用語解説｜J-PARCデーターベース｜大強度陽子加速器施設J-PARC「一般向け」

用語解説

J-PARC（大強度陽子加速器施設）関連用語集

【あ】

【か】

【さ】

【た】

【な】

【は】

【ま】

【や】

【ら】

【わ】

用語の後ろについている分類は、それぞれ、
  （※加）：加速器研究及び施設
  （※物）：物質・生命科学研究及び施設
  （※素）：素粒子・原子核研究及び施設
  （※換）：核変換研究及び施設
  （※他）：その他の関連用語
を表す。

【あ】

ISIS（アイシス）（※加、※物、※他）: 英国のラザフォードアップルトン研究所（RAL）が所有しているパルス中性子源実験施設。名前の由来は、古代エジプトの女神「イシス」からである。陽子エネルギー0.8GeV（800MeV）、出力160kW。J-PARC、SNSが建設されるまでは、パルス中性子源としては、世界一の中性子強度を有する施設であった。
なお、 ISISでは2007年12月に第2ターゲット施設が運転を開始した。陽子エネルギー0.8GeV（800MeV）、出力は48kWとあまり高くないが、パルスの数を間引いて1パルスあたりの強度を高め、長波長の中性子を利用した実験に有利な特徴を有している。
アキュムレータ（※物）: J-PARC核破砕中性子源の極低温水素循環システムに設置した、システム内の水素圧力を一定に保つための緩衝装置。核破砕中性子源では中性子のエネルギーを下げるために約250リットルの液体水素を使用している。液体水素は、高エネルギー陽子ビームの入射/停止により熱膨張/熱収縮による体積変化を繰り返す。その変化を吸収してシステム内の圧力を一定に保つことが必要なため、アキュムレータを利用している。
一般に用いられているアキュムレータとは、気体や液体などを一時的に貯めておき需要と供給のバランスをとる緩衝装置のことである。
アーク部（※加）: シンクロトロンのような円形加速器では、陽子ビームの向きを偏向電磁石の磁力で曲げて（フレミングの左手の法則）円形軌道を描かせている。その陽子ビームが曲げられる部分をアーク部と呼ぶ。アークとは本来は弓の意味である。
J-PARCのシンクロトロンはアーク部が3箇所あり、それ以外の部分は直線なため「おむすび」のような形になっている。
アメリシウム (Am) （※換）: 原子番号95の超ウラン元素の1種。すべて放射性同位体であり、エックス線やα線の放射線源に広く利用されている。Am-241（半減期432年）、Am-242（半減期16時間）などの同位体がある

【い】

イオン源（※加）:   加速器が加速する粒子（陽子や電子など）を生み出す装置。
  「イオン」は電荷を帯びた原子（または原子の塊、原子団）のこと。原子は通常電荷を帯びていない（プラス（＋）でもマイナス（－）でもない中性）状態であるが、電子を放出すると＋、電子を取り込むと－の電荷を帯びたイオンになる。＋の電荷を帯びたイオンを陽イオン、－の電荷を帯びたイオンを負イオン（または陰イオン）と呼ぶ。
  J-PARCリニアック加速器のイオン源では、水素ガスをフィラメントで熱して負水素イオンを生成する。リニアックで加速された負水素イオンは、3GeVシンクロトロンに入射される直前で荷電変換膜により電子をはぎ取られ、陽子（陽水素イオン）になる。
  イオン源の長時間運転は加速器の稼働率向上や、実験時間増加のために重要であり、J-PARCでは長時間連続運転が可能なイオン源を開発した。
インジェクター部（※換）: 核変換実験施設で用いる計画である超伝導陽子線形加速器（リニアック）において、主要な加速部である超伝導空洞へ陽子を送り込むための前段部分。

【う】

ウラン (U) （※換）: 原子番号92の元素。すべて放射性同位体である。ウランは最初に発見された放射性元素である。天然ウランには核分裂を起こさないU-238（半減期45億年）が99.28%、核分裂を起こすU-235（半減期７億年）が0.72%含まれる。原子力発電所などの軽水炉で使用される核燃料は、核分裂を起こすU-235を3～4%程度に濃縮して使う。

【え】

SNS（エス．エヌ．エス）（※加、※物、※他）: 米国のテネシー州オークリッジ国立研究所に建設されたパルス中性子源。Spallation Neutron Source（核破砕中性子源）の頭文字を取ってSNSと称される。
陽子エネルギー1GeV、中性子源の出力は1.4MW。予算1.41B$（約1,550億円）で2000年度に建設着手、2006年から稼動を開始した。2008年4月に300kWの出力を達成し、ISISの出力を上回って世界最高出力の中性子源となった。
エネルギースペクトル（※他）: グラフの横軸に粒子や光の持つエネルギー（波長）をとり、縦軸にそのエネルギー（波長）をもつ粒子や光の数がいくつあるか（強度）、を示したものをエネルギースペクトル（速度分布）という。
例えば太陽光をプリズム分光器で分散させると、赤から紫までの連続的な光が見えるが、これが連続的な太陽光のエネルギースペクトルである。またナトリウムランプからの光はある特定のエネルギー（波長）だけを示す単色エネルギースペクトルである。
eV（エレクトロンボルト、電子ボルト）（※加）:   エネルギーの単位。1電子ボルト（1eV）は、電位差1ボルトの二点間で加速された電子や陽子など素電荷eを持つ粒子が得る運動エネルギーを1電子ボルト（1eV）とする。ほぼ 1.60×10^-19ジュールに等しい。
  百万電子ボルトをメガ電子ボルトあるいはMeV（メブ）、十億電子ボルトをギガ電子ボルトあるいはGeV（ジェブ）という。
  J-PARCは、リニアックで400MeV、シンクロトロンは2台有り、それぞれ3GeV、50GeVまで加速する。

【お】

親核種（※換）: 放射性核種Aが放射線を放出して壊れ、別の核種Bに変化するとき、AはBの親核種という。これに対して、BはAの娘核種という。
オルソ・パラ変換器（※物）: 水素分子は2つの水素原子からなる。水素原子の原子核はスピンと呼ばれる状態をもち、2つの水素原子核のスピンの向きが平行な場合をオルソ水素、反平行な場合をパラ水素と呼ぶ。オルソ水素とパラ水素には化学的性質に違いは無いが、物理的性質（比熱、熱伝導率、核的相互作用など）に違いがある。
J-PARC核破砕中性子源で中性子を冷やす（エネルギーを下げる）ために用いる液体水素にはパラ水素が適している（パラ水素の方がオルソ水素に比べてエネルギーが低い（-14.7meV）ため）。そこで中性子源の極低温水素循環システムでは、運転中に液体水素を連続的にオルソ・パラ変換器に通し、触媒作用によりオルソ水素をパラ水素に変換している。