JAEA-Review
2010-042

核融合工学関係施設利用共同研究
平成 21年度終了テーマ成果報告書（共同研究）
Report on the Cooperating Researches Utilizing Fusion Engineering Facilities
Completed in the Fiscal Year 2009
(Joint Research)
核融合エネルギー工学研究開発ユニット
Division of Fusion Energy Technology

核融合研究開発部門
Fusion Research and Development Directorate

October 2010
Japan Atomic Energy Agency

日本原子力研究開発機構

JAEA-Review 2010-042

核融合工学関係施設利用共同研究平成 21 年度終了テーマ成果報告書（共同研究）
日本原子力研究開発機構核融合研究開発部門
核融合エネルギー工学研究開発ユニット(2010 年 7 月 23 日受理)

核融合研究開発部門核融合エネルギー工学研究開発ユニットでは、ﾄﾘﾁｳﾑ安全性試験装置（CATS）、核融合中性子源施設（FNS）、高熱負荷試験装置（JEBIS）、高周波工学試験装置（RFTS）、MeV 級イオン源試験装置（MTF）、ダイバータ受入試験装置(DATS)の 6 つの核融合工学関係施設を用いて共同研究を実施しており、平成 21 年度は、20 件の共同研究を実施した。本報告書はそれらの共同研究の内、平成 21 年度で終了した 5 テーマの成果をまとめたものである。

本研究は日本原子力研究開発機構と大阪大学、北海道大学、東北大学、東京大学、京都大学、及びレーザー技術総合研究所との共同研究に基づいたものである。
那珂核融合研究所（駐在）：〒311-0193 茨城県那珂市向山 801-1
編集者：西谷健夫

iJAEA-Review 2010-042

Report on the Cooperating Researches Utilizing Fusion Engineering Facilities Completed in
the Fiscal Year 2009
(Joint Research)
Division of Fusion Energy Technology
Fusion Research and Development Directorate
Japan Atomic Energy Agency
Naka-shi, Ibaraki-ken(Received July 23, 2010)

The Division of Fusion Energy Technology of the Fusion Research and Development Directorate
is carrying out cooperating researches with universities, research institutes and industries using six
fusion engineering facilities; Caisson Assembly for Tritium Safety Study (CATS), Fusion Neutronics
Source (FNS), JAEA Electron Beam Irradiation System (JEBIS), RF Test Stand (RFTS), MeV Test
Facility (MTF) and Divertor Acceptance Test Stand (DATS). In the fiscal year 2009 (from April 1,2009 to March 31, 2010), 20 activities were carried out as the cooperating researches. This report
reviews the results of 5 activities completed in the fiscal year 2009.

Keywords:

Artificial Diamond Detector, Irradiation Effects, Functional Ceramics, Divertor,
Neutron Spectrometer, Microwave, Rocket, Fatigue Test, Micro Structure

These works have been performed in JAEA as joint researches with Hokkaido University, Tohoku
University, Tokyo University, Kyoto University and Institute of Laser Technology.
Editor : Takeo NISHITANIii

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目次

1. 核融合プラズマ診断用人工ダイヤモンド放射線検出器の中性子応答関数測定 ........................... 1
金子純一、他
2. 機能性セラミックスに対する核融合中性子の動的照射効果 ........................................................... 4四竃樹男、他
3. 核融合中性子照射下における疲労試験とその内部組織観察 ........................................................... 7
義家敏正、他
4. ELM とダイバータ関連ビーム照射による材料挙動の解明 .............................................................. 11糟谷紘一、他
5. マイクロ波ロケットの性能向上に向けた研究 ................................................................................. 16
小紫公也、他
付録 発表資料 ......................................................................................................................................... 19
A-1. 核融合プラズマ診断用人工ダイヤモンド放射線検出器の中性子応答関数測定 ..................... 19
A-2. 機能性セラミックスに対する核融合中性子の動的照射効果 ..................................................... 26
A-3. 核融合中性子照射下における疲労試験とその内部組織観察 ..................................................... 32
A-4. ELM とダイバータ関連ビーム照射による材料挙動の解明 .......................................................... 44
A-5. マイクロ波ロケットの性能向上に向けた研究 ............................................................................. 59iii

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Contents
1. Neutron Response Function Measurement of the Artificial Diamond detector for Fusion Plasma
Diagnostics ............................................................................................................................................... 1
J. Kaneko, et al.
2. Dynamic Irradiation Effects of Fusion Neutrons on Functional Ceramics .............................................. 4
T. Shikama, et al.
3. Fatigue Test and microstructural Observation under Fusion Neutron irradiation ................................... 7
T. Yoshiie, et al.
4. Study on Material behaviors for ELM and Divertor Related Beam Irradiations .................................. 11
K. Kasuya, et al.
5. Study on the Improvement of the Microwave Rocket Performance ....................................................... 16
K. Komurasaki, et al.
Appendix Presented Viewgraphs ............................................................................................................... 19
A-1. Neutron Response Function Measurement of the Artificial Diamond detector for Fusion Plasma
Diagnostics .......................................................................................................................................... 19
A-2. Study on Tritium Transport Process in Tritium Breeding Materials under DT Neutron Irradiation .. 26
A-3. Fatigue Test and microstructural Observation under Fusion Neutron irradiation............................... 32
A-4. Study on Material behaviors for ELM and Divertor Related Beam Irradiations ................................ 44
A-5. Study on the Improvement of the Microwave Rocket Performance ................................................... 59

