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Feasibility study of PGAA for boride identification in simulated melted core materials

即発ガンマ線解析を用いた模擬溶融燃料棒サンプル中のホウ化物同定に関する研究

土川 雄介; 阿部 雄太 ; 大石 佑治*; 甲斐 哲也  ; 藤 暢輔  ; 瀬川 麻里子; 前田 亮; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 正英; 及川 健一; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 永江 勇二 ; 佐藤 一憲 

Tsuchikawa, Yusuke; Abe, Yuta; Oishi, Yuji*; Kai, Tetsuya; Toh, Yosuke; Segawa, Mariko; Maeda, Makoto; Kimura, Atsushi; Nakamura, Shoji; Harada, Masahide; Oikawa, Kenichi; Matsumoto, Yoshihiro*; Parker, J. D.*; Shinohara, Takenao; Nagae, Yuji; Sato, Ikken

福島原子力発電所の解体作業では、溶融した燃料棒に含まれるホウ素分布を事前に把握することが重要である。溶融燃料棒の模擬試験体を用意し、ホウ素やホウ化物の含有量を調査する研究が行われてきた。本研究では、その一環として中性子を用いたホウ素並びにホウ化物分布の測定技術開発を行った。ホウ素の中性子吸収に伴う即発ガンマ線を測定し、ホウ素量や二次元分布を測定した。また、n(B,$$alpha$$$$gamma$$)反応における478keV$$gamma$$線は、ホウ素の化合状態により、$$gamma$$線ピークの幅が変化することが知られている。このことを用い、特に溶融燃料棒周辺に存在することが予測されているZrBやFeBといったホウ化物の識別可能性について調査した。測定はJ-PARC/MLFのANNRI, NOBORU, RADENにて行った。これらの解析結果について報告する。

In the decommissioning of the Fukushima-Daiichi (1F) Nuclear Power Plant, it is essential to understand characteristics of the melted core materials. The estimation of boride in the real debris is of great importance to develop safe debris removal plans. Hence, it is required to investigate the amount of boron in the melted core materials with nondestructive methods. Prompt gamma-ray activation analysis (PGAA) is one of the useful techniques to determine the amount of borides by means of the 478 keV prompt gamma-ray from neutron absorption reaction of boron. Moreover, it is well known that the width of the 478 keV gamma-ray peak is typically broadened due to the Doppler effect. The degree of the broadening is affected by coexisting materials, and can be recognized by the width of the prompt gamma-ray peak. As a feasibility study, the prompt gamma-ray from boride samples were measured using the ANNRI, NOBORU, and RADEN beamlines at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Complex (J-PARC).

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