構造材の照射損傷量の指標である、標的原子1個当たりの原子弾き出し数(DPA)は構造材の交換頻度や健全性評価において重要である。陽子ビームのエネルギーが約20 MeVを超えると核反応生成物に対するDPAの計算精度の検証が必要である。粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの独自の原子弾き出し損傷モデルを検証するため、これまで国内において、陽子を用いた金属の弾き出し断面積測定とモデル改良を実施した。しかし、国内で実験不可能な、米国フェルミ国立加速器研究所(FNAL)、欧州原子核研究所(CERN)等における100 GeVを超える弾き出し断面積の測定は皆無である。
本年度は新型コロナ感染拡大の影響により、FNALにおける実験が許可されなかった。そこで、FNALと同様の測定系を構築し、J-PARCの30 GeV陽子ビームを用いた、照射欠陥に伴う銅の電気抵抗増加の測定を実施した。その結果、4Kの銅の照射欠陥に伴うナノΩオーダーの電気抵抗増加を測定できることを確認した。また、京都大学複合原子力科学研究所の電気炉を用いて、照射前の欠陥数を減らすため、FNALで使用予定の銅、アルミニウム、及びタングステンワイヤーサンプルのアニールを実施した。これらサンプルを冷凍機に接続するための、熱伝導に優れたサンプルアセンブリの設計及び製作を実施した。信号ケーブルの製作、チェンバー内の真空系の確認、冷凍機を用いたサンプルの冷却テスト等を実施し、実験準備を着実に進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
米国フェルミ国立加速器研究所におけるビームを用いた実験の準備、装置類の国外輸送に関する手続き、及び国際共同研究契約の手続きを計画通りに進めた。しかし、新型コロナ感染拡大の影響を受け、日本の研究者が渡米することができず、フェルミ研における実験を次年度に延期することになったため、当初の計画どおりに実験データを得ることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
フェルミ研で着実に実験を遂行するため、フェルミ研の研究者とzoomを用いて密に連絡をとり、次年度における加速器施設でのビーム実験のスケジュールを検討する。フェルミ研のウェブシステムにおいて、放射線・酸素欠乏・電気などに関する教育を受講する。また、フェルミ研の研究者が、ビームモニタの整備、ビームトンネル内の環境構築などを行い、直ぐにビームを用いた実験ができる環境を整える。
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