iv

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1. 核融合プラズマ診断用人工ダイヤモンド放射線検出器の中性子応答関数測定研究代表者：金子純一（北海道大学・大学院工学研究院）
原子力機構担当者：佐藤 聡
研究協力者（機構以外の協力者）：藤田文行（北大院・工）、鹿田真一（産総研）
研究期間：平成１９年度 ２１年度
1.1 研究目的・意義
研究提案グループは核融合プラズマイオン温度測定用中性子エネルギースペクトロメータの実用化を目指し、高品質 CVD ダイヤモンド単結晶の合成と放射線検出器の製作･評価を行っている。本研究では北海道大学ならびに産業技術総合研究所において合成した人工ダイヤモ
ンドから放射線検出器を製作し、14MeV 中性子に対する応答関数を FNS において測定する。
これにより、スペクトロメータとしての性能評価を行うと共に、結晶内における電荷捕獲等の評価を行う。産総研で合成した試料はイオン注入をもちいた Lift-off 法により自立膜化しており、化学気相合成法によるホモエピタキシャル成長で使用するダイヤモンド単結晶基板の繰り返し利用が可能となっている。
1.2 研究方法・研究成果合成した単結晶 CVD ダイヤモンド試料に対して電極を製作し、I-V 測定、α線測定といった基本測定を完了した試料を FNS に持ち込み 14MeV 中性子応答関数測定実験を行った。結晶
合成は北大、共同研究先である産業技術総合研究所で行い、市販品のダイヤモンド単結晶の評価も併せて行った。
H19 年度は北海道大学において試験的に合成した厚さ 100μm 程度の CVD 単結晶ダイヤモン
ドに対して並行電極を設けて、14MeV 中性子に対して感度を持つことを確認した。
H20 年度は産業技術総合研究所で合成された大型基板用 CVD 単結晶の中からえりすぐりの試料を選び出し評価を行った。その結果、12C(n,alpha)9Be 反応によるピークの観測に成功し、エネルギー分解能 4.3%を得ることに成功した(図１)。
100

カウント/チャンネル

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

200

400
600
誘導電荷量

800

1000

図 1 産業技術総合研究所で合成され、Lift-off 法により自立膜化した CVD 単結晶ダイ
ヤモンドによる 14MeV 中性子応答関数測定例-1-

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この結晶図 2 に示すように 10mm×10mm(ホームベース型)程度寸法をもち、メタン濃度 10%という高品質ダイヤモンド合成には一般に向かないと考えられる条件で合成された試料であるが、結晶成長と共に結晶品質が改善したことがこれまでの実験で分かっている。またエレメント 6 社製単結晶ダイヤモンドの評価を行い、こちらもエネルギー分解能 5.2%が得られた。

図2

合成した CVD 単結晶ダイヤモンドから製作した放射線検出器の例

産総研製ダイヤモンドはホモエピタキシャル成長に先立ち基板表面に 3MeV で加速した 2 価の炭素イオンを 1016 個/cm2 程度入射し、CVD 法により単結晶ダイヤモンドを合成後、電気化学的なエッチングにより合成したダイヤモンド層を自立膜化している。この方法ではイオン照射により合成した結晶中に構造欠陥が引き継がれる可能性はあるものの、14MeV 中性子に対して 4%台のエネルギー分解能が達成されており、H21 年度には表 1 にあるように合成条件を変え結晶を合成し、α線等による評価を行った。残念ながら FNS のターゲットで問題が発生し実験がキャンセルされたため 14MeV 中性子応答関数測定を行うことが出来なかった。
表1

H21 年度実験用に準備した Lift-off 法により自立膜化した CVD 単結晶ダイヤモンド

試料

膜厚CH4/H2

(mm)

基板 温

圧力

ΔE/E

ΔE/E

印加電圧/

度

(Torr)

(

(

電界

(℃)

電

正

子)

孔)

(V)/(V/cm)#1(AIST120823)

0.095

10%

900

160

4.4%

0.73%

200(21k)#2(AIST290519)

0.08

10%

940

160

13%

1.0%

200(25k)#3(AIST280730)

0.2

10%

940

160

15%

3.3%

100(5k)#4(AIST290708)

0.1

10%

910

160

感度有

4.5%

40(4k)#5(AIST290722)

0.4

10%

930

160

21.7%

13.2%

250(6.25k)#6 (E6 単結晶)

0.5

―

―

―

2.83%

2.43%

200(4k)

備考

同 一
基 板
使用

エ レ
メ ン
ト6製

#7 (HU025)

0.08

10%

900

160

15.7%

6.7%

150(1.88k)

北 大
合成

-2-

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1.4 まとめおよび今後の予定
産総研のダイヤモンドについては合成条件探査合成を行い、試料#1 で使用した基板上に900 度、160Torr で合成したものの成績が最もよかった。次年度以降は同一条件とさらに低温で結晶を合成し複数個の検出器を準備する。また北大ではオフ角制御を行った高純度 IIa 型
基板を使用して結晶合成を進めており、性能をさらに向上させた検出器を準備して 14MeV 中
性子応答関数測定実験にのぞみたい。
本共同研究に関する成果リスト[1]
K.Sato, J.H.Kaneko et al., “Evaluation of CVD diaomonds for a DT neutron energy
spectrometer”, ICFRM-14, (September,2009, Sapporo).
佐藤、垣本 他, “高速合成 CVD 単結晶ダイヤモンドによる 14MeV 中性子応答関数測[2]定”, 原子力学会・秋の大会、2009 年 9 月仙

-3-

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2. 機能性セラミックスに対する核融合中性子の動的照射効果研究代表者：四竈樹男（東北大学・金属材料研究所）
原子力機構担当者：大西世紀研究協力者（機構以外の協力者）：永田晋二、土屋文（東北大・金研）
研究期間：平成１９年度-平成２１年度
2.1 研究目的・意義核融合炉では、機能性セラミックスが重要な働きをすると考えられる。セラミックスには優れた光学・電気的特性を有する材料が存在するが、放射線照射下においては照射誘起伝送損失や照射誘起起電力といったそれぞれの特性に対する照射効果が存在する。本研究は、これらの現象を正確に把握するとともに、実用化への指標を得ることを目的とする。
2.2 研究方法・研究成果
シリコン炭化物(SiC)は実用型核融合炉ブランケット内の中性子増倍材とトリチウム増殖
材間を分離するための絶縁材料として期待されている。放射線照射された SiC の電気、熱および機械的特性の変化、すなわち各特性の照射損傷による影響について調べることは、核融合炉ブランケット設計において極めて重要である。これまで、照射された材料の基礎物性に対する照射効果について調べてきたが、照射後の欠陥の回復により材料の照射損傷を正確に評価していないこと、照射誘起欠陥形成におけるメカニズムの解明が難いことが挙げられている。従って、照射環境下における材料の物性値計測が必要である。本研究では、日本原子力研究開発機構(JAEA)東海研究開発センターの核融合中性子源施設を利用して、放射線照射
環境下における SiC の電気伝導度をその場測定し、電子伝導挙動の動的照射効果および照射
誘起絶縁劣化現象について調べた。
Electrode(Pt)・Guard ring・Centre ring

