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論文

Dynamical response of transition-edge sensor microcalorimeters to a pulsed charged-particle beam

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I.-H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 31(5), p.2101704_1 - 2101704_4, 2021/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.71(Engineering, Electrical & Electronic)

超伝導転移端センサー(TES)マイクロ熱量計は、優れたエネルギー分解能と高い効率を持った、加速器施設での実験に理想的なX線検出器である。高強度パルス荷電粒子ビームを用いたTES検出器の性能を研究するために、日本の陽子加速器研究施設(J-PARC)でパルスミュオンビームを用いてX線スペクトルを測定した。X線エネルギーの実質的な時間的シフトがパルスミュオンビームの到着時間と相関していることを発見した。これは、最初のパルスビームからのエネルギー粒子の入射によるパルスパイルアップによって合理的に説明された。

論文

Deexcitation dynamics of muonic atoms revealed by high-precision spectroscopy of electronic $$K$$ X rays

奥村 拓馬*; 東 俊行*; Bennet, D. A.*; Caradonna, P.*; Chiu, I. H.*; Doriese, W. B.*; Durkin, M. S.*; Fowler, J. W.*; Gard, J. D.*; 橋本 直; et al.

Physical Review Letters, 127(5), p.053001_1 - 053001_7, 2021/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:78.48(Physics, Multidisciplinary)

超伝導遷移エッジ型センサーマイクロカロリメーターを用いて、鉄のミュー原子から放出される電子$$K$$X線を観測した。FWHMでの5.2eVのエネルギー分解能により、電子特性$$K$$$$alpha$$および$$K$$$$beta$$X線の非対称の広いプロファイルを約6keVの超衛星線$$K$$$$alpha$$線とともに観察することができた。このスペクトルは、電子のサイドフィードを伴う、負ミュオンと$$L$$殻電子による核電荷の時間依存スクリーニングを反映している。シミュレーションによると、このデータは電子$$K$$殻および$$L$$殻の正孔生成と、ミュオンカスケードプロセス中のそれらの時間発展を明確に示している。

論文

MOX燃料施設における眼の水晶体の線量評価の現状と課題

山崎 巧; 高田 千恵; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

保健物理, 52(3), p.167 - 170, 2017/09

2011年4月、国際放射線防護委員会(ICRP)は、組織反応に関する声明(ソウル声明)の中で、作業者の水晶体の等価線量限度を現在の年間150mSvから大きく引き下げ、5年間平均で年間20mSvかつ単一年度で50mSvを超えないことと勧告した。これにより、海外でも自国の法令へこの新しい水晶体等価線量限度の取り入れに関する様々な検討がなされている。今後わが国でもこの新しい線量限度の法令取り入れについての検討が実施されることが予想される。これまで、国内の水晶体線量の測定・評価の現状については、IVR(interventional radiology)に係る医療従事者及び患者についての報告などが出されているが、原子力施設の放射線業務従事者の実態をまとめたものは少ない。そこで本稿では、日本原子力研究開発機構(JAEA)核燃料サイクル工学研究所のプルトニウム・ウラン混合酸化物燃料製造技術開発施設及び再処理施設プルトニウム転換技術開発施設における水晶体の被ばく線量管理に係る測定の現状と課題を整理した結果を報告する。

論文

The Evaluation of the 0.07 mm and 3 mm dose equivalent with a portable beta spectrometer

星 勝也; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.070009_1 - 070009_6, 2016/11

市販のスペクトロメータを使用して、いくつかのベータ核種についてスペクトルを測定した。得られたスペクトルの形状は理論値とよく一致した。パルス波高分布にエネルギーごとのICRP74の換算係数を乗じて、任意の深さの線量当量を評価した。スペクトルから評価した線量当量は線量率基準とよく一致した。

論文

Structural analysis for assembly by integrating parts

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫*; 鶴田 理*; 沢 和弘; 飯垣 和彦

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07

機械製品は、その大小や複雑さによらず少なくとも二つ以上の部品から組立てられており、原子力発電所などは1000万以上の部品からなる構造物である。本論では、その構成部品を集積してアセンブリ構造の解析方法論について報告する。集積された部品を有限要素解析しようとすると、部品間の合わさる部分の有限要素分割数が合わず、節点や要素が不連続な状態となり、一般には連続体として計算ができなくなる。これを回避する方法として、六面体の有限要素を結合する技術を開発した。これにより従来の自動要素分割手法等でも困難であったアセンブリ構造物の有限要素解析を可能とした。

