Development of an areal density imaging for boron and other elements

ホウ素等の面密度イメージング技術開発

土川 雄介 ; 甲斐 哲也   ; 阿部 雄太  ; 及川 健一   ; Parker, J. D.*; 篠原 武尚   ; 佐藤 一憲 

Tsuchikawa, Yusuke; Kai, Tetsuya; Abe, Yuta; Oikawa, Kenichi; Parker, J. D.*; Shinohara, Takenao; Sato, Ikken

中性子断面積の大きいホウ素の面密度分布を、エネルギー分析型中性子イメージングにより取得する方法を開発した。一般に、中性子感度が非常に高い元素の測定では、元素量が多くなると中性子の自己遮蔽効果が無視できず、定量的な測定が困難になる。この効果を回避するために、既知の断面積データを用いたエネルギースペクトル解析を試み、J-PARCの物質・生命科学実験施設において、定量的な二次元イメージング像の取得を実証した。本発表では、一例として福島第一原子力発電所のシビアアクシデントの研究において得られた模擬溶融試験体デブリの測定結果を紹介する。この取り組みは、溶融過程における制御棒からのホウ素の挙動を調査するものである。ホウ素の中性子断面積は、広い範囲で中性子エネルギーの平方根に反比例し、模擬燃料集合体に含まれる他の物質とは大きく異なる。試料の中性子透過率を中性子イメージング検出器で測定し、二次元的なホウ素の面密度分布を得た。同様に、鉄やジルコニウム等比較的感度の低い他元素の面密度分布も導出することを試みた。

We developed a method to obtain the areal density distribution of boron, which has a large neutron cross section, by means of an energy resolved neutron imaging. Commonly in a measurement of elements with very high neutron sensitivity, the quantitative measurement becomes more difficult with the amount of element due to the neutron self-shielding effect. To avoid this effect, an energy-resolved method using known cross section data was attempted, and a quantitative imaging of such elements was demonstrated at the MLF of J-PARC. This presentation introduces a measurement of melted simulated-fuel assemblies obtained in the research of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant after the severe accident. Energy-dependent neutron transmission rates of the samples were measured by a neutron imaging detector, and were analyzed to obtained the areal density of boron at each position.