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第37回宇宙環境利用シンポジウム (2023年1月17日-18日. オンライン開催), Space Utilization Research (January 17-18, 2023. Online Meeting), 資料番号: SA6000180004, F-3

学位の種別: 課程博士, 審査委員会委員 : （主査）東京大学准教授 平田 喜裕, 東京大学教授 長谷川 潔, 東京大学講師 佐藤 雅哉, 東京大学准教授 池上 恒雄, 東京大学教授 織田 克利

第35回宇宙環境利用シンポジウム(2021年1月19日-20日. オンライン開催), Space Utilization Research (January 19-20, 2021. Online Meeting), 資料番号: SA6000156015, レポート番号: G-07

第34回宇宙環境利用シンポジウム (2020年1月21日-22日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)), 相模原市, 神奈川県, Space Utilization Research (January 21-22, 2020. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan, 著者人数: 12名, 資料番号: SA6000145004, E-03

高レベル放射性物質研究施設(CPF)において有用金属回収試験(第4回ホット試験)を実施した。鉛抽出法と灰吹法を組み合わせた乾式元素分離法により不溶解残渣から白金族元素を回収する方法についての実証を行った。その結果、白金族元素を主成分とする合金粒を得た。, None

高レベル放射性廃液ガラス固化体の放射線に対する長期耐久性について知見を得るため、原研動燃共同研究によるアルファ加速試験を実施した。再処理工場の高レベル放射性廃液を使用してSUP244/Cmを添加したガラス固化体を作製し、アルファ線による放射線の影響を加速し、所定の経過年数に相当したガラス固化体の物性評価試験を行った。試験に使用したSUP244/Cm添加実ガラス固化体の成分分析の結果、SUP244/Cmの濃度及びガラス組成はほぼ目標どおりであることが確認できた。この試料を使用して所定の経過年数に相当したガラス固化体の物性評価試験を行った。光学顕微鏡及びEPMA観察の結果、加速年時で約1万1千年相当時においてもクラックの発生は見られなかった。また、約6千年及び1万1千年相当時における浸出試験により得られた浸出率はこれまで高レベル放射性物質研究施設において同条件で行った浸出試験結果と同オーダの値であった。これらの結果から、高レベル放射性廃液ガラス固化体は約1万1千年相当時においてもガラス固化体の物性に著しい変化は見られず、放射線に対して長期間にわたり耐久性を有することが確認できた。, None

東海事業所の高レベル放射性物質研究施設(CPF)において、高レベル放射性廃液ガラス固化試験に使用してきたガラス溶融炉の解体をホットセル内で遠隔操作により行なった。ガラス溶融炉は、金属性のケーシング及び電鋳レンガ等から構成されている。ケーシング部はプラズマ切断法により、レンガ部はブレーカなど遠隔操作型に改良した治具類を用い解体した。解体は、特に大きな問題もなくプラズマ切断機、解体治工具類のホットセル内での使用についての知見を得るとともに、解体条件等を把握できた。今回の経験は、プラズマ切断機等によるセル内でのガラス溶融炉の解体技術の確立に大いに役立つものと考えられる。, None

書誌情報のみ, Bibliographic data Only

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加速器の設計はエミッタンスなどの目標パラメータを設定し、設計軌道を想定し、その上に偏向磁石、四極磁石、高次磁石を配置し、目標パラメータが実現できるよう、磁石強度の設定をする。この研究では（設置誤差が存在する）実際の加速器において、磁石を設計軌道に設計した強度で配置するという、最もナイーブな手法により、加速器の設計性能を達成する手法を研究する。現実の加速器では磁石の設置誤差や磁場強度誤差によって、エミッタンスを始めとする設計性能が悪化してしまう。加速器の設計性能を実現する方法は、磁石を設計軌道に誤差なく設置することである。しかし、BPM（Beam Position Monitor）や磁石にそれぞれの設置誤差、磁場強度誤差が存在する現実の加速器において、設計軌道を推定することは困難である。そのため、現実の運転では最も性能を出すことのできた軌道を記録し、このときの軌道(Golden Orbit)にあわせるようにチューニングしている。ここで提案する手法は四極の平行移動誤差のみが存在する場合に、BPMと四極の平行移動誤差が一致した条件下では、ビームの軌道から設計軌道が推定できるという事実を利用する。BPMと四極の平行移動誤差を一致させるためにKEKBやPF（Photon Factory）では、ビームが四極の磁場中心を通る場合には軌道の変化が生じないことを利用した'Quad-BPM'という手法を用いることでBPMを校正している。また、偏向磁石の誤差や四極の回転、磁場強度誤差、六極以上の多極磁石の誤差による軌道の変化が小さく、BPMと四極の平行移動誤差が一致している場合、設計軌道を近似的に推定することができる。本論文ではSuperKEKB、PFリングについて、四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差、それに加え偏向磁石の回転、磁場強度誤差、BPMと四極間の誤差、オプティクスパラメーターの測定誤差が存在する場合について、BPMと四極の平行移動誤差が一致しているという仮定を用いて四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差を推定し、これらを補正後どの程度低エミッタンス化することが可能かを議論した。四極の平行移動誤差は軌道に影響を与えるため、軌道からこの誤差を推定した。一方、四極の回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差は軌道に大きな影響を与えないがオプティクスに影響を与えるため、オプティクスパラメーターからこれらの誤差を推定した。四極の平行移動誤差は軌道を変化させるため、結果的に六極や多極磁石によってオプティクスが変化する。そのため、これらの誤差の推定または補正は、軌道、オプティクスの順で行った。六極以上の多極磁石はビームに非線形力を与えるため、誤差を推定するためには非線形方程式を解く必要がある。この研究では、多次元のNewton-Raphson法を用いてこの非線形方程式を解いた。この方程式を解くに当たって、反復行列の逆行列の条件数や収束を判定するスペクトル半径を利用し、四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差を推定した。このとき、Newton法を収束可能にするために、非線形を弱くするようなステアリングによるCOD（Closed Orbit Distortion）補正、ラティスの線形化、反復行列の特異値にしきい値を設定するといった操作を行った。ただし、非線形が強い場合には解の候補が一つに限らない場合があった。そのような場合には偏向磁石の誤差が小さい場合には周長を比較することで真の解を選択することができることを示した。また、条件数が大きい程推定量の残差が大きくなり、非線形が強い程スペクトル半径が大きくなるといった傾向があることを確認した。四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差が存在するとき、軌道から四極の平行移動誤差の推定、つまり設計軌道の推定に成功した。さらに四極の平行移動誤差を補正後、オプティクスパラメーターから四極の回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差を推定し、補正することでほぼ設計値のエミッタンスを再現することができた。一方、四極の平行移動誤差を補正せずに四極の回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差のみ補正しようとすると、うまく補正されない。これは、四極磁石の平行移動誤差による軌道変化によって六極や多極磁石から発生する非線形が強くなってしまうことが原因である。四極の平行移動誤差を補正することが低エミッタンス化するための重要な要素であるといえる。偏向磁石の回転、磁場強度誤差、四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差、BPMと四極間の誤差、BPMの分解能による測定誤差、オプティクスパラメーターの測定誤差を考慮した場合でも、四極の平行移動、回転、磁場強度誤差、六極の平行移動誤差を推定し補正することで、SuperKEKB、PFリングの低エミッタンス化に成功した。