2021 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, マネージャー (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, 准教授 (70379303)
松田 洋樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 次世代放射光施設整備開発センター, 主任技術員 (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 | 照射損傷 / 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。そこで、FNALにおいて120GeV陽子ビームを用いた弾き出し断面積の測定及び放射線挙動解析コードPHITSの検証を行うことを目的とする。
本年度は、実験の準備及び国外輸送に関する手続きは進めたが、新型コロナ感染拡大の影響を受け、前年度と同様に、フェルミ研における実験を遂行できなかった。一方で、J-PARC加速器施設において、装置の組み立て及びデータ収集系の構築を実施し、測定に支障がないことを確認した。装置類の梱包後、輸送業者をとおしてFNALへ装置類の輸出を行った。フェルミ研の共同研究者は、ビーム照射中チェンバーが遠隔操作可能なテーブルの製作とチタン材によるビーム窓の設計を実施した。また、電気・放射線関連の安全対策の検討を実施し、FNALですすめるべき実験準備を遂行した。
コード開発においては、金属のみならず半導体に適応した弾き出し損傷モデルを構築し、100 GeV以下の陽子・中性子に対する半導体のDPAを計算可能とする改良を実施した。
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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、及び装置類の輸出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、日本の研究者が米国に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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