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論文

Characterization of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays of fuel debris

松村 太伊知; 奥村 啓介; 藤田 学*; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana, E. S.

Radiation Physics and Chemistry, 199, p.110298_1 - 110298_8, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110298
 被引用回数：1 パーセンタイル：29.26(Chemistry, Physical)

The characterization of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays from fuel debris differs from that of spent fuels evaluated to date, due to factors such as material composition and release of volatile fission products. In this work, in order to clarify the conditions under which the effect of bremsstrahlung compared to the total photons (bremsstrahlung and $$gamma$$-rays) in fuel debris is maximized, the average energies and dose rates from the energy spectra of bremsstrahlung and $$gamma$$-rays on the fuel debris surface were obtained using a Monte Carlo simulation. In the simulation, the average energies and dose rates were evaluated with consideration of the composition, size, fission product release, and retrieval time of the fuel debris. The simulation showed that the composition with the largest amount of change to the average total photons energy caused by bremsstrahlung was the molten fuel debris, and the composition with the maximum fraction of bremsstrahlung in the dose rate was the UO$$_{2}$$. The maximum value of the fraction of bremsstrahlung in the dose rate was evaluated to be about 17%. This work is expected to contribute to the prediction of the radiation characteristics of the fuel debris that will be retrieved from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in the near future.

論文

A Cubic CeBr$$_{3}$$ gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄子 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 971, p.164118_1 - 164118_8, 2020/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164118
 被引用回数：7 パーセンタイル：65.65(Instruments & Instrumentation)

Our work focused on the passive gamma-ray analysis (PGA) of the nuclear fuel debris based on measuring gamma rays with an energy greater than 1 MeV for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The PGA requires gamma-ray spectrometers to be used under the high dose rates in the FDNPS, then we fabricated a small cubic CeBr$$_{3}$$ spectrometer with dimensions of 5 mm $$times$$ 5 mm $$times$$ 5 mm, coupled to a Hamamatsu R7600U-200 photomultiplier tube (PMT). The performance at dose rates of 4.4 to 750 mSv/h in a $$^{60}$$Co field was investigated. The energy resolution (FWHM) at 1333 keV ranged from 3.79% to 4.01%, with a standard deviation of 6.9%, which met the narrow gamma decay spectral lines between $$^{154}$$Eu (1274 keV) and $$^{60}$$Co (1333 keV). However, the spectra shifted to a higher energy level as the dose rate increase, there was a 51% increase at the dose rates of 4.4 to 750 mSv/h, which was caused by the PMT gain increase.

論文

Evaluation of energy spectrum around structural materials in radiation environments

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

Radiation Physics and Chemistry, 166, p.108493_1 - 108493_9, 2020/01

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.108493
 被引用回数：2 パーセンタイル：23.63(Chemistry, Physical)

原子炉内のSUS等の構造材料は、電離放射線の環境に晒されるため腐食や劣化が起こる。材料の厚さが異なると周囲の線質が変化して腐食等の程度が変わると予測されるが、これまでの研究ではこの影響について検討されていない。そこで本研究では、水中のSUS304板の表側にガンマ及びベータ線源を置いた際の、板の表裏両側での二次放射線(光子、電子)のエネルギースペクトルを板の厚さ、並びに線源と板の間隔を変えて解析的に評価した。$$^{137}$$Csガンマ線の場合、板の厚さに対するスペクトルの依存性は裏側でより明確だった。$$^{90}$$Sr、$$^{90}$$Yベータ線の場合、スペクトルはガンマ線の場合と明らかに異なり、裏側では電子のスペクトルは光子より遥かに低下した。このように、スペクトルが入射放射線の種類、材料の厚さ、線源と板の間隔によってどのように変化するかを明らかにするとともに、入射放射線に対する二次放射線のエネルギー低下を議論した。

論文

Introduction to development of advanced safeguards and security NDA technologies by JAEA-ISCN

瀬谷 道夫; 呉田 昌俊; 曽山 和彦; 中村 仁宣; 原田 秀郎; 羽島 良一

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2014/07

原子力機構は保障措置及び核セキュリティのための、次の先進的な核物質非破壊測定の基礎技術開発プログラムを実施してきている。(1)ZnS/B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータによる$$^{3}$$He代替中性子検知技術、(2)中性子共鳴透過分析(NRTA)及び中性子共鳴捕獲分析(NRCA)の組み合わせによる中性子共鳴濃度分析法、(3)レーザー・コンプトン散乱$$gamma$$線(大強度単色$$gamma$$線)利用核共鳴蛍光NDA(1)は、供給不足が懸念される$$^{3}$$Heに代わるZnS/B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータ中性子検出器の開発であり、(2)は、粒子状溶融燃料などの測定対象物中の核物質同位体組成比測定NDA技術開発、(3)は、レーザー・コンプトン散乱により発生させたエネルギー可変の大強度の単色$$gamma$$線により引き起こすPu/U同位体の核共鳴蛍光反応を利用するNDAのためのプログラムである。この論文ではこれらについて紹介する。

