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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

研究課題/領域番号 16H03994
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
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 (10391715)

研究分担者 朴 峻秀  室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00418766)
佐藤 朗  大阪大学, 理学研究科, 助教 (40362610)
中里 直史  室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (70714864)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
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-SiC/SiCともに回復しない事と欠陥と水素原子の相関が判明した。
NITE-SiC/SiCへのCVD-SiC被覆が耐酸化性能を向上させる事を確認した。CERN HiRADMATでの熱衝撃試験で亀裂進展の抑制を確認した。
NITE-SiC/SiC材の円柱形状の標的模擬体を製造した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NITE-SiC/SiC材の高エネルギー加速器標的としての使用の可能性に関して調査を行った。放射能の定量、トリチウム放出量は、保守時の取り扱いに対して大きな知見を与える。耐酸化性能の向上手法は、ビーム運転時の事故対策として有効であることを確認した。脆性材料であるSiCが複合材料化によって亀裂の進展を抑制することが確認できた。実際の標的形状を製作可能であることを確認した。
NITE-SiC/SiC材は高エネルギー加速器標的として有望であることが確認できた。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 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 3件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 11件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Feasibility Study for NITE SiC/SiC as the Target Material for Pions/Muons Production at High-Power Proton Accelerator Facilities2020

    • 著者名/発表者名
      Makimura Shunsuke、Park Joon-Soo、Sato Akira、Matoba Shiro、Kawamura Naritoshi、Yamazaki Takayuki、Ninomiya Kazuhiko、Tomono Dai、Nakazato Naofumi、Calviani Marco、Garcia Inigo Lamas
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc. 28, 031005 (2020)

      巻: -

    • DOI

      10.7566/jpscp.28.031005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Recovery Behaviors of Irradiation-Induced Defects in H2+-Implanted SiC and Graphite2019

    • 著者名/発表者名
      N. Kawamura, S. Makimura, S. Matoba, A. Yabuuchi et al.
    • 雑誌名

      KURNS Progress Report 2018

      巻: C01 ページ: 129-129

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 黒鉛中での水素同位体の拡散2019

    • 著者名/発表者名
      河村成肇、牧村俊助他
    • 雑誌名

      富山大学水素同位体研究センター共同研究報告書

      巻: - ページ: 23-24

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oxidation resistance of NITE-SiC/SiC composites with/without CVD-SiC environmental barrier coating2018

    • 著者名/発表者名
      Park Joon-Soo、Kim Jong-Il、Nakazato Naofumi、Kishimoto Hirotatsu、Makimura Shunsuke
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 44 号: 14 ページ: 17319-17325

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2018.06.194

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Perspective of Muon Production Target at J-PARC MLF MUSE2018

    • 著者名/発表者名
      Makimura Shunsuke、Matoba Shiro、Kawamura Naritoshi、Matsuzawa Yukihiro、Tabe Masato、Aoyagi Hiroyuki、Kondo Hiroto、Kobayashi Yasuo、Fujimori Hiroshi、Ikedo Yutaka、Kadono Ryosuke、Koda Akihiro、Kojima Kenji M.、Miyake Yasuhiro、Nakamura Jumpei G.、Oishi Yu、Okabe Hirotaka、Shimomura Koichiro、Strasser Patrick
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 21

    • DOI

      10.7566/jpscp.21.011058

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] メガワット大強度陽子ビーム運転に向けた二次粒子生成標的・ビーム窓開発の現状と動向2017

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助・石田卓
    • 雑誌名

      高エネルギーニュース

      巻: 36-3 ページ: 19-117

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] メガワット大強度陽子ビーム運転に向けた二次粒子生成標的・ビーム窓開発の現状と動向2017

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助、石田卓
    • 雑誌名

      高エネルギーニュース

      巻: 第36巻3号 ページ: 109-117

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] SiC 複合材料を用いた陽子加速器標的の開発2016

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan

      巻: 13 ページ: 229-232

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Demands for Thermal Shock Experiments of Pulsed-Muon-Production Target Materials2019

    • 著者名/発表者名
      S. Makimura
    • 学会等名
      HiRadMat workshop at CERN
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 知らぬが仏で突き進む高エネルギー加速器標的材料研究2019

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      第17回 日本原子力学会 材料部会 夏期セミナー 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Feasibility Study for NITE SiC/SiC as the Target Material for High-Power Proton Accelerators2018

    • 著者名/発表者名
      S. Makimura
    • 学会等名
      14th International Workshop on Spallation Materials Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Present Status of NITE-SiC/SiC Composites R&D as proton accelerator target material2018

    • 著者名/発表者名
      N. Nakazato
    • 学会等名
      5th RaDIATE collaboration meeting CERN
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Irradiation of coated low Z absorbing materials for the Target Dump Internal (TDI) and SiC/SiC irradiation in the HiRadMat 35 experiment2018

    • 著者名/発表者名
      J. Maestre
    • 学会等名
      5th RaDIATE collaboration meeting CERN
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子・ミュオン源 タングステン回転標的&ミュオン源に関して2018

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      量子ビームサイエンスフェスタ MLF将来計画検討会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RaDIATE国際協力による先端加速器生成標的・ビーム窓・ダンプ材料の開発 II ~先端加速器標的環境材料の開発~2018

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      日本物理学会 2018秋季大会@信州大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ミュオン標的材料としてのSiC系材料およびタングステン材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      MLFシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Recent developments of SiC target for high-power proton accelerators2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      DeeMe collaboration meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ミュオン標的材料としてのSiC系材料およびタングステン材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      量子ビームサイエンスフェスタMLF将来計画検討会、水戸県民文化センター、水戸、茨城
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 概要 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2018

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      SiC workshop at RCNP, 阪大、吹田、大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SiC/SiC Composite & SiC-Coated Graphite2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      4th RaDIATE collaboration meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility study for NITE SiC/SiC as a target material for high-power proton accelerators2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      18th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxidation resistance of NITE-SiC/SiC composites with/without CVD-SiC environmental barrier coating2017

    • 著者名/発表者名
      Joon Soo Park
    • 学会等名
      18th International Conference on Fusion Reactor Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] R&D on graphite-based oxidation resistant materials and radiation resistant tungsten2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      The High Power Targetry R&D Roadmap for High Energy Physics Workshop, Chicago, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Power Targets at J-PARC -For further collaboration with nuclear fusion community2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      3rd Japan-Korea Joint Workshop for Fusion Material Technology Integration and Engineering, Busan, Korea
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SiC/SiC Composite & SiC-Coated Graphite2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      4th RaDIATE collaboration meeting, Ivil, Tokai, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility study for NITE SiC/SiC as target material at high-power proton accelerator2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      Materials18th International Conference on Fusion Reactor Materials, Aomori, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パイオン・ミュオン生成のための新標的材料開発に関する進捗報告2017

    • 著者名/発表者名
      牧村俊助
    • 学会等名
      第七回Muon科学と加速器研究、理化学研究所、埼玉、日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Recent developments of SiC target for high-power proton accelerators2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Makimura
    • 学会等名
      6th DeeMe collaboration meeting, 東海一号館、東海村、茨城
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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