中性子を用いたホウ素定量測定とホウ化物識別

Quantitative measurement of boron and boride identification using neutron beam

土川 雄介 ; 甲斐 哲也   ; 阿部 雄太  ; 大石 佑治*; Sun, Y.*; 及川 健一   ; 中谷 健 ; 佐藤 一憲 ; Joseph, P.*; 松本 吉弘*

Tsuchikawa, Yusuke; Kai, Tetsuya; Abe, Yuta; Oishi, Yuji*; Sun, Y.*; Oikawa, Kenichi; Nakatani, Takeshi; Sato, Ikken; Joseph, P.*; Matsumoto, Yoshihiro*

福島第一原子力発電所の廃炉に伴い、炉心内部に残留するホウ素やホウ化物の定量分析、及びホウ素化合状態の同定が一つの重要な調査項目となっている。J-PARC/MLFにおいて純ホウ素や、ホウ化ジルコニウム,ホウ化鉄をはじめとしたホウ化物試料に中性子を照射し、透過率測定並びに発生した478keV即発ガンマ線を用いたホウ素定量精度について、中性子エネルギー分析型測定を行い評価した。またホウ化物毎の即発ガンマ線のエネルギー幅を用いた化合物の同定可能性を調査した。金属,非金属ホウ化物ではそれらの即発ガンマ線ドップラー幅に顕著な違いが見られた一方で、ホウ化ジルコニウムとホウ化鉄では幅の違いが微小であった。ガンマ線エネルギースペクトル解析でこれら金属ホウ化物の違いを詳細に測定し評価した。最後に、エネルギー分析型二次元検出器を用いた二次元並びに三次元定量測定に向けた取り組みについて、現状の実験、解析結果を簡単に紹介する。

In the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP), the quantitative analysis of residual boron and borides in the reactor core and the identification of boron compound states are one of the important issues to be investigated. In this presentation, we report on the neutron energy-resolved analysis of boron samples irradiated with neutrons at J-PARC/MLF. We also investigated the possibility of identifying the compounds using peak broadening of the prompt gamma rays for each boride. The prompt gamma-ray peak-widths of metallic and non-metallic borides were significantly different from each other, while those of zirconium boride and iron boride were slightly different. The differences between these metal borides were measured and evaluated in detail by gamma-ray energy spectrum analysis. Finally, we will briefly introduce the current experiments and analysis results of our efforts toward two- and three-dimensional quantitative measurements using energy-analyzed two-dimensional detectors.