Thermocouple(K-type)Screw(SUS314)
Sample holder(Al2O3)
Electrode(Pt)Sample(SiC)

15 mm

Electrode(Pt)Sample holder(Al2O3)
Flame(SUS314)

Bolt(SUS314)
20 mm

図 1 放射線照射環境下におけるその場 電気伝導度測定用試験片ホルダー作製した照射下その場測定用試験片ホルダーを図 1 に示す。超音波カッターを用いて、直径 8 mm、厚さ 1 mm のヂィスク状の CVD-SiC 試料に切り出し、その試料片面に直径 7.5 mm、-4-

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厚さ 100 nm(センターリング)、他面に直径 3mm、厚さ 100 nm および外径 7.5 mm(センターリング)、内径 5.5 mm、厚さ 100 nm(ガードリング)のプラチナ(Pt)の電極をマグネトロンイ
オンスパッタリング蒸着装置を用いて作製した。試料片面に±30 V の電圧を印加し、他面に流れる電流を測定する。このとき、電子は試料表面を流れる可能性があり、測定した電流値
は見かけ状高い値を示す可能性がある。従って、ガードリングをアースに接地し、表面を流れた電子はアースへ流れるようにして、試料バルク中を流れた正確な電流値を測定するように工夫した。また、放射線が物質に吸収されると、電子の励起、原子の回転および伸縮運動
等のエネルギーに変換され、最終的に熱として放出される。従って、放射線照射下において試料温度を計測するためのクロメル－アルメル熱電対(K-type)が取り付けられた。図 2 に示
す様に、作製したその場測定用試験片ホルダーを中性子発生源の近くに設置し、14 MeV の高速中性子照射環境下において CVD-SiC の電気伝導度をその場で測定した。

試験片ホルダーCVD-SiC試料( 8x0.785t mm3)

高速中性子源図 2 中性子照射下その場電気伝導度測定
2.3 研究成果
室温および大気中における CVD-SiC の電気伝導度を高速中性子照射量の関数として図 3に示す。○は照射前および後、●は照射下における電気伝導度を表す。照射下における電気伝導度は照射前の伝導度よりも高い値を示し、照射誘起伝導度が観測されることがわかった。
この動的照射誘起現象は、主に中性子のカスケード弾性衝突によって生成された一次弾き出
し原子(PKA：Primary Knock-on Atom)が価電子帯から伝導帯へ電子を励起させることによって生じる。励起された電子は、バンドギャップ内の伝導帯近傍に位置するサブバンドに落ち、再び熱励起により伝導帯へ上がり自由電子として動き、伝導電子密度が見掛け状増加すると考えられる。また、照射後の電気伝導度は照射前の伝導度に比べてわずかに増加し、絶縁劣化が生じることも判明した。この結果は、CVD-SiC の構造および電子状態の変化が中性子のカスケード弾性衝突によって生じることを示している。

-5-

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Conductivity (S/m)

CVD-SiC, 14 MeV neutron irradiation at R.T.,
9.2x1014 n/m 2・s, (about 0.01 Gy/s)

10 -5

during irr.
non-irr.

0

1

2

3

4

5

Fast Neutron Fluence (x10

6

7

19

2

8

n/m )

図 3 高速中性子照射下における CVD-SiC の電気伝導度に対する照射量依存性
2.4 まとめおよび今後の予定
CVD-SiC の電気伝導度が室温および 14 MeV の高速中性子照射下においてその場測定された。
その結果、照射誘起伝導度が観測された。また、中性子のカスケード弾性衝突による照射損傷が生じていることがわかった。今後は、この動的照射誘起効果が照射量の増加に対して、また照射温度に対してどのように変化するのか追求する予定である。さらに、紫外・可視・赤外の各波長領域における光吸収、光電子分光法による電子状態、X 線回折による構造測定を行い、中性子照射誘起欠陥形成メカニズムについて調べる予定である。
本共同研究に関する成果リスト[1]
B. Tsuchiya, A. Moroño, S. M. Gonzales, E. R. Hodgson, S. Nagata, K. Toh, T. Shikama,"Doserate dependence of radiation induced conductivity for hydrogen-doped perovskite
ceramics at 473K", J. Nucl. Mater. 386-388 (2009) 342-344.
[2]
B. Tsuchiya, A. Moroño, E. R. Hodgson, S. Nagata, T. Shikama, "Change in hydrogen
absorption characteristic of SrCe0.95Yb0.05O3 - d by electron beam modification", Solid
State Ionics 179 (2008) 909-912.
[3]
T. Shikama, B. Tsuchiya and E. R. Hodgson, "Effects of Neutron Irradiation on theProperties of Functional Materials for Fusion Applications: Role of Hydrogen in Radiation
Effects on Oxide Ceramics", J. Nucl. Mater. 367-370 (2007) 995-1002.

