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大強度パルス重イオンビーム照射により材料表面の汚染層を剥離して除去する技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18656270
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 原子力学
研究機関東京工業大学

研究代表者

小栗 慶之  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (90160829)

研究分担者 長谷川 純  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (90302984)
小川 雅生  駒澤大学, 医療健康科学部, 教授 (60016863)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2007年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード放射能表面汚染 / 除染 / 加速器 / レーザーイオン源 / パルスイオンビーム / イオン注入 / 熱応力 / 弾性反跳検出分析 / バックエンド
研究概要

本年度は,まず昨年度に建設したレーザーイオン源と誘導線型加速器からなる大強度パルスイオンビーム発生装置からビームを取り出し,ビーム電流測定及びビーム集束試験を行った.ポリエチレンターゲットをレーザーで照射して陽子ビームの発生を試みたが,炭素イオンが混合して陽子ビームの純度が低下することが分った.またポリエチレンは低融点のためレーザーの照射により表面に凹凸が生じ,短時間でビーム出力が著しく低下することが分った.そこで,レーザー照射に対して耐久性があり,長時間安定にビームを発生できる黒鉛ターゲットを用い,炭素イオンビームを照射することにした.イメージングプレート及び感熱紙を照射してビーム径の測定を行い,同心球状電極のほぼ中心でビームが集束することを確認した.レーザーの照射強度を調整し,焦点でビーム電流密度約1A/cm2を得た.次に表面を鏡面研磨したオーステナイト系ステンレス鋼試料にビームを照射し,表面層の剥離除去実験を行った.積算照射量の増加とともに表面の黒化が見られた.結局,固溶限を超える濃度の炭素原子を注入することに成功した.しかし表面の剥離は観察できなかった.照射後試料に10MeVの35Clビームを入射角30度で照射し,弾性反跳検出分析(ERDA)法により打ち込まれた炭素原子の深さプロファイル測定を試みた.一次イオンビーム,試料標的及び荷電粒子検出器等の配置に基づく運動学的計算との比較を行った結果,深さ60nmをピークとして炭素イオンが注入されていることが明らかになった.絶対濃度もビーム照射量からの計算結果と10%程度の誤差範囲内で一致した.ピークの深さ60nmはモンテカルロ計算コードTRIMによる計算結果の半分程度であり,この差は試料表面の粗さに起因することが分った.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Development of a Surface Decontamination Technique Using High-Power Ion Irradiation2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Hasegawa
    • 雑誌名

      Bulletin of the Research Laboratory for Nuclear Reactors 31

      ページ: 71-71

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ハイパワーパルスイオンビームによる材料表面汚染除去技術の研究2008

    • 著者名/発表者名
      新國崇之
    • 学会等名
      日本原子力学会2008年春の年会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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