報告書

Reliability assessment of high energy particle induced radioactivity calculation code DCHAIN-SP 2001 by analysis of integral activation experiments with 14MeV neutrons

甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 小迫 和明*; 高田 弘; 池田 裕二郎

JAERI-Research 2002-005, 65 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-005.pdf:2.75MB

14-MeV中性子を用いた積分放射化実験解析を通して、高エネルギー粒子誘導放射能計算コードDCHAIN-SP 2001の信頼性評価を行った。解析を行った実験は、原研FNSのD-T中性子源を用いて行われた(1) 核融合炉材料の崩壊$$gamma$$線測定実験,(2) 32種の核融合炉材料に対する崩壊熱測定実験,(3)水銀の積分放射化実験、の3件である。解析の結果、DCHAIN-SP 2001による計算は、(1)$$sim$$(3)の実験値をそれぞれ30%,20%,20%以内で予測することができた。Beteman方程式の解法アルゴリズム,及び20MeV以下の放射化断面積と付属の崩壊データについて適切であるという結論が得られた。

論文

An Experimental study on radiation streaming through a labyrinth in a proton accelerator facility of intermediate energy region

田中 進; 中島 宏; 坂本 幸夫; 中根 佳弘; 明午 伸一郎; 田中 俊一; 中村 尚司*; 高田 真志*; 黒沢 忠弘*; 平山 英夫*; et al.

Health Physics, 81(4), p.406 - 418, 2001/10

https://doi.org/10.1097/00004032-200110000-00005
 被引用回数：5 パーセンタイル：38.96(Environmental Sciences)

日本原子力研究所高崎研究所イオン照射研究施設において、68MeVの陽子で銅ターゲットを照射している照射室及び長さ29mの3脚迷路内の漏洩放射線測定実験を行った。実験では、中性子及び$$gamma$$線のエネルギースペクトル並びに線量当量率、中性子反応率を各種検出器及び線量計で測定した。中間エネルギー領域の陽子加速器施設の設計において、測定値は、照射室内の熱中性子束及び迷路内漏洩熱中性子の評価に経験式が応用可能であることを示した。測定データは、中性子捕獲反応による生成2次$$gamma$$線が支配的となっている迷路内の$$gamma$$線線量当量率の評価が必須であることを示唆している。

論文

Development of whole energy absorption spectrometer for decay heat measurement

前川 藤夫; 和田 政行*; 池田 裕二郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 450(2-3), p.467 - 478, 2000/08

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00301-6
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.13(Instruments & Instrumentation)

崩壊熱の新しい測定装置である「全エネルギー吸収スペクトロメータ」を開発した。これは1対の大型BGOシンチレータ(120mm$$phi$$$$times$$100)により、放射化した試料から放出される$$beta$$線と$$gamma$$線のエネルギーを100%に近い検出効率で測定するものである。スペクトロメータの性能を調べるために14-MeV中性子源を用いた実験を行った結果、1分から400日の幅広い冷却時間範囲において、およそ6~10%の精度で崩壊熱を測定することができた。この実験から、今回開発したスペクトロメータの高検出効率、耐高計数率性、高精度、広いダイナミックレンジ等の特徴が明らかになった。また、本スペクトロメータは原子核崩壊のQ値測定への応用が可能であることを示した。

報告書

Development of the DCHAIN-SP code for analyzing decay and build-up characteristics of spallation products

高田 弘; 小迫 和明*

JAERI-Data/Code 99-008, 87 Pages, 1999/03

JAERI-Data-Code-99-008.pdf:3.68MB

核破砕核種の崩壊特性を計算するために、核種の崩壊生成解析コードDCHAIN2について、放射性核種に関する崩壊データを改訂するとともに中性子反応断面積データを加えてDCHAIN-SPコードを開発した。崩壊データはEAF3.1,FENDL/D-1及びENSDFデータライブラリから新規に作成した。FENDL/A-2データライブラリから引用した中性子反応断面積も用意し、生成点における中性子場による核種の核変換を考慮する。本コードは、あらゆる崩壊系列における核種の崩壊生成をBeteman法で解き、核種の蓄積量、誘導放射能、$$alpha$$,$$beta$$及び$$gamma$$線の放出による崩壊熱、さらには$$gamma$$線エネルギースペクトル等を計算する。ここで、高エネルギー核子中間子輸送コードによって評価された核種生成率が入力データとされる。本レポートではDCHAIN-SPコードの使用法を説明する。