-6-

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3. 核融合中性子照射下における疲労試験とその内部組織観察研究代表者：義家敏正（京都大学原子炉実験所）
原子力機構担当者：沓掛忠三
研究協力者（機構以外の協力者）：徐虫し、佐藤紘一、曹興忠（京都大学原子炉実験所）
研究期間：平成 18 年度 21 年度
3.1 研究目的・意義
核融合炉の第一壁材料や発電用原子炉の圧力容器鋼は起動、停止を繰り返すと、熱応力により疲労する。また同時に中性子により照射されるため、照射下での疲労が起きる。本研究では、FNS を用いて照射下疲労試験を行った試料と、負荷を掛けない状態で照射した試料の内部組織を陽電子消滅寿命測定及び電子顕微鏡観察によって比較することにより、照射下疲
労の欠陥形成機構を解明することを目的とする。
3.2 研究方法
厚さ 0.1mm の Ni の引張試験用試料を作製し、ピエゾ素子を用いた疲労試験ステージに設置した。FNS で 1 週間、繰り返し荷重を掛けながら 1.5×10 4 dpa の 14MeV 核融合中性子照射を行った。試料には引張応力が加えられた状態で、振幅が 0.05%の繰返歪みを毎秒 1 回の割合で与えた。同様の疲労試験を照射なしでも行った。その後、京都大学原子炉実験所において陽電子消滅測定と透過型電子顕微鏡観察を行い、照射の有無による点欠陥形成の違いとその時の焼鈍挙動を調べた。電子顕微鏡での焼鈍温度は 423K、573K、723K である。焼鈍時間
は 1 時間である。
3.3 研究成果
図 1 及び 2 に室温で 14MeV の核融合中性子照射しながら 1 サイクル/s の周期で繰返荷重を与えた時の陽電子寿命値と転位組織の焼鈍挙動を示す。図 3 及び４は未照射下で 1 サイクル
/s の周期で繰返荷重を与えた時の陽電子寿命値と転位組織の焼鈍挙動である。照射の有無に関わらず、いずれの試料も焼鈍前は 170 180ps 程度の寿命値であり、主に単空孔が形成していた。しかし、焼鈍挙動をみると、照射下疲労された試料には単空孔が 250℃の焼鈍まで残っていたのに対し、非照射下での疲労された試料では 100℃における焼鈍で寿命値が 150ps程度となり、転位にトラップされた原子空孔の寿命値が得られた。疲労試験においては、転位同士の切り合いでしか点欠陥が形成されないため、主に転位近傍に原子空孔が形成され、100℃で転位にトラップされたと考えられる。照射下では転位近傍だけではなく、転位のない場所においても点欠陥が形成する。そのため、原子空孔が活発に移動をはじめる 300℃まで単空孔が存在していたと考えられる。
また、過去の研究における同程度の照射量の試料と比較して疲労の有無の影響を調べたと
ころ、疲労下での照射の方が原子空孔集合体の形成が抑制されていた。これは疲労によって導入される転位の影響であると考えられる。
照射の有無に関わらず引張歪が加えられた状態での疲労になるため、転位組織は単純引張の場合にも見られるセル組織が形成されていた。今後、今回の試料と同じ引張歪を与えて、繰返荷重を加えない場合と比較して、疲労の有無による転位セル構造の違いを調べる必要がある。

-7-

Long lifetime
Intensity (%)

JAEA-Review 2010-042

100
80
60
40
20
0

Fatigued Ni with Irradiation

Lifetime (ps)200
Mean Life time
Short Life timeLong Life time

150
100
50
0

0

100 200 300 400 500
Annealing temperature （℃）

600

図 1. FNS を用いた 14MeV の核融合中性子照射下で、1 サイクル/ｓの周期で室温において疲
労試験を行った試料の陽電子消滅寿命の 2 成分解析の結果

Non-anneal

423K anneal

573K anneal

723K anneal

図 2. FNS を用いた 14MeV の核融合中性子照射下で、1 サイクル/ｓの周期で室温において疲
労試験を行った試料の透過型電子顕微鏡観察結果-8-

Long lifetime
Intensity (%)

JAEA-Review 2010-042

100
80
60
40
20
0

Fatigued Ni without Irradiation

Lifetime (ps)200

Mean Life time
Short Life timeLong Life time

150
100
50
0

0

100 200 300 400 500
Annealing temperature （℃）

600

図 3. 未照射下で、1 サイクル/ｓの周期で室温において疲労試験を行った試料の陽電子消滅寿命の2 成分解析の結果

Non-anneal

423K anneal

573K anneal

723K anneal

図 4. 未照射下で、1 サイクル/ｓの周期で室温において疲労試験を行った試料の透過型電子顕微鏡
観察結果

-9-

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転位組織は焼鈍によっては大きな変化は見られなかった。透過型電子顕微鏡観察結果では焼鈍温度により転位密度が異なるが、これは試料の厚さが各試料によって異なるためである。
また、未照射での疲労の方が転位密度が高く見えるが、これは疲労を与える前の引張量が未照射の方が高かったためだと考えられる。陽電子消滅実験で捉えられていた微小な原子空孔
集合体は電子顕微鏡観察では捉える事が出来なかった。バルク照射であることと照射量が少ないことが原因であると考えられる。
3.4 まとめおよび今後の予定
陽電子消滅寿命測定の結果から、照射下疲労では非照射下での疲労に比べて単空孔が高温まで残った。同照射量で疲労の有無の影響を調べたところ、疲労下での方が点欠陥集合体の形成が抑制された。ある程度までなら導入される転位は点欠陥のシンクとして働き、良い影響を与える。電子顕微鏡観察の結果から、疲労により転位のセル組織が形成された。今回の焼鈍温度範囲では、転位のセル構造の変化はみられなかった。また、積層欠陥四面体などの微小な原子空孔集合体も観察することができなかった。今後、KUR での照射下疲労との比較と核融合炉候補材料での照射化疲労について調べていく予定である。
本共同研究に関する成果リスト[1]
佐藤紘一、井上和也、義家敏正、徐虫し、若井栄一、沓掛忠三、落合謙太郎「核融合中性子と核分裂中性子を照射した金属材料の損傷構造の比較」第 24 回プラズマ・核融合学会、2007 年 11 月 27 日.
[2]
K. Sato, K. Inoue, T. Yoshiie, Q. Xu, E. Wakai, C. Kutsukake, K. Ochiai, 13th International
Conference on Fusion Reactor Materials, 2007 年 12 月 11 日.
[3]
K. Sato, K. Inoue, T. Yoshiie, Q. Xu, E. Wakai, C. Kutsukake, K. Ochiai, J. Nucl. Mater.
386-388 (2009) 203.

