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粒子状溶融燃料デブリに対する中性子共鳴濃度分析法開発に関する進展

Recent progress in research and development on the neutron resonance densitometry for particle-like debris of melted fuel

原田 秀郎 ; 北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文; 高峰 潤; 呉田 昌俊; 飯村 秀紀; 瀬谷 道夫; Becker, B.*; Kopecky, S.*; Mondelaers, W.*; Schillebeeckx, P.*

Harada, Hideo; Kitatani, Fumito; Koizumi, Mitsuo; Tsuchiya, Harufumi; Takamine, Jun; Kureta, Masatoshi; Iimura, Hideki; Seya, Michio; Becker, B.*; Kopecky, S.*; Mondelaers, W.*; Schillebeeckx, P.*

福島第一原子力発電所の事故のような事象で発生する粒子状の溶融燃料デブリに含有される核物質を定量可能とするために、中性子共鳴濃度分析法を提案し、技術開発を進めている。中性子共鳴濃度分析法とは、中性子共鳴透過分析法と中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法を組合せたものである。中性子共鳴透過分析法により、U及びPu同位体の定量を行い、その解析で必要となる溶融燃料デブリ含有物質(ボロンや鉄等)を中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法により同定するものである。中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法を高い放射能を含有するサンプルの分析に適用可能とするために、革新的$$gamma$$線スペクトロメータ概念を提案した。本手法の有効性を確認するため、モンテカルロシミュレーションによる研究、及びEU/JRC/IRMMの中性子TOF研究施設GELINAを用いた実験研究を実施している。本発表では、分析原理,研究計画,最新の研究成果について、総括的に報告する。

Neutron resonance densitometry (NRD) has been proposed to quantify nuclear materials in particle-like debris of melted fuel formed in severe accidents of nuclear reactors such as Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants. NRD is a method combining NRTA (neutron resonance transmission analysis) and NRCA (neutron resonance capture analysis). It relies on neutron TOF (time of flight) technique using a pulsed white neutron source. The use of a special $$gamma$$-ray spectrometer for NRCA and an evaluation of the achievable accuracy are discussed. The discussion is based on results of Monte Carlo simulations combined experimental data from measurements carried out at GELINA. In this contribution, progress made in the development of NRD for the characterization of nuclear materials mixed with highly radioactive nuclides is presented, together with the basic concept and principles.

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