論文

Evaluation of peak-to-total ratio for germanium detectors

渡辺 鐶*; 大井 義弘; 滝 光成; 川崎 克也; 吉田 真

Applied Radiation and Isotopes, 50(6), p.1057 - 1061, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0969-8043(98)00127-4
 被引用回数：8 パーセンタイル：53.55(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

ゲルマニウム検出器を用いた$$gamma$$線スペクトロメトリーにおいて重要な因子であるピーク・トータル比について検討を行い、ピーク・トータル比を与える式を提案した。この式は$$gamma$$線の相互作用で単一過程を表す項と多重過程を表す項からなり、式中のパラメータは光子エネルギーの関数として実験的に決定された。この式を用いることにより、ゲルマニウム検出器に対するピーク・トータル比を、0.3~3MeVの光子エネルギーにおいて数%以内の精度で与えることができた。

論文

Compton back-scattering of X-photons from 8GeV electrons at SPring-8

V.Nelyubin*; 藤原 守*; 中野 貴史*; B.Wojtsekhowski*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 425(1-2), p.65 - 74, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)01396-5
 被引用回数：3 パーセンタイル：33.24(Instruments & Instrumentation)

高エネルギーの$$gamma$$線を作り出すことに関して、SPring-8で実験的な新しい可能性が拓けることを議論した。アンジュレータから出る軟X線をマルチレイヤー(多層)鏡を用いることにより反射し、逆コンプトン散乱を行わせる。これによって8GeV近くの単色高エネルギー、$$gamma$$線ビームを得る。6.6GeV~7.8GeVのエネルギー領域の$$gamma$$線強度を評価した。8GeV電子ビームによる逆コンプトン散乱で発生する$$gamma$$線の散乱用やエネルギー分布を議論した。

論文

有機液体シンチレータを用いた計測技術

大山 幸夫

放射線, 24(1), p.77 - 83, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/10029792669

最近の有機液体シンチレータの応用について概括する。モンテカルロシミュレーションコードの進歩により、応答関数が容易に計算できるようになったため、アンフォールディング法による中性子スペクトル測定が14MeVから中高エネルギー領域まで拡大した。また、$$gamma$$線スペクトル測定も試みられている。これら最近の仕事は様々な実験の必要性から生じたものである。

論文

Experimental and computer simulation study of radionuclide formation in the ADT materials irradiated with intermediate energy protons

Y.E.Titarenko*; O.V.Shvedov*; V.F.Batyaev*; E.I.Karpikhin*; V.M.Zhivun*; A.B.Koldobsky*; M.M.Igumnov*; I.S.Sklokin*; R.D.Mulambetov*; A.N.Sosnin*; et al.

Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp'98), p.164 - 171, 1998/00

0.13,1.2及び1.5GeV陽子で照射される$$^{209}$$Bi,$$^{208,207,206,nat}$$Pb,$$^{65,63}$$Cu及び$$^{59}$$Coの薄いターゲット中における放射性核種の生成量に関して実験及びシミュレーション解析結果を報告する。生成量は高精度$$gamma$$線スペクトル分析装置で測定した。実験において照射量は$$^{27}$$Al(p,x)$$^{24}$$Na反応を利用してモニターした。総数801核種の断面積が実験データから解析され、HETC,GNASH,LAHET,INCL,CEM95,CASCADE,NUCLEUS,YIELDX,GMD,ALICEコードによるシミュレーション結果と比較した。実験はロシアのITEP研究所で実施し、測定はITEP及び原研で、シミュレーション解析はITEP,原研,LANL及びORNLで実施した。