- 10 -

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4. ELM とダイバータ関連ビーム照射による材料挙動の解明
研究代表者：糟谷紘一（レーザー総研・応用ながれ研）
原子力機構担当者：鈴木 哲、江里幸一郎、榎枝幹男、秋場真人、井澤研究協力者（機構以外の協力者）：小澤翔（東工大、東芝）、中井貞雄、乗松孝好（阪大）
靖和、古河裕之、島田義則（レーザー総研）、佐藤守彦（群大）、田邉哲朗（九大）、石原和仁（コムス）
研究期間：平成 18 年度 21 年度
4.1 研究目的・意義
JT-60SA, ITER 並びに原型炉装置に伴うプラズマ壁相互作用研究の重要課題の１つに、ELMによるダイバータ挙動の解明がある。本研究では、那珂研究所電子ビーム装置（JEBIS）による試験片照射を行い、ELM によるダイバータ表面の損傷など、ITER ダイバータ開発に必須の関連諸データを蓄積することを研究目的とした。より将来的には、応用ながれ研究所（横浜、群馬、大阪）と群馬大のイオンビーム装置やレーザー装置を用いて、電子ビームを含む同一サンプルへの重複照射を行い、より複雑な照射条件下での諸試験片応答解析を実施したい。
4.2 研究方法と研究成果始めに照射した材料は、等方性黒鉛、炭素複合材（CFC）、タングステンの３種であった。
照射時の真空度は 2x10-2Pa、照射電子ビームの加速電圧、加速電流、持続時間は、それぞれ、65kV、2.00A、1ms（または 1.5ms）であった。また、電子ビームによる材料表面上への熱負荷をカロリメータにより、同時測定した（960-200MW/m2）。同一箇所への、照射回数を 1, 4
（または 5）, 10, 20 と変えて照射した。照射により、クレーター状の表面損耗が発生する
ため、その表面状態の写真撮影や表面形状測定をした。後者の結果の代表的な例を図１に示
す。

700
600

C(1ms)

500
CFC(1ms)

400
300

CFC(1.5ms)

200
100

W（1ms)

0
1 発 5 発 10 発20 発
照射回数
図１

損耗厚さと照射回数の関係

形状測定ソフトウェアにより、XY 面上の任意直線に沿う表面深さ（Z 方向）情報を取得し、谷の最深部深さ（損耗厚さ）を評価した。縦座標が損耗厚さで、横座標が、同一箇所での電- 11 -

JAEA-Review 2010-042

子ビーム（多重）照射回数である。同図で、炭素複合材の場合には、照射持続時間が 1ms と1.5ms の両場合について示してある。但し、ここで、照射回数５以上の箇所で損耗厚さの値が逆転しているのは、ビーム照射強度（熱負荷値）の再現性が、必ずしも良くないことに起因していると推測されるが、詳細な解析・検討は、今後の課題である。損耗厚さの代わりに、損耗体積の評価結果も行った。さらに、赤外線カメラによる材料表面温度の同時測定により、表面温度の定性的変化を知ることができた。また、材料表面のラマン散乱測定やＸ線回折装
置などを行い、表面状態を調べた。
つぎに、ELM によるダイバータ表面への熱負荷評価を行った。参考文献（どの文献か特定してください）によると、ELM による熱負荷が原因で、ITER のカーボンダイバータ表面のアブレーションが発生する閾値は、Q△t-1/2=45MJm-2s-1/2 で計算することができる。ここで、Q はダイバータ
への ELM エネルギー密度[J/m-2]で、△t は、ELM のエネルギー付与持続時間[s]である。代表的な
持続時間３種類についての閾値 Q を、表１に示す。ELM の持続時間は、これまでの所、1ms 或いは 0.1ms 程度が考えられている。那珂研の JEBIS の最大熱負荷は、最短の照射時間 1ms の時、最大 1GW/m2 であるので、Q の値は 1MJ/m2 となる。したがって、JEBIS により、ELM 熱負荷模擬照射ができることがわかる。表中の持続時間 100ns は、通例の ELM の持続時間に比べて桁違いに短く、上式の閾値の式が、必ずしも適用できるとは限らないが、参考のため計算した。この持続時間を取り上げたのは、当グループの強力イオンビームの照射持続時間領域に対応しており、過去の同イオンビーム照射による表面損耗の閾値（実験値）と、ほぼ一致している。
表１

損耗発生に要する広範囲熱入力閾値
Δｔ

Q (エネルギー束)(入力時間幅)

単位 [MJ/m2]

単位 [J/cm2]

1ms

1.42

142

0.1ms

0.45

100ns

45
-2

1.42

1.42x10

さらに、上記の、照射持続時間 1-1.5ms の時のごく浅い表面アブレーション結果の不規則性のある部分の当否を再確認することも含んで、再実験を行った。ビーム加速電圧 65kV、ビーム電流 2.3A、のもとに、ビーム持続時間を 0.8ms、1.0ms、1.2ms と変化し、タングステ
ン試料をシングルショット照射した。照射後の表面形状測定より、外挿により表面損耗開始の閾値（ビーム付与エネルギー条件）を推定することができた。その結果を図２に示す。これらとは異なり、熱入力と熱放散が理想的と考えられる単一表面の照射とは別に、突合せサ
ンプル材料の境界部分の照射も試み、照射表面状態の写真撮影や表面（クレーター）形状測定を実施した。図３は、照射後表面の正面写真撮影結果である。また、平行して、タングス
テンとグラファイトの、2.3ms までの、より長持続時間電子ビームによる照射も試みた。図４は、表面深さ計測装置により、表面状態をより詳細に測定した結果である。図４の電子ビーム照射結果は、短時間幅ビーム照射の結果に比べて、クレーター深さが１桁程度深くなっている。また、クレーター形状は一様ではなく、クレーター外周（円環）部に、溶融後のタングステンが再凝固した盛り上がり部分も観測された。

- 12 -

ク レーター凹部深さ[ミ クロ ン]

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10 0

50

0

0

1

2

ビーム持続時間幅 [ms]図２ 損耗発生閾値付近の電子ビーム持続時間幅変化に伴うクレーターの凹部深さ変化

単一試料

突合せ試料

図３

照射後タングステンの表面写真- 13 -

JAEA-Review 2010-042

図４

長時間幅ビーム照射時に発生するＷクレーターの形状測定例

4.4 まとめ
JEBIS 装置を用いて、ELM によるダイバータ損耗などを含む、異常熱入力に伴う諸材料表面損耗の模擬実験を実施した。電子ビーム高・熱負荷条件を種々に変化し、各種材料の損耗量（概略値）
を得ることができた。損耗開始の閾値（電子ビーム入力条件）の推定が可能になり、その方法が、ELM を伴う MFE の領域に留まらず、IFE も含む、より広範囲の核融合炉壁相互作用の研究に応用可能であることを示した。
単一表面に加えて、突合せ境界部を有する試料表面の照射後表面詳細計測も行った。図２の損耗深さデータのフィッティングにより、ビーム持続期間幅の損耗閾値は 0.73ms となり、カーボンの場合の前頁数式中の 45 は、タングステンの場合に約 270（参考値）となった。すなわち、タングステンはカーボンに比べて、約 6 倍（参考値）大きな閾値を有することが判った。今後の計画としては、電子ビームの、より高い時間・空間分解照射再現性を実現し、試料表面の高速度発光分析などを併用して、さらに精度の高い照射実験結果を出すことがある。また、群馬大学と応用ながれ研究所へ移設した関連実験装置の再稼動を、できるかぎり
早期に実現し、電子ビーム、イオンビーム、レーザー光を用いた、より進化した炉壁応答関連研究を実施する。