論文

大型プラントの次世代耐震シミュレーション

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫; 鶴田 理; 沢 和弘; 飯垣 和彦

ターボ機械, 42(5), p.332 - 338, 2014/05

原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションの研究開発では、強固な産学官連携体制の下、大型プラントのものづくりで必要とされる、実験では不可能な詳細かつ一体的な耐震シミュレーション技術(あるがままシミュレーション技術)を研究開発し、開発した技術の機能確認と動作検証及び具体事例への適用実験を行う。これにより、原子力施設等の大型プラントにおいて設計用基準地震動に対する安全余裕を一層合理的に設定する方法の確立に貢献していくとともに、安心・安全社会の構築に資することを目標としている。現在までに「京」の4096ノードまでを使い100ケース以上の解プロダクション・ランとして、感度解析などを実施してきたので、その事例も報告する。

論文

Real-time X-ray diffraction of metastable phases during solidification from the undercooled LuFeO$$_{3}$$ melt by two-dimensional detector at 1 kHz

Kumar, M. V.*; 栗林 一彦*; 長汐 晃輔*; 石川 毅彦*; 岡田 純平*; Yu, J.*; 依田 眞一*; 片山 芳則

Applied Physics Letters, 100(19), p.191905_1 - 191905_4, 2012/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:8.97(Physics, Applied)

制御された酸素分圧$$P$$o$$_{2}$$下での過冷却LuFeO$$_{3}$$融体から形成される準安定相のその場観察による同定を、放射光光源におけるX線回折測定によって行った。1kHzの高速イメージングシステムによって、$$P$$o$$_{2}$$が1$$times$$10$$^{3}$$PaでのLu$$_{3}$$Fe$$_{2}$$O$$_{7}$$及びLuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$相の単一リカレッセンス中のそれぞれの相の生成と成長を実時間で観察することができた。LuFeO$$_{3}$$系で観察された準安定相の回折パターンはLu-Fe-O系で報告されている準安定及び安定相のものと矛盾しない。

論文

Observation of fast positron diffraction from a Si(111)7$$times$$7 surface

河裾 厚男; 深谷 有喜; 林 和彦; 前川 雅樹; 石本 貴幸*; 岡田 漱平; 一宮 彪彦*

Materials Science Forum, 445-446, p.385 - 389, 2004/02

これまで、われわれは反射高速陽電子回折における全反射と一次ブラッグピークの存在を実証した。しかしながら、最構成表面に付随する分数次回折点の観測には至っていなかった。そこで、Si(111)7$$times$$7を用いて陽電子回折実験を行った。その結果、陽電子回折図形における1/7から3/7の分数次ラウエ帯の存在を発見した。さらに、鏡面反射点の入射視射角依存性(ロッキング曲線)を決定し、アドアトムによる陽電子の非弾性散乱に起因する構造を見いだした。従来の電子回折実験で決められている原子配置と吸収ポテンシャルを使用すると、実験結果が再現されないことから、これらのパラメータを変更する必要があることが判明した。

論文

Si(111)-7$$times$$7 surface probed by reflection high-energy positron diffraction

河裾 厚男; 深谷 有喜; 林 和彦; 前川 雅樹; 岡田 漱平; 一宮 彪彦

Physical Review B, 68(24), p.241313_1 - 241313_4, 2003/12

 被引用回数:25 パーセンタイル:72.83(Materials Science, Multidisciplinary)

本論文では、よく収束された20keVの陽電子ビームを用いたSi(111)-7$$times$$7再構成表面からの初めての陽電子回折の結果について報告する。1/7次から3/7次の陽電子回折パターンが明瞭に観測された。全反射ロッキング曲線を動力学回折理論によって解析したところ、表面付着原子(アドアトム)が積層欠陥層から約1.52$AA $の位置にあることが明らかになった。これは、従来の理論値よりも大きな値であり、アドアトムが真空側に大きく変位していることを示している。

論文

低減速スペクトル炉の設計研究

大久保 努; 岩村 公道; 山本 一彦*; 岡田 祐之*

日本機械学会第8回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.571 - 574, 2002/00

