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高エネルギー領域に対応したはじき出し損傷モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04638
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 原子力学
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

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)

研究分担者 栗山 靖敏  京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60423125)
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)
研究協力者 義家 敏正  
八島 浩  
松田 洋樹  
明午 伸一郎  
佐藤 大樹  
薮内 敦  
木野村 淳  
嶋 達志  
中本 建志  
荻津 透  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワード照射損傷 / はじき出し断面積 / DPA / 高エネルギー / 電気抵抗 / 極低温 / 高エネルギー陽子 / 照射試験 / PHITS / はじき出し損傷 / RCNP
研究成果の概要

陽子加速器施設等における材料の寿命評価に必要な原子はじき出しの起こしやすさを表す「はじき出し断面積」の照射損傷モデルの構築のため、独自に開発した無冷媒による小型極低温照射装置を用いて、200-400 MeV陽子照射によるアルミニウム、銅、タングステンのはじき出し断面積を測定し、独自に開発した照射損傷モデルを高エネルギー領域に発展させた。その結果、従来の照射損傷モデルによる計算値は実験値を約3倍過大評価するが、新しいモデルは実験値を良く再現することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果から、高エネルギー陽子に対する材料の寿命評価が明確となることで、世界の大強度・高エネルギー陽子を用いた実験施設での標的等の交換頻度やビーム利用率の正確な評価が可能となり、損傷による加速器の放射線事故や機器の故障を未然に防ぐことが期待される。標的等の安全な管理が可能となることで、中性子などの二次粒子を利用した新しい極微の世界を探求する研究が推進される。その結果、物理学、生物学などの基礎科学の発展に貢献することが期待されるため、本成果は社会的に大きな意義を持つと考えられる。

報告書

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

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Measurement of displacement cross sections of aluminum and copper at 5 K by using 200 MeV protons2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Iwamoto, Makoto Yoshida , Toshimasa Yoshiie , Daiki Satoh, Hiroshi Yashima, Hiroki Matsuda, Shin-ichiro Meigo, Tatsushi Shima
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 508 ページ: 195-202

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2018.05.038

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RADIATION DAMAGE CALCULATION IN PHITS AND BENCHMARKING EXPERIMENT FOR CRYOGENIC-SAMPLE HIGH-ENERGY PROTON IRRADIATION2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwamoto, H. Matsuda, S. Meigo, D. Satoh, T. Nakamoto, M. Yoshida, Y. Ishi, Y. Kuriyama, T. Uesugi, H. Yashima, T. Yoshiie, T. Shima, R. M. Ronningen, K. Niita
    • 雑誌名

      Proceedings of the 61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams

      巻: - ページ: 116-121

    • DOI

      10.18429/JACOW-HB2018-TUP2WE03

    • 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] Implementing displacement damage calculations for electrons and gamma rays in the Particle and Heavy-Ion Transport code System2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Iwamoto
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B

      巻: 419 ページ: 32-37

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2018.01.028

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Radiation damage calculation in PHITS and benchmarking experiment for cryogenic-sample high-energy proton irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwamoto, H. Matsuda, S. Meigo, D. Satoh, T. Nakamoto, M. Yoshida, Y. Ishi, Y. Kuriyama, T. Uesugi, H. Yashima, T. Yoshiie, T. Shima, R. M. Ronningen, K. Niita
    • 学会等名
      61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2018)
    • 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] Benchmarking experiments of displacement cross sections for high-energy proton irradiation with cryogenic-sample2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwamoto
    • 学会等名
      The 14th Specialists' workshop on Shielding aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurements of Displacement Cross Section and Damage Recovery of Tungsten under 389-MeV Proton Irradiation at Cryogenic Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke IWAMOTO, Makoto YOSHIDA, Hiroki MATSUDA, Shin-ichiro MEIGO, Daiki SATOH, Hiroshi YASHIMA, Atsushi YABUUCHI, Atsushi KINOMURA, Toshimasa YOSHIIE, Tatsushi SHIMA
    • 学会等名
      14th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 極低温高エネルギー陽子照射装置の開発と200MeV陽子を用いたはじき出し断面積測定2018

    • 著者名/発表者名
      岩元洋介、吉田誠、義家敏正、佐藤大樹、八島浩、松田洋樹、明午伸一郎、嶋達志
    • 学会等名
      日本原子力学会2018年春の年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Introduction of IAEA Coordinated Research Project; Primary radiation damage cross sections2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Iwamoto
    • 学会等名
      Workshop on Radiation Effects in Superconducting Magnet Materials 2017 (RESMM '17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduction of radiation damage estimation in high energy region using the PHITS code2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Iwamoto
    • 学会等名
      10th International Workshop on Neutrino Beams and Instrumentation (NBI 2017) + 4th RaDIATE Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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