- 14 -

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本共同研究に関する成果リスト[1]
Koh.Kasuya, S.Ozawa , T.Norimatsu, S.Nakai, S.Suzuki, K.Esato, M.Enoeda, M.Akiba,
W.Mroz, T.Renk and M.Sato et al., “Summary of the plasma facing surface material
ablations with high-flux pulsed particle beams, UV laser”, 5th IAEA Technical Meeting on“Physics and Technology of Inertial Fusion Energy” 24-26 March 2010 Vienna, Austria, (inprint) (2010).
[2]
Koh.Kasuya, S.Ozawa, T.Norimatsu, S.Nakai, S.Suzuki, K.Esato, M.Enoeda, M.Akiba,
W.Mroz, T.Renk and M.Sato, “Analyses of liquid wall responses against the high flux fusion
products”, IAEA Research Coordinated Meeting of Coordinated Research Project on“Pathways to Energy from Inertial Fusion: an Integrated Approach”, 22-24 March 2010,
IAEA's Headquarters in Vienna, Austria, (in print) (2010).
糟谷紘一ほか、”標的爆縮に起因する慣性核融合炉壁からの放射とその標的注入スキ[3]ームならびに炉システムに及ぼす影響”、平成２１年度大阪大学レーザーエネルギー学研究センター共同研究報告書、平成２２年３月.
[4]
K.Kasuya et al., “First Wall Ablations with High-Flux Pulsed Particle Beams, UV Laser
Lights and X-rays for Nuclear Fusion Energy Reactor Design Base”, 2010 Eni Award(Recommended and Applied, no selection as final winner) (2009-2010).
[5]
K.Kasuya, S.Ozawa, S.Suzuki, K.Esato, M.Akiba, W.Mroz, A.Prokopiuk, M.Sato,
K.Shimoda, T.Norimatsu, M.Nakai, K.Nagai, T.Ohshige, H.Furukawa, “Applications ofLaser and Particle Beam Apparatuses to Fusion Reactor Plasma Facing Future ResearchWorks”, Proceedings of 4th IAEA Technical Meeting on Physics and Technology of IFE
Targets and Chambers, Kobe, Japan, September 13, 2007, CD-ROM Distribution (2008).
糟谷紘一ほか、”標的爆縮に起因する慣性核融合炉壁からの放射とその標的注入スキ[6]ームならびに炉システムに及ぼす影響”、平成２０年度双方向（核融合科学研究所・
大阪大学レーザーエネルギー学研究センター）共同研究報告書、平成２１年１月.
[7]
K.Kasuya, S.Ozawa, S.Suzuki, K.Esato and M.Akiba, “Material Surface Ablation with
ELM-like E-Beam Thermal Load”, Proceedings of the 22nd IEEE/NPSS Symposium on
Fusion Engineering, CD-ROM Distribution (2007).
[8]
K.Kasuya, S.Ozawa, S.Suzuki, K.Esato and M.Akiba, “Simulation Experiments for Divertor
Ablation with ELM-like Electron Beams”, Japan-US Workshop on Heat Removal andPlasma Materials Interactions for Fusion, Fusion High Power Density Components andSystem, and IEA Workshop on Solid Surface Plasma Facing Components, Proceedings of theJapan-US Workshop on Heat Removal and Plasma Materials Interactions for Fusion, Fusion
High Power Density Components and System, and IEA Workshop on Solid Surface PlasmaFacing Components (2007).

- 15 -

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5. マイクロ波ロケットの性能向上に向けた研究
研究代表者：小紫公也（東京大学大学院新領域創成科学研究科）
原子力機構担当者：坂本慶司
研究協力者（機構以外の協力者）：山口敏和（東京大学大学院新領域創成科学研究科）
研究期間：平成 19 年度 21 年度
5.1 研究目的・意義
現在世界で主力の打ち上げロケットは、ペイロード 1 キログラム当り 85 万円かかる。この
高コストの原因は、打ち上げ時に自重の 9 割にも及ぶ大量の燃料を抱えて飛び上がらなければならない点にある。その一方で、太陽発電衛星やスペースコロニーなどの大型宇宙施設の建設が計画されているが、これらの計画は打ち上げコストが現在の 10 分の１に下がらないと実現不可能と言われている。本研究では、マイクロ波ビームで遠隔に推進エネルギーを供給することで打ち上げ時の重量を劇的に減じ、打ち上げにかかるコストを現在の百分の一のオーダーまで下げることを目指している。
そこで我々が提案しているのが「マイクロ波ロケット」である。エネルギー源を機体に搭載する必要がなく、また大気中では空気を推進剤として用いるので、燃料をほとんど搭載する必要がなく、ビーム発振基地の建設が済めばコストはほぼ電気代のみとなる。打ち上げ回数が増えるほど一回あたりの打ち上げコストが低減できるシステムとして期待されており、世界各国の研究者がその性能を競っている。地上のビーム発振基地から照射される電磁波ビームを機体で受け、大気が急激に加熱されることにより生じる衝撃波を機体で受けて推進力を得るものであるが、ミリ波ビーム発振器として、現在国際熱核融合実験炉(ITER)の加熱・電流駆動システムとして開発が進むメガワット級ジャイロトロンを利用しようという点に独創性があり、それゆえ技術的および経済的実現可能性が格段に高いのが特徴である。
本研究期間では，マイクロ波ロケットの高性能化（高推力化・高効率化）とともに，打ち上げに必要となる大電力ミリ波の長距離ビーム伝送技術に関する研究を行った。
5.2 研究成果
5.2.1 マイクロ波ロケットの高性能化（高推力化・高効率化）と打ち上げデモンストレーション
振り子を利用した推力測定スタンドの開発を行った。従来の実験に比べ、推進器とビームとのアライメント修正などが不要で、効率的に測定を行うことが出来るようになった。この推力測定スタンドを利用し、ミリ波ビームのパワー密度と雰囲気圧力をパラメータとして、それぞれのパラメータに最適な推進機長を求めることに成功し、その最適条件下での推進性能（推力電力比）を求めたのが図１である。このマップにより、様々なビーム条件に対して最適な推進機長、あるいはパルス長さを与えることが可能となった。
また、繰り返しパルス照射下にて打ち上げのデモンストレーションを行い、約 120 グラムの推進機モデルを 1.2 メートルの高さまで持ち上げることに成功した。
（図 2）このときの推力は約 2 ニュートンで、質量の大きな物体を持ち上げることのできるほどの力が出せること
をわかりやすく示すことができた。