論文

Energy systematics of low-lying O$$^{+}$$ states in neutron-deficient Ba nuclei

浅井 雅人*; 関根 俊明; 長 明彦; 小泉 光生; 小島 康明*; 柴田 理尋*; 山本 洋*; 河出 清*

Physical Review C, 56(6), p.3045 - 3053, 1997/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.56.3045
 被引用回数：22 パーセンタイル：74.54(Physics, Nuclear)

$$^{124,126,128,130}$$Laの$$beta$$$$^{+}$$崩壊で見られるBa核の低スピン状態をTIARAのオンライン同位体分離器に設置した$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定装置で調べた。不確かであった第1励起O$$^{+}$$準位(O$$_{2+}$$)のスピンを確立するとともに、O$$_{3+}$$等より高い励起O$$^{+}$$準位を新たに見いだした。報告されていた$$^{124}$$BaのO$$_{2+}$$準位が誤りであることが確認された結果、中性子数の減少とともにO$$_{2+}$$準位は急激にエネルギーを下げ、中性子数72で最小になり、中性子数66に向けてゆっくり上昇することがわかった。一方、O$$_{3+}$$準位は中性子数の減少とともに単調に減することがわかり、O$$_{2+}$$とO$$_{3+}$$準位はより変形した核でエネルギー関係が逆転する可能性が示唆された。このような振舞いは、3軸非対称変形しやすい核にあるO$$_{2+}$$準位が軸対称変形核において2フォノン$$gamma$$振動状態に、O$$_{3+}$$準位が$$beta$$振動状態に変化していく過程と解釈される。

論文

$$^{124-130}$$BaのO$$^{+}$$準位の同定

浅井 雅人*; 小島 康明*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明; 柴田 理尋*; 山本 洋*; 河出 清*

「不安定核の理工学及び核計測法 (II)」に関する専門研究会報告書, 0, p.97 - 100, 1997/00

基底状態の偶々核のスピン・パリティはO$$^{+}$$であることは良く知られているが、励起状態のO$$^{+}$$準位については情報が十分でない。本研究では、中性子欠損Ba核のO$$^{+}$$準位を見出すため親核であるLa核を生成させ、その$$beta$$$$^{+}$$崩壊に続く$$gamma$$線放出過程を調べた。この実験では、高崎研TIARAのサイクロトロン接続したオンライン同位体分離器を用いて、$$^{36}$$Ar+Mo反応で生成した目的核種を質量分離し、準位スピン決定のために$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定を行った。5台のGe検出器を用いた効率の高い測定により、$$^{124-130}$$Baについて9つのO$$^{+}$$準位を同定した。

論文

A Five-HPGe detector system for $$gamma$$-$$gamma$$ angular correlation measurements for mass-separated short-lived nuclei

浅井 雅人*; 河出 清*; 山本 洋*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 398, p.265 - 275, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(97)00807-3
 被引用回数：6 パーセンタイル：50.07(Instruments & Instrumentation)

短寿命核の$$beta$$崩壊による低スピン状態を研究するために、オンライン同位体分離器に接続して用いる$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定装置を製作した。この装置は5台のHPGe検出器を水平面に一定角度で配置して、90°~170°まで10度間隔で$$gamma$$線の角度相関データを一度に得ることができる。線源と検出器表面との距離はどれも5cmで、線源から見た検出器の有効立体角の補正値を$$^{152}$$Eu線源により色々なエネルギーについて求めた。$$^{152}$$Eu線源を用いて装置の動作確認をした後、高崎研TIARAのオンライン同位体分離器に接続してオンライン実験により$$^{126}$$Laの崩壊を調べ、娘核$$^{126}$$Baの新しい低スピン状態を多数見出した。

論文

迷路漏洩線の測定; 第2軽イオン室内迷路漏洩線の測定

田中 進; 中島 宏; 中根 佳弘; 坂本 幸夫; 明午 伸一郎; 田中 俊一; 高田 真志*; 黒沢 忠弘*; 中村 尚司*; 中尾 徳晶*; et al.

原子核研究, 41(3), p.101 - 112, 1996/06

加速器施設の迷路遮蔽設計用のベンチマークデータとして、67MeVの陽子によるCu(p,xn)反応を用いた中性子源を用い、TIARAの第2軽イオン室で迷路内漏洩線を測定した。測定器は、BC501Aシンチレータ, ボナボール検出器, TLD, 固体飛跡検出器, レムカウンター及び放射化検出器を用いた。これら多種類の検出器を用いて測定した照射室内の中性子・ガンマ線強度分布、迷路散乱中性子・ガンマ線のエネルギースペクトル及び線量・強度分布を報告する。

論文

TIARA-ISOLにおける$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定

浅井 雅人*; 小島 康明*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明; 柴田 理尋*; 山本 洋*; 河出 清*