これまで培われてきた軽水炉技術をベースとしつつ、1を越える高転換比の達成が可能な水冷却炉である低減速スペクトル炉の概念設計研究を進めている。これまでに1以上の高転換比と負のボイド反応度係数を達成可能な炉心概念を構築するとともに、炉心性能の向上に加え、プルトニウム多重リサイクル性の検討や制御棒計画の立案等の炉心概念の詳細な検討を進めて来た。その結果、低除染再処理を想定した多重リサイクルが可能であることや、超扁平二重炉心に対しても、炉心各部の出力を安全に制御することが可能であることを確認した。

論文

Critical heat flux experiment for Reduced-Moderation Water Reactor (RMWR)

呉田 昌俊; 秋本 肇; 山本 一彦*; 岡田 祐之*

Proceedings of International Congress on Advanced Nuclear Power Plants (ICAPP) (CD-ROM), 7 Pages, 2002/00

低減速スペクトル炉の炉心は、三角格子状の稠密な燃料棒配列であり、BWR型炉は高ボイド率条件で運転する特徴を有する。このため冷却限界の評価、すなわち熱的成立性の検証が重要な課題であった。そこで、BWR型低減速炉スペクトル炉の除熱限界を評価する目的で限界熱流束実験を実施した。本報では、質量速度等パラメータが限界出力に及ぼす影響と、熱設計に用いてきた限界出力計算式の評価結果に関して報告する。本限界熱流束実験により、燃料棒間ギャップが1.0mmである稠密炉心における質量速度,入口水温,出口圧力,そして径方向熱流束比の限界クオリティに及ぼす影響が明らかとなった。また、熱設計に用いてきた限界出力計算式(Arai式)が保守的に評価し、炉心熱設計が妥当であることを検証した。

論文

Advanced concept of Reduced-Moderation Water Reactor (RMWR) for plutonium multiple recycling

大久保 努; 竹田 練三*; 岩村 公道; 山本 一彦*; 岡田 祐之*

Proceedings of International Conference on Back-End of the Fuel Cycle: From Research to Solutions (GLOBAL 2001) (CD-ROM), 7 Pages, 2001/09

1.0以上の高転換比と負のボイド反応度係数を達成する低減速スペクトル炉(RMWR)と称する新型水冷却炉を提案している。現在、上記の2つの設計目標を満足する幾つかの概念が提案されているが、これまで、核分裂生成物やマイナー・アクチニドを含まない燃料を対象として設計評価を行ってきた。本論文においては、高速増殖炉(FBR)に対して提案されている様な低い除染係数を有する先進再処理法の下でのプルトニウムの多重リサイクルに対して、低減速スペクトル炉心の成立性を検討しその確認を行った。

口頭

$$^{241}$$Am-Li線源と重水を利用した減速中性子校正場の構築

星 勝也; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

no journal, , 

原子炉施設や輸送キャスク周囲で観測されるスペクトルは、熱中性子から数100keVまで広いエネルギー範囲にわたり、ISO 8529等で標準化されている$$^{241}$$Am-Beや$$^{252}$$Cfの中性子スペクトルとは大きく異なる。本研究では、$$^{241}$$Am-Liが$$^{241}$$Am-Beや$$^{252}$$Cfに比べて低い中性子エネルギーをもつ点に着目し、重水と組み合わせることで、原子炉施設等の中性子スペクトル場を模擬できる校正場を構築する。減速材の寸法を決定するためモンテカルロ粒子輸送計算コードを用いた計算を実施した。半径が50$$sim$$200mmの重水球を考え、中心に$$^{241}$$Am-Li線源を置いた。熱中性子フルエンスの割合を調整するため、厚さ5$$sim$$20mmのアクリル殻を表面に取り付けた。計算結果を基にSUS304製の円筒タンク(高さ300mm、内径50mm、外径268mm、重水厚さ105mm)を製作し、重水を充てんした。また、外側に取り外し可能な厚さ15mmのアクリル円筒を用意した。ボナー球スペクトロメータを用いて、校正場の中性子スペクトルを測定した。平均エネルギー、平均換算係数はそれぞれ35keV、28pSv cm$$^{2}$$で、原子炉施設等の特徴とよく一致した。