- 16 -

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Cm[N/MW]600

Microwave Power [kW/cm^2]
図１

図２

0.5

0.3

105
90
75
60
45
30
15
0.1

0.9

0

0.7

1.3

200

1.1

400

Ambient Pressure [atm]推進性能マップ

打ち上げデモンストレーション

5.2.2 大電力ミリ波の長距離ビーム伝送技術に関する研究
マイクロ波ビームの長距離空間伝送技術の実証を行った。長距離伝送にはマイクロ波のビーム径を拡大する必要があるが、送電側でパラボラミラーを用いてビーム径を広げ、受電側
で同じくミラー系を用いて元の径に戻してから推進力を得る実験を行い、５メートル以上離れた場所でも十分な推進力を発生し続けることができた。本技術は、将来の大電力無線エネ
ルギー伝送の可能性を示唆するものでもある。

- 17 -

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5.4 まとめ
１）広いパラメータ領域で推力電力比 400N/MW が達成できることがわかった。その際に最適なマイクロ波パルス幅も算出することが可能である。
２）約 120 グラムのロケットモデル(2003 年度のデモと比べて 10 倍の重さ)の打ち上げに成功した。
３）10 メートルの平行ビーム空間伝送を可能にするミラー系を構築し、5 メートル以上離れたところでプラズマ着火、推進力の発生に成功した。
5.5 今後の予定
計算上は、現在のジャイロトロンを用いて１キログラムのモデルを持ち上げることが可能である。この重さのモデルを 5 メートルから 10 メートルの高さに持ち上げるための推進器（特に吸気系）の改良と光学系の軽量化が課題である。
本共同研究に関する成果リスト[1]
Y. Oda et al., Journal of Space Technology and Science, 22, 2(2007) 30-36.
[2]
Y. Oda et al., Journal of Propulsion and Power, Vol.25, No.1 (2009) 118-122.
[3]
Y. Oda, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 48 (2009) 116001.
[4]
Y. Oda, et al., 27th International Symposium on Space Technology and Science, Tsukuba,
Japan, 2009.7.5-12.
[5]
Y. Oda, et al., The 34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz
Waves, Busan, Korea, 2009.9.21-25.
[6]
T. Yamaguchi, et al., 60th International Astronautical Congress, Daejeon, Korea,
2009.10.12-16.
[7]
T. Yamaguchi, et al., 6th International Symposium on Beamed Energy Propulsion, Scottsdale,
Arizona, U.S., 2009.11.1-5- 18 -

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Lift-off法によるダイヤモンド自立膜の製作
長所: 基板結晶の再利用

Cイオン、3MeV、2×1016個/cm2→ 基板結晶個体差の排除、
高品質基板、
オフ角制御基板の再利用

H2+CH4プラズマ

短所: イオン照射による結晶性への影響ダイヤモンド基板

イオンは表面から1.6μmの位置で停止

CVDダイヤモンド合成→ これまでの所大きな影響は無し

基板の再利用イオン注入層のエッチング

イオン注入による基板表面へのダメージの可能性あり

試作したダイヤモンド検出器
試料

膜厚
(mm)

CH4/H2

基板温度
(℃)

圧力
(Torr)

ΔE/E(電子)#1 (AIST120823)

0.095

10%

900

160

#2 (AIST290519)

0.08

10%

940

160

#3 (AIST280730)

0.2

10%

940

#4 (AIST290708)

0.1

10%

910

#5 (AIST290722)

0.4

10%

930

#6 (E6単結晶)

0.5

―

―

―

2.83%

2.43%

200(4k)エレメント6製#7 (HU025)

0.08

10%

900

160

15.7%

6.7%

150(1.88k)

北大合成

#2

#1

#6

ΔE/E
(正孔)

印加電圧/電界(V)/(V/cm)

備考

4.4%

0.73%

200(21k)

同一基板使用13%

1.0%200(25k)

160

15%

3.3%

100(5k)

160

感度有

4.5%

40(4k)

160

21.7%

13.2%

250(6.25k)

#4

#3

#7

- 21 -#5

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国際単位系（SI）
表１．SI 基本単位
SI 基本単位

基本量

名称
記号
長
さメ ートル m
質
量 キログラム kg
時
間秒s
流ア ンペア A
電
熱力学温度 ケ ル ビ ン K
ル mol
物 質 量モ光
度 カ ン デ ラ cd

表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例
SI 基本単位
組立量
名称
記号
面
積 平方メートルm2
体
積 立法メートルm3
速 さ ， 速 度 メートル毎秒m/s
加速度 メートル毎秒毎秒
m/s2
波
数 毎メートルm-1
密 度 ， 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル
kg/m3
面
積
密
度 キログラム毎平方メートル
kg/m2
比
体
積 立方メートル毎キログラム
m3/kg
電
流
密
度 アンペア毎平方メートル
A/m2
磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル
A/m
(a)
量 濃度
， 濃 度 モル毎立方メートル
mol/m3
質量
濃度 キログラム毎立法メートル
kg/m3
輝
度 カンデラ毎平方メートル
cd/m2
1
屈
折
率 (b) （数字の） １(b)（数字の） １1
比 透 磁 率

乗数
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
101

活

性 カタール

kat

d

Ｚ
Ｅ

10-2

セ ン チ
ミ
リ

c
m

ペ
テ

タ
ラ

Ｐ
Ｔ

µ
n

ギ
メ

ガ
ガ

Ｇ
Ｍ

マイクロ
ノ
10-9 ナコ
10-12 ピ
10-15 フェムト

キ
ロ
ヘ ク ト
デ
カ

ｋ
ｈ

ト
10-18 ア
10-21 ゼ プ ト
10-24 ヨ ク ト

a
z
y

da

d
°
’