KURRI-KR-3, 0, p.36 - 40, 1996/00

高崎研TIARAのISOL(オンライン同位体分離器)を用いて重イオン核融合・粒子蒸発反応で生成する短寿命アイソトープの崩壊及び核構造を研究している。この研究では$$beta$$崩壊の後の励起状態から連続的に放射される2本の$$gamma$$線の角度相関がエネルギー準位のスピン、$$gamma$$遷移の多重極度などの重要な情報を与えるが、有意の結果を得るには多数の事象を蓄積しなければならない。この測定を限られたマシンタイムの中で行うために5台のGe検出器を用いて、90°から170°の間で9個の角度について同時にデータが収集できるシステムを設置した。これが$$^{94}$$Mo($$^{36}$$Ar,3Pn)$$^{126}$$La($$beta$$$$^{+}$$)$$^{126}$$Baの反応の研究において有効に働くことを実証した。

論文

Low-spin level structure of $$^{126}$$Ba investigated by $$gamma$$-$$gamma$$ angular correlation measurement

浅井 雅人*; 小島 康明*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明; 柴田 理尋*; 山本 洋*; 河出 清*

ENAM 95: Int. Conf. on Exotic Nuclei and Atomic Masses, 0, p.539 - 540, 1995/00

質量数130付近のXe-Ba-Ce原子核は、原子核変形の遷移領域として興味深く、詳細な核分光学的データの蓄積が望まれている。本研究では、$$^{126}$$Ba原子核の低エネルギー・低スピン準位構造を高崎研TIARA-ISOLに設置した$$gamma$$-$$gamma$$角度相関測定装置によって調べた。$$^{94}$$Mo($$^{36}$$Ar,3pn)$$^{126}$$La反応で生成した$$^{126}$$Laの$$beta$$$$^{+}$$崩壊による娘核$$^{126}$$Baの$$gamma$$線角度相関データから、0$$_{3+}$$、2$$_{4+}$$及び4$$_{3+}$$準位を見い出すと共に、遷移のE2/M1混合比及びB(E2)比を求めた。これらの実験値は、相互作用するボソン模型2によって概ね説明できることが分った。

論文

$$beta$$$$^{+}$$ decay of unstable praseodymium isotopes: $$^{127}$$Pr, $$^{126}$$Pr and the new isotope $$^{125}$$Pr

長 明彦; 浅井 雅人*; 小泉 光生; 関根 俊明; 市川 進一; 小島 康明*; 山本 洋*; 河出 清*

Nuclear Physics A, 588, p.185C - 190C, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0375-9474(95)00137-P
 被引用回数：24 パーセンタイル：76.79(Physics, Nuclear)

プラセオジムアイソトープの$$beta$$$$^{+}$$崩壊で生成するセリウムの原子核は、原子核変形の遷移領域にある偶数陽子の原子核として、キセノン及びバリウムの原子核と共に興味が持たれている。高崎研TIARAのAVF型サイクロトロンに設置したISOL(オンラインアイソトープ分離器)を用いて、$$^{195}$$MeVの$$^{36}$$Arビームと$$^{94}$$Moまたは$$^{92}$$Mo濃縮ターゲットとの反応で生成させた、質量数127、126、125の不安定なプラセオジムアイソトープについて核分光学的測定を行った。$$^{127}$$Pr(半減期7.7秒)の崩壊では、$$^{127}$$Ce核の回転バンドを見い出した。新核種である$$^{125}$$Prを同定し、半減期を3.3$$pm$$0.7秒と決定したが、見い出された2本の$$gamma$$線は回転バンドに今のところ帰属できない。$$^{126}$$Pr(半減期3.2秒)の崩壊では、偶数核$$^{126}$$Ceの6$$^{+}$$準位までの基底回転バンドと共に、$$gamma$$バンドのヘッドと考えられる準位を、相互作用するボソン模型の予言に近いエネルギーに見い出した。

報告書

Attenuation data of point isotropic neutron sources up to 400MeV in water, ordinary concrete and iron

小手川 洋*; 田中 俊一; 坂本 幸夫; 中根 佳弘; 中島 宏

JAERI-Data/Code 94-003, 70 Pages, 1994/08

JAERI-Data-Code-94-003.pdf:3.31MB

ANISNコードと中性子-$$gamma$$線多群巨視的断面積HIL086Rを使って、400MeVまでの点等方単色エネルギー中性子を線源とする無限厚さの水、普通コンクリート、鉄の各単層遮蔽体に対する中性子と2次$$gamma$$線の線量当量減衰係数を計算した。その減衰係数を点減衰核簡易計算コードPKN-Hで利用するため、4次の多項式を含む指数関数で近似した。単色中性子に対する実効的減弱距離を詳細に検討した。減弱距離は透過距離に強く依存し、単一の減弱距離を用いるモイヤーモデルの式は、少なくとも400MeVまでの中間エネルギー中性子に対する遮蔽体透過後の線量評価に大きな誤差が生じることを示した。

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