口頭

$$beta$$線3mm線量当量の測定方法と水晶体の防護策の検討,2; TLDによる測定

山崎 巧; 滝本 美咲; 菅 巧; 星 勝也; 吉田 忠義; 高田 千恵; 辻村 憲雄; 岡田 和彦; 石川 久

no journal, , 

原子力機構核燃料サイクル工学研究所では、$$^{90}$$Sr-$$^{90}$$Y $$beta$$線による眼の水晶体の等価線量を評価する場合、作業者の胸腹部等に着用した個人線量計から算出した70$$mu$$m線量当量を実験的に決定した係数を用いて3mm線量当量に換算する。ただし、作業者が呼吸保護の目的で着用した防護具(全面マスク)による遮へい効果は考慮されていない。したがって、水晶体の等価線量は現在過大評価されていると考えられる。そこで、小形のTLD線量計と頭部ファントムを用いる実験により、現在使用している防護具についての$$beta$$線遮へい効果を調べた。さらに、TMI事故の復旧作業中に実施された水晶体の防護対策(全面マスク+防護メガネの併用)による防護効果についても同様に調べた。

口頭

$$beta$$線3mm線量当量の測定方法と水晶体の防護策の検討,1; サーベイメータによる測定

滝本 美咲; 山崎 巧; 今橋 淳史; 星 勝也; 川崎 位; 吉田 忠義; 高田 千恵; 辻村 憲雄; 岡田 和彦; 石川 久

no journal, , 

原子力機構核燃料サイクル工学研究所では、セル内での機器点検・補修作業などにおいて$$beta$$線による被ばくがある。これまでの経験から、この被ばく線量レベルは、(1)体幹部の70$$mu$$m線量当量で数mSv程度であり、眼の水晶体の等価線量限度に比べて十分に小さいこと、(2)こうした作業では内部被ばく防止のための顔全体を覆う呼吸保護具(全面マスク)によって眼が防護される。このため、水晶体の等価線量は、胸部(又は頚部)に取り付けた個人線量計の指示値をもとに、マスクによる遮へい効果等を考慮することなく評価されてきた。しかしながら、この方法は、線量を過大に記録することになり、線量限度に近づくような高線量の被ばくが想定される状況下では適切とは言えない。そこで、$$^{90}$$Sr-$$^{90}$$Y$$beta$$線による高線量被ばくの想定のもと、水晶体の等価線量に対応する3mm線量当量の適切な測定方法について検討するともに、呼吸保護具の$$beta$$線遮へい効果を実験的に検証する。

口頭

使用済核燃料輸送キャスク周辺の中性子スペクトルを模擬した校正場の構築

星 勝也; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

no journal, , 

厚い鋼鉄で遮蔽される原子炉施設や輸送キャスクの周囲において、観測されるスペクトルは、熱中性子から数100keVまで広いエネルギー範囲にわたり、ISO 8529等で標準化されている$$^{241}$$Am-Beや$$^{252}$$Cfの中性子スペクトルとは大きく異なる。本研究では、$$^{241}$$Am-Liが$$^{241}$$Am-Beや$$^{252}$$Cfに比べて低い中性子エネルギーをもつ点に着目し、重水と組み合わせることで、原子炉施設等の中性子スペクトル場を模擬できる校正場を構築する。減速材寸法を決めるため、モンテカルロ粒子輸送計算コードを用いた計算を実施した。半径が50$$sim$$200mmの重水球を考え、中心に$$^{241}$$Am-Li線源を置いた。熱中性子フルエンスの割合を調整するため、厚さ5$$sim$$20mmのアクリル殻を表面に取り付けた。中心から$$^{7}$$Li($$alpha$$,n)反応による中性子を発生させた。計算結果を基にSUS304製の円筒タンク(高さ300mm、内径50mm、外径268mm、重水厚さ105mm)を製作し、重水を充てんした。外側に取り外し可能なアクリル円筒(内径270mm、外径300mm)を用意した。ボナー球スペクトロメータを用いて、校正場の中性子スペクトルを測定したところ、平均エネルギー、平均換算係数はそれぞれ38keV、32pSv cm$$^{2}$$で、原子炉施設等の中性子スペクトルの特徴とよく一致した。

