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土屋 晴文; 藤 暢輔; 大図 章; 古高 和禎; 北谷 文人; 前田 亮; 米田 政夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(11), p.1301 - 1312, 2023/11
被引用回数：1 パーセンタイル：72.91(Nuclear Science & Technology)An integrated active neutron non-destructive analysis (NDA) system, Active-N, was developed to gain knowledge of active neutron NDA techniques that are applicable to measurements of nuclear materials in highly radioactive nuclear fuels. Active-N, equipped with a D-T neutron generator, combines three complementary active neutron NDA techniques: Differential Die-away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA). In this paper, we provide an overview of Active-N and then demonstrate that the compact NRTA system in Active-N can quantify nuclear materials. Monte Carlo simulations were conducted to determine the design of the compact NRTA system including a moderator, flight tubes, and a detector shield. To investigate how accurately the compact NRTA system determines areal densities in a sample, measurements were performed with a Pu pellet-type sample as well as metallic plate samples of In and Ag. The experimental areal densities of 
Pu, 
In and 
Ag were consistent with those calculated for the individual nuclei. These results show that it is feasible to develop a compact NRTA system capable of determining the contents of nuclear materials in nuclear fuels. This research was implemented under the subsidy for nuclear security promotion of MEXT.
藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生
Proceedings of INMM & ESARDA Joint Virtual Annual Meeting (Internet), 8 Pages, 2021/08
Since neutrons have exceptional ability to penetrate high-density materials and can induce fission, they are used in non-destructive analysis such as, Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA) and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA). The different analytical methods give us complementary information, which are particularly useful for the quantification of Special Nuclear Materials in highly radioactive nuclear materials, including spent fuel. The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission are collaborating to develop an active neutron NDA system for nuclear non-proliferation and nuclear security. In the second phase of the project, an integrated active neutron NDA system: Active-N which enables the simultaneous measurements of DDA, PGA and NRTA has been developed. The DDA detects fission neutrons, and it can determine small amounts of the fissile mass. PGA is utilized for the quantification of neutron absorber and particularly useful for the detection of explosives. NRTA can be used to quantify almost all medium and high-Z elements and considered as one of the most accurate NDA. In this presentation, we will provide an overview of Active-N and report the recent experimental results. This research was implemented under the subsidy for nuclear security promotion of MEXT: Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.
for production of 
Tc radioactive isotope末松 久幸*; 佐藤 壮真*; 中山 忠親*; 鈴木 達也*; 新原 晧一*; 南口 誠*; 土谷 邦彦
Journal of Asian Ceramic Societies (Internet), 8(4), p.1154 - 1161, 2020/12
被引用回数：3 パーセンタイル：17(Materials Science, Ceramics)
Moと
Tc核医学の製造として、照射ターゲットを製造するために三酸化モリブデン(MoO)ペレットが、一段および二段の加圧法によりパルス電流焼結で行われた。二段加圧法による550
Cでの相対密度は93.1%、一段加圧法による相対密度は76.9%であった。試料の温度は、パンチに熱電対を挿入することで直接測定した。二段加圧法により、ほぼ同じ金型でも試料温度は一段加圧法よりも高くなった。これは、電圧波形と電流波形から、2段階加圧法により試料の導電率が増加し、試料温度と相対密度が上昇すると考えられた。二段加圧法により、リサイクルされた粗粒
Mo濃縮MoO粉末から低温でも高密度ターゲットを製作できる見通しを得た。
藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生
Proceedings of INMM 60th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2019/07
Nuclear material accountancy plays a key role in nuclear safeguards and security. The collaboration between the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission aims to develop an active neutron NDA system for Special Nuclear Materials (SNM) and Minor Actinides (MA) in highly radioactive nuclear materials. Several active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma-ray Analysis (DGA) have been developed. The different methods can provide complementary information. In the first phase of the project, we developed a combined NDA system, which enables the simultaneous measurements of DDA and PGA. The DDA technique can determine very small amounts of the fissile mass. PGA is valuable for the measurement of light elements. In the second phase, we will continue to conduct additional research to improve the methodology and develop a new integrated NDA system which can use for NRTA as well as DDA and PGA. In this presentation, we will provide an overview of the project and report the recent results, especially the design of new integrated NDA system. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.
藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生; Heyse, J.*; Paradela, C.*; et al.
Proceedings of INMM 59th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2018/07
Nuclear material accountancy is of fundamental importance for nuclear safeguards and security. However, to the best of our knowledge, there is no established technique that enables us to accurately determine the amount of Special Nuclear Materials (SNM) and Minor Actinides (MA) in high radioactive nuclear materials. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission Collaboration Action Sheet-7 started in 2015. The purpose of this project is to develop an innovative non-destructive analysis (NDA) system using a D-T pulsed neutron source. Active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma-ray Analysis (DGA) have been studied and developed. The different methods can provide complementary information which is particularly useful for quantification of SNM and MA in high radioactive nuclear materials. The second phase of the project has started. In the second phase, we will continue to conduct additional research to improve the methodology and develop an integrated NDA system. This presentation gives an overview of the project and the NDA system and reports the recent results. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.
土屋 晴文; 北谷 文人; 前田 亮; 藤 暢輔; 呉田 昌俊
Plasma and Fusion Research (Internet), 13(Sp.1), p.2406004_1 - 2406004_4, 2018/02
近年、核セキュリティや核不拡散の分野において核燃料中の核物質を非破壊で測定する重要性が増している。その目的に叶う技術として、中性子共鳴透過分析法(NRTA)がある。NRTAは、パルス中性子ビームを測定試料に照射し、試料から透過してくる中性子を計測することにより、試料の分析を行う。NRTAの基となっている測定技術は、高い精度が要求される核データの測定に長年使われており、確立された技術である。しかし、現状のNRTA測定システムは、強力な中性子ビームを生み出すために規模の大きな電子線加速器を用いなければならず、核燃料の測定が必要とされる施設に組み込むことは容易ではない。この問題を解く一つの鍵は、NRTAシステムに組み込まれる中性子発生源をできるだけ小さくし、NRTAシステムを小型化することである。そこで我々は2つのタイプの小型中性子源を考えている。一つは、10
secの中性子パルス幅を有するD-T中性子発生管を使うもので、もう一つは1secという短いパルス幅を持つ小型電子線加速器を用いるものである。本発表では、NRTA測定の原理や小型NRTAシステムの概要を紹介するとともに、DT中性子発生管と小型電子線加速器を用いた場合について、NRTA測定で得られる透過中性子スペクトルを数値計算により導出し、比較する。その比較を基に、核燃料中の核物質の測定に中性子ビームのパルス幅がどのように影響を与えるのかについて議論する。
藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 呉田 昌俊; 小泉 光生; 瀬谷 道夫; et al.
EUR-28795-EN (Internet), p.684 - 693, 2017/00
In 2015, Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission collaboration started to develop an active neutron non-destructive assay system for nuclear nonproliferation and nuclear security. To the best of our knowledge, no adequate technique exists that allows us to determine the amount of special nuclear materials and minor actinides in high radioactive nuclear materials, such as spent fuel, transuranic waste, etc. The collaboration aims at contributing to the establishment of an innovative NDA system using a D-T pulsed neutron source for various applications. We utilize several active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma Spectroscopy (DGS). All of these techniques have advantages and disadvantages. The different methods can provide complementary information which is particularly useful for nuclear nonproliferation and nuclear security. In this project, we have developed a combined NDA system, which enables the measurements of DDA and PGA, at NUclear fuel Cycle safety Engineering research Facility (NUCEF) in JAEA. In this presentation, we will introduce our project and report the recent progress of developments, especially in NRTA, DDA and PGA.