10-3
10-6

p
f

1 d=24 h=86 400 s
1°=(π/180) rad1’=(1/60)°=(π/10800) rad1”=(1/60)’=(π/648000) rad”ha 1ha=1hm2=104m2
L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3t
1t=103 kg

秒
ヘクタール
リットル
トン

表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で表される数値が実験的に得られるもの
名称
記号
SI 単位で表される数値
1eV=1.602 176 53(14)×10-19J

電 子 ボ ル ト
ダ ル ト ン
統一原子質量単位eVDa
u

1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg
1u=1 Da天

ua

1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m

文

単

位

表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
バー
ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa
水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133.322Pa

s-1 mol(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや
コヒーレントではない。
(b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。
実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明示されない。
(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。
(d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。
(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。
(f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。
(g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。

表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例
SI 組立単位
組立量
SI 基本単位による
名称
記号
表し方
-1
粘
度 パスカル秒
Pa s
m kg s-1
力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル
Nm
m2 kg s-2
表面
張力 ニュートン毎メートル
N/m
kg s-2角
速度 ラジアン毎秒
rad/s
m m-1 s-1=s-1
角
加速度 ラジアン毎秒毎秒
rad/s2
m m-1 s-2=s-2
熱 流 密 度 , 放 射 照 度 ワット毎平方メートル
kg s-3
W/m2
熱 容 量 , エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン
J/K
m2 kg s-2 K-1
比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎キログラム毎ケルビン J/(kg K)
m2 s-2 K-1
比 エ ネ ルギ ー ジュール毎キログラム
J/kg
m2 s-2
熱伝
導率 ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1
体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3
m-1 kg s-2
電界の強さ ボルト毎メートル
V/m
m kg s-3 A-1
電荷密
度 クーロン毎立方メートル C/m3
m-3 sA
表面
電
荷 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA
電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA誘
電率 ファラド毎メートル
F/m
m-3 kg-1 s4 A2
透磁率 ヘンリー毎メートル
H/m
m kg s-2 A-2
モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル
J/mol
m2 kg s-2 mol-1
モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1
照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム
C/kg
kg-1 sA
吸収線
量率 グレイ毎秒
Gy/s
m2 s-3放射
強度 ワット毎ステラジアン
W/srm4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3
放射輝
度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3
酵 素 活 性濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3
m-3 s-1 mol

記号

ゼ
タ
エ ク サ

日
度
分

表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位
SI 組立単位
組立量
他のSI単位による SI基本単位による
名称
記号
表し方
表し方
（ｂ）
平
面
角 ラジアン(ｂ)
rad
m/m
1
（ｂ）
2/ 2
立
体
角 ステラジアン(ｂ) sr(c)
1
m m
周
波
数 ヘルツ（ｄ）
Hz
s-1
力
ニュートン
N
m kg s-2
圧力
応
力 パスカル,Pa
m-1 kg s-2
N/m2
エ ネ ル ギ ー , 仕 事 , 熱 量 ジュールJNm
m2 kg s-2
仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット
WJ/s
m2 kg s-3
電
荷
電気量 クーロン,
CsA
電 位 差 （ 電 圧 ） , 起 電 力 ボルト
VW/A
m2 kg s-3 A-1
静電
容量 ファラドF
C/V
m-2 kg-1 s4 A2
電
気
抵
抗 オーム
Ω
V/A
m2 kg s-3 A-2
コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス
S
A/V
m-2 kg-1 s3 A2
磁
束 ウエーバWb
Vs
m2 kg s-2 A-1
磁
束
密
度 テスラ
T
Wb/m2
kg s-2 A-1
イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリーH
Wb/A
m2 kg s-2 A-2
セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ)℃K
光
束 ルーメンlm
cd
cd sr(c)
2
照
度 ルクス
lx
lm/m
m-2 cdBqs-1
放 射 性 核 種 の 放 射 能 （ ｆ ） ベクレル（ｄ）
吸収線量, 比エネルギー分与,
グレイ
Gy
J/kg
m2 s-2カーマ
線量当量, 周辺線量当量, 方向
Sv
J/kg
m2 s-2シーベルト（ｇ）
性線量当量, 個人線量当量
素

表５．SI 接頭語
記号 乗数
接頭語
Ｙ
シ
10-1 デ

表６．SIに属さないが、SIと併用される単位
名称
記号
SI 単位による値
分
min 1 min=60s
時h
1h =60 min=3600 s（a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度（substance concentration）ともよばれる。
（b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのことを表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。

酸

接頭語
ヨ
タ

オングストローム
海
里
バ
ー
ン

Å
Ｍ

１Å=0.1nm=100pm=10-10m
１M=1852m

b

ノ
ネ
ベ

ト
パ
ル

kn
Np
Ｂ

１b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2
１kn=(1852/3600)m/s

ル

dB

ッ
ー

デ

ジ

ベ

SI単位との数値的な関係は、対数量の定義に依存。

エ

表９．固有の名称をもつCGS組立単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
ル
グ erg 1 erg=10-7 J

ダ
ポ

イ
ア

ス
ス

ト ー ク
チ
ル

フ
ガ

ォ

ン dyn 1 dyn=10-5N
ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s
ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1
ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2
ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx
ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ｪ ルガ
ウス
エルステッド（ ｃ）

Mx
G
Oe

1 Mx = 1G cm2=10-8Wb
1 G =1Mx cm-2 =10-4T
1 Oe (103/4π)A m-1（c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「は対応関係を示すものである。

キ
レ
ラ

名称
ュ
リ
ン

レ
ガ

ト

表10．SIに属さないその他の単位の例
記号
SI 単位で表される数値
ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq

ゲ

ン

ン R
ド rad
ム rem
マ γ

1 R = 2.58×10-4C/kg
1 rad=1cGy=10-2Gy
1 rem=1 cSv=10-2Sv
1γ=1 nT=10-9T
1フェルミ=1 fm=10-15m

フェルミ
メートル系カラット

1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg

気

ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa
圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

ロ

リ

ー

cal

ク

ロ

ン

µ

ト
標

準

カ
ミ

大

」

1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J（｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー）

1 µ =1µm=10-6m（第8版，2006年改訂）

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