口頭

核燃料サイクル工学研究所Cf-252中性子線源の更新に伴う中性子放出率の決定

星 勝也; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 西野 翔; 岡田 和彦

no journal, , 

核燃料サイクル工学研究所計測機器校正施設は、中性子校正場のCf-252中性子線源の減衰に伴い、新しい線源を購入した。旧線源は、国家計量標準研究所においてマンガンバス法による放出率の校正を受けていた。今回の更新にあたり、ボナー球や可搬型ロングカウンタを用いた測定によって放出率を決定することを試みた。ボナー球検出器等を用いて、放出率が既知の旧線源と未知の新線源について測定した結果、得られた計数率の比から放出率は1.48$$times$$10$$^{8}$$s$$^{-1}$$(不確かさ2.8%(k=2))と求められた。また、校正済み可搬型ロングカウンタを用いて、線源の中性子フルエンス角度分布を測定した。全立体角にわたる積分から求めた中性子放出率は、前述の測定によって決定した値とよく一致した。

口頭

核燃料サイクル工学研究所Cf-252中性子線源の更新作業

星 勝也; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 土子 泰弘*; 須藤 雄大*; 岡田 和彦

no journal, , 

核燃料サイクル工学研究所計測機器校正施設では、線量計の校正及び特性試験のため、公称放射能999MBqのCf-252線源を所有している。線源は、受入れから10年以上が経過し、試験に必要な線量率の確保が困難となった。そこで、新たに公称放射能999MBqの線源を購入し、平成27年2月17日に交換作業を実施した。研究所では、中性子による外部被ばく線量の記録レベルを0.2mSvと定めている。作業計画の立案にあたっては、記録レベルを十分に下回るよう留意した。被ばく線量の推定にあたっては、作業者の腕や器具の長さ、遮蔽体の有無、作業時間等を考慮した。これらの検討結果は、特殊放射線作業計画書として取りまとめられ、所内の放射線管理部門、放射線取扱主任者及び安全衛生主任者の確認・審査を受けた。作業前に、模擬線源を使用した訓練を実施し、作業における問題点を洗い出した。被ばく線量を測定するため、作業者はTLDとEPDを着用した。作業区域の中性子線及び$$gamma$$線の周辺線量当量率を測定するため、レムカウンタ及び電離箱式サーベイメータを設置した。上記対策により、作業者の計画外の被ばく、負傷及び汚染等の事故を起こすことなく、安全に作業を完遂することができた。

口頭

皮膚汚染における線量評価法の検討; 様々な汚染サイズに対する端窓GM管の計数率とVARSKINの活用

吉田 忠義; 星 勝也; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

no journal, , 

再処理施設などにおいて体表面汚染が生じた場合、その汚染のレベルによっては$$^{90}$$Sr+$$^{90}$$Yや$$^{137}$$Csなどの$$beta$$線放出核種による皮膚の外部被ばく線量(以下、皮膚線量と示す。)を評価する必要が生じる。そこで、端窓形GM管を用いた実験及びVARSKINを用いた計算から、様々な汚染面積に対するGM管の計数率と皮膚線量率との関係について調査し、皮膚汚染における線量評価法について検討した。

口頭

$$^{241}$$Am-Li重水減速場のスペクトル評価

星 勝也; 西野 翔; 吉田 忠義; 辻村 憲雄; 岡田 和彦

no journal, , 

厚い鋼鉄によって遮蔽される原子炉施設や輸送キャスク周辺の中性子場を模擬するため、核燃料サイクル工学研究所計測機器校正施設(ICF)では、$$^{241}$$AmLi線源を使用した速中性子場及び重水・アクリル減速場を構築した。本研究では、MCNPを用いた計算シミュレーション及びボナー球検出器を用いた測定によって$$^{241}$$AmLi減速場の中性子フルエンススペクトルを評価した。試験にはICF及び原子力科学研究所放射線標準施設(FRS)のボナー検出器を使用した。MCNPの計算値とICFボナー球の測定値を比較すると、スペクトルの形状や各エネルギービンのフルエンス率はよく一致した。また、ICFとFRSのボナー球の測定結果を比較すると(FRS/ICF)、フルエンス率は8%、周辺線量当量率は3%以内で一致した。異なる研究グループによって、独自に応答関数が評価された検出器で測定した結果が、互いに一致したことは、ICFのボナー球で評価したスペクトルが妥当であることを示している。

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