土屋 晴文; 北谷 文人; 前田 亮; 呉田 昌俊
Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 6 Pages, 2016/07
近年、核保障措置や核セキュリティの観点から、使用済み燃料や次世代のMA-Pu燃料、燃料デブリ中の核物質を非破壊により測定する重要性が増している。その重要性に叶う非破壊分析技術の一つに中性子共鳴透過分析法[Neutron Resonance Transmission Analysis(NRTA)]がある。NRTAは中性子飛行時間測定技術に立脚した技術で、精密さが要求される核データ測定に長年、使われている。実際、核物質の定量にNRTAが有効であることは、これまでの原子力機構とJRCとの共同実験により示されている。ゆえに、NRTAは現在の核不拡散・核セキュリティ分野の必要性にまさに叶うと考えている。しかしながら、今までのNRTA装置は大型の電子線加速器施設を利用しているため、汎用性に欠ける一面があった。そこで、われわれはD-T管(パルス幅10マイクロ秒、平均最大強度
から
n/s)を利用した小型NRTA装置のプロトタイプの開発に着手した。本発表では、プロトタイプ装置の概要と、プロトタイプ装置の使用済み核燃料やMA-Pu燃料に対する適用性を数値計算により評価した結果を報告する。また、将来的には小型電子線加速器を用いたNRTA装置を開発することを視野に入れており、小型電子線加速器を用いたNRTA装置の性能についても議論する。
pellets for Mo-99 production, 2西方 香緒里; 石田 卓也; 米川 実; 加藤 佳明; 黒澤 誠; 木村 明博; 松井 義典; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 藤原 靖幸*; et al.
KURRI Progress Report 2014, P. 109, 2015/07
JMTRを用いた産業利用の一環として、医療診断用アイソトープであるTcの親核種である(n,
)法を用いたMoの製造を計画している。日本はこのMoを全量海外からの輸入に依存しているため、JMTRを用いたMo国産化製造に関する技術開発を行っている。本研究では、高密度MoOペレットを京都大学にあるKURで中性子照射し、JMTRホットラボにおいてMoから核変換により生成したTcを溶媒抽出法により抽出し、得られたTcの回収率評価及び品質検査を行った。この結果、溶媒抽出法によるMo/Tc製造工程を実証するとともに、得られたTc溶液の品質が基準値を満足するものであることを明らかにした。
pellets for Mo-99 production西方 香緒里; 石田 卓也; 米川 実; 加藤 佳明; 黒澤 誠; 木村 明博; 松井 義典; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 藤原 靖幸*; et al.
KURRI Progress Report 2013, P. 242, 2014/10
JMTR再稼働後の産業利用の拡大の一環として、JMTRを用いた(n,)法によるMo-99/Tc-99m(Mo/Tc)製造技術開発を行っている。本研究では、照射ターゲットとなる高密度MoOペレットについて、KURを用いた予備照射試験を行い、Mo-99(Mo)生成量の評価及び照射特性を調べた。その結果、Mo生成量は、全中性子エネルギーを考慮することにより、精度のよい評価が可能であること、24時間照射したMoOペレットは、未照射と比べ粒子径が約3倍に成長すること及び本照射量では結晶構造に変化がないことを確認した。
久語 輝彦; 石川 眞; 長家 康展; 横山 賢治; 深谷 裕司; 丸山 博見*; 石井 佳彦*; 藤村 幸治*; 近藤 貴夫*; 湊 博一*; et al.
JAEA-Research 2013-046, 53 Pages, 2014/03
JAEA-Research-2013-046.pdf:4.42MB
本報告書は、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故の収束に貢献することを目的として、日本原子力研究開発機構と日立GEニュークリア・エナジーが、2011-2012年度の2年間にわたって共同で実施した研究の成果をまとめたものである。本研究ではまず、現状の福島第一原子力発電所において再臨界に到るシナリオを検討した。引き続いて、そのシナリオに応じた投入反応度及び反応度フィードバックメカニズムをモデル化して、シビアアクシデント後の原子力発電所における再臨界事象を評価できる手法を開発し、汎用炉心解析システムMARBLE上で稼働する臨界事故シミュレーションツールPORCASとして整備した。さらに、このPORCASを用いて、福島第一原子力発電所における代表的な再臨界シナリオの挙動解析を行い、この結果を用いて被ばく線量を評価することにより、公衆への影響の程度を概算した。
掛井 貞紀*; 木村 明博; 新関 智丈*; 石田 卓也; 西方 香緒里; 黒澤 誠; 吉永 英雄*; 長谷川 良雄*; 土谷 邦彦
Proceedings of 6th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-6) (Internet), 7 Pages, 2013/10
JMTR再稼働後の産業利用の拡大の一環として、診断用医薬品として使用されているTcの親核種であるMo国産化のための技術開発を進めている。国産のMo製造方法として、JMTRでは放射性廃棄物の低減と製造工程が容易である(n,)法を提案している。しかしながら、比放射能の高いMoを製造するためには、高価な濃縮MoO粉末が必要であること、さらに、Moの生成の際に使用されたMo吸着剤が廃棄物として大量に発生するといった課題がある。そこで、資源の有効利用と放射性廃棄物の低減を目指し、モリブデンリサイクル技術開発に着手した。本研究では、照射済MoOを用い、使用済Mo吸着剤の再利用、新品Mo吸着剤及び使用済Mo吸着剤からのMo回収試験を行った。この結果、Mo回収率95%以上であり、Mo吸着剤のリサイクル及び使用済PZCからのMo回収が可能であることが証明された。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 山内 邦仁; 島田 勝弘; 寺門 恒久; 松川 誠; 長谷川 満*; 湊 恒明*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.9501405_1 - 9501405_5, 2012/06
被引用回数：4 パーセンタイル：29.2(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導コイルの開発において、ターン間絶縁の耐電圧特性は重要な設計パラメータである。しかし実機コイルのターン間電圧は、電源の電圧変動やコイル内の共振現象により、理想的に電圧が分布した場合に比べ局所的にターン間電圧が高くなる危険性が指摘されている。そこで電源の電圧変動を評価するためJT-60SAと同等の大型電源であるJT-60Uの電源電圧測定を実施した。また、コイル内の共振現象を把握するため、EF4ダミーパンケーキを用いた共振特性試験及び数値解析によりEFコイルの共振特性を評価した。これらの結果、実際のターン間電圧は理想的な電圧分布から大きく外れないことが確認できた。
坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05
日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。
木津 要; 土屋 勝彦; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 星 亮; 濱口 真司*; 布谷 嘉彦; 吉田 清; 松川 誠; 柳 長門*; et al.
Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.1058 - 1062, 2009/06
被引用回数：12 パーセンタイル：62.36(Nuclear Science & Technology)JT-60SA装置のEFコイルの最大運転電流と最大経験磁場は、20kA, 6.2Tである。EFコイル導体はSS316LジャケットのNbTiケーブル・イン・コンジット型導体である。導体の性能を確認するために、サンプル導体を製作し、コイルの運転条件における分流開始温度(
)の測定を行った。その結果、20kAにおける、導体のの劣化は0.01
0.08K程度であり、導体構造と製作方法による性能の大きな劣化は観測されず、実機導体設計の妥当性を確認できた。また、標準運転シナリオにおける運転電流・運転温度と試験結果との比較を行い、1K以上の温度マージンがあることを確認した。
松川 誠; 菊池 満; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 林 孝夫; 東島 智; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井手 俊介; 石田 真一; et al.
Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.795 - 803, 2008/12
被引用回数：17 パーセンタイル：72.86(Nuclear Science & Technology)JT-60SAは、日欧の幅広いアプローチの下で建設する完全超伝導トカマク装置で、ITERや原型炉への貢献を目指している。2007年の両極の国会批准後、実質的には既に建設段階に移行している。JT-60SAは、既存の建屋,電源,プラズマ加熱装置,計測装置などの、JT-60U設備の最大限の有効利用が前提であり、完全に新作する主たる機器は本体装置のみである。最大プラズマは電流5.5MAで、プラズマ主半径3.06m,アスペクト比2.65,非円形度1.76,三確度0.36である。最大プラズマ加熱入力41MW,プラズマ電流のフラットトップ時間は100秒間である。本論文では、トカマク装置本体だけでなく、プラズマ加熱装置や遠隔保守装置の設計などについても言及するとともに、EUとの技術的な議論を踏まえて行った超伝導導体に関する最近の設計変更案などを紹介し、装置の全体像を明らかにする。
木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 枝谷 昌博; 市毛 寿一*; 玉井 広史; 松川 誠; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Muzzi, L.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.212 - 215, 2008/06
被引用回数：19 パーセンタイル：67.07(Engineering, Electrical & Electronic)JT60SAの中心ソレノイド(CS), 平衡磁場(EF)コイルの最大経験磁場と最大電流値は、それぞれ9T-20kA, 6.2T-20kAである。CS導体は、JK2LB鋼コンジットのNbSn導体である。また、EF導体はSS316LN鋼コンジットのNbTi導体である。CS, EFコイルはパルス運転するコイルであり、熱負荷として交流損失が大きい。また、一部のEFコイルには、遮蔽性能が低いポート部を突き抜けてくる中性子による核発熱が存在する。さらに、ディスラプション時にも大きな交流損失が発生する。そこで、両導体には、圧力損失の低減と、大きな熱負荷に対して十分な温度マージンを確保するために、ケーブル内に中心スパイラルを導入した。また、以上の熱負荷が同時に発生した場合でも導体の温度が分流開始温度(Tcs)以下であることが必要であるが、熱負荷,経験磁場の分布は時間とともに大きく変化するため、1次元熱流体解析コードを用いて、運転温度と、最小クエンチエネルギーの解析を行った。その結果、これらのコイルは、想定される運転条件に対し、十分なTcsマージンと安定性を有することがわかった。
土屋 勝彦; 鈴木 優; 木津 要; 吉田 清; 玉井 広史; 松川 誠; Dolgetta, N.*; Portafaix, C.*; Zani, L.*; Pizzuto, A.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.208 - 211, 2008/06
被引用回数：7 パーセンタイル：42.45(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場(TF)コイル,7個のプラズマ平衡磁場(EF)コイル、そして4つのモジュールから成るセントラルソレノイド(CS)の各コイル系より構成され、TFコイルについては欧州が、EFコイルとCSについては日本が、それぞれ設計と製作を担当する。本講演では、各極で進められているマグネットシステムの設計活動の進捗状況について、応力解析の結果を中心に報告する。CSについては、導体のジャケット材にJK2LBを採用し、タイプレートを介して巻線全体を上下から挟むプレコンプレス構造の簡素化を図っているが、本解析によって、タイプレートをさらに軽量化できる見通しがついた。また、ジャケット材に発生する応力も、想定している18000サイクルの運転に耐えられることが明らかになった。その他のコンポーネントとして、TFコイルの支持脚並びにTFコイルケース上に設置されるEFコイル支持構造などについても評価し、現設計が成立すること、特にEFコイルについては減量化が可能であることを明らかにした。
吉田 清; 木津 要; 土屋 勝彦; 玉井 広史; 松川 誠; 菊池 満; della Corte, A.*; Muzzi, L.*; Turt
, S.*; Di Zenobio, A.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.441 - 446, 2008/06
被引用回数：23 パーセンタイル：71.77(Engineering, Electrical & Electronic)国際熱核融合実験炉(ITER)のサテライトトカマク装置として、現在のJT-60のトカマク本体を超伝導化する装置JT-60SAが、日本とEU間の共同プロジェクト「幅広いアプローチ」の中の「サテライトトカマク」プロジェクトとして合意された。JT-60SAで使用する超伝導コイルは18個のトロイダル磁場(TF)コイル,4個の中心ソレノイド(CS)モジュール,7個の平衡磁界(EF)コイルから構成される。TF容器は、TF巻線を収納するほか、すべてのコイルの荷重を支持する主要な構造体である。4個のCSモジュールは、タイプレートで一体化して、板バネでTF容器に取り付けられる。EFコイルはそれぞれが板バネでTF容器に取付けられる。CSの最大磁界は9TのためNbSn素線を用い、TFとEFコイルの最大磁界は6.5T以下であるのでNbTiを採用する。本論文は、JT-60SA用超伝導コイルの要求性能,使用環境と概念設計の概要について示す。
坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.
Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06
コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。
