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論文

Search for the 6$$alpha$$ condensed state in $$^{24}$$Mg using the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C scattering

Fujikawa, Y.*; Kawabata, T.*; Adachi, S.*; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 洲嵜 ふみ; 他13名*

Physics Letters B, 848, p.138384_1 - 138384_6, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138384
 被引用回数：3 パーセンタイル：0.02(Astronomy & Astrophysics)

We searched for the 6$$alpha$$-condensed state in $$^{24}$$Mg by measuring the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C scattering with the SAKRA Si detector array. By using the invariant-mass method for the detected 3$$alpha$$ particles, the inclusive cross sections for the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C $$rightarrow$$ $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + X and $$^{12}$$C(3$$^{-}_{1}$$) + X reactions were determined. In both the inclusive $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + X channel and the exclusive $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + $$^{12}$$C(0$$^{+}_{1}$$) channel, the cross section peaked at E$$_{cm}$$ = 19.4 MeV, which correspond to the excitation energy of E$$_{x}$$ = 33.3 MeV in $$^{24}$$Mg. This 19.4-MeV state is a candidate for the 6$$alpha$$-condensed state

報告書

遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発(委託研究); 令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*

JAEA-Review 2023-020, 90 Pages, 2023/12

JAEA-Review-2023-020.pdf:6.59MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和2年度に採択された研究課題のうち、「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和2年度から令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、高$$gamma$$線環境下(1kGy/h)で動作し、高感度中性子検出感度(数count/nv)を持つ軽量で遮蔽不要な深い未臨界モニターを実現するための要素技術開発を行った。開発要素はダイヤモンドを使用した中性子検出素子、耐放射線集積回路6種類とそれら要素を搭載するモジュール複数枚を開発し、目標性能を確認し当初の目的を達成しただけでなく、6cm径ドライチューブに挿入可能な中性子検出器のモックアップを開発し中性子測定動作実証も行い、予定通りの性能を確認した。まず我々は炉内体系が不明である場合に確実に使用可能な未臨界解析手法としてファインマン$$alpha$$法を選択し、"$$gamma$$線計測数対中性子計測数の比を1未満に抑えること"を明らかにし、この仕様を満たす中性子検出器のデザインと要素技術の研究開発を推進した。この研究開発を通して、ダイヤモンド検出素子は1kGy/h環境下でも安定動作すること、中性子感度も1cm$$^{2}$$あたり0.015cps/nvであることを確認し、実用化可能であることを実証した。また開発した全ての信号処理用集積回路は、積分照射線量1MGyまで動作確認を行い、これらの要素技術を組み合わせ1kGy/hの$$gamma$$線バックグラウンド環境下での動作試験及び中性子検出試験を行い必要な性能を持っていることも確認した。

論文

Oxygen interstitials make metastable $$beta$$ titanium alloys strong and ductile

Chong, Y.*; Gholizadeh, R.*; Guo, B.*; 都留 智仁; Zhao, G.*; 吉田 周平*; 光原 昌寿*; Godfrey, A.*; 辻 伸泰*

Acta Materialia, 257, p.119165_1 - 119165_14, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119165
 被引用回数：5 パーセンタイル：87.83(Materials Science, Multidisciplinary)

$$beta$$チタン合金は、優れた歪み硬化能を有する反面、降伏強度が低いという問題を抱えている。ここでは、Ti-12Mo(wt.%)準安定$$beta$$チタン合金の降伏強度の向上における結晶粒の微細化と格子間物質の添加の寄与について検討した。その結果、結晶粒の微細化は材料を強化するどころか、この合金の極限引張強度を低下させることがわかった。この予想外の異常な挙動は、ひずみ誘起$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイト相変態が著しく促進されたことに起因しており、その場観察放射光X線回折分析により、この相が$$beta$$相よりはるかに軟らかいことが初めて明らかになった。また、酸素添加と結晶粒微細化の組み合わせにより、Ti-12Mo-0.3O(wt.%)合金において前例のない強度と延性の相乗効果が得られることが判明した。この三元合金における酸素溶質には2つの有利な点がある。第一に、溶質酸素は、微細な組織においても、歪みによる$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイト相への変態を大きく抑制し、過剰な$$alpha^{primeprime}$$マルテンサイトによる軟化効果を回避することができる。次に、アトムプローブトモグラフィーで明らかになったように、酸素溶質が双晶境界に偏析しやすい。これにより、$${332}langle113rangle$$変形双晶の成長が抑制され、より広範な双晶の核生成が促進される。本研究で得られた知見は、強靭な準安定$$beta$$チタン合金を設計するための費用対効果の高い根拠となり、この高強度対重量構造材料のさらなる普及に大きな意味を持つ。

論文

Evaluation of the remaining spent extraction solvent in vermiculite after leaching tests via PIXE analysis

荒井 陽一; 渡部 創; 長谷川 健太; 岡村 信生; 渡部 雅之; 武田 啓佑*; 福元 博基*; 吾郷 友宏*; 羽倉 尚人*; 塚原 剛彦*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 542, p.206 - 213, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.07.003
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

Spent PUREX solvent, which mainly consists of tributyl phosphate (TBP) and normal dodecane, is generated by solvent extraction of Plutonium and Uranium in the spent nuclear fuel reprocessing. One of the treatment options for storage of the spent solvent is adsorption of the liquid into vermiculite. The organic liquid is considered to be trapped between layers of the vermiculite. Our previous experiments on the adsorption of spent solvent into the vermiculite have shown that some parts of loaded solvent gradually leaked out from the vermiculite. In order to investigate the adsorption mechanism and capacity, elution behavior of the loaded solvent into organic diluents were evaluated. A part of the loaded solvent was easily leaked into the diluent, while some solvent remained inside the particle even after the leaching test. In this study, the adsorption capacity of the vermiculite was evaluated through amount of remaining solvent after washing with diluents. The amount of the remaining solvent was analyzed by Particle Induced X-ray Emission (PIXE) on P contained in TBP. Peak intensity of P-K$$alpha$$ line depended on the washing condition, and the behavior of the amount of change in adsorbed P atom qualitatively agreed with the results of the leaching test.

論文

Cu $$K$$-edge X-ray absorption fine structure study of $$T'$$-type $$RE$$$$_{2}$$CuO$$_{4+alpha-delta}$$ ($$RE$$ = Rare Earth); Toward unified understanding of electronic state of $$T'$$-type cuprate

Chen, Y.*; 浅野 駿*; Wang, T.*; Xie, P.*; 北山 慎之介*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; 谷口 貴紀*; 藤田 全基*

JPS Conference Proceedings (Internet), 38, p.011050_1 - 011050_6, 2023/05

https://doi.org/10.7566/JPSCP.38.011050

To investigate the variation of the electronic state of $$T'$$-type cuprate due to annealing, we performed Cu $$K$$-edge X-ray absorption fine structure measurements on Pr$$_{2}$$CuO$$_{4+alpha-delta}$$ (PCO) and Pr$$_{1.3}$$La$$_{0.7}$$CuO$$_{4+alpha-delta}$$ (PLCO). The induced electrons due to annealing ($$n_{AN}$$) in PCO and PLCO were approximately 2$$delta$$, consistent with a model of electron doping to Mott insulator. Here, $$alpha$$ and $$delta$$ represent the amount of excess oxygen from the stoichiometric composition in the as-sintered compound and that of oxygen loss due to annealing, respectively. Furthermore, the energy of the Einstein oscillator ($$hbaromega_{E}$$) for the Cu-O$$_{p}$$ bond was evaluated by extended X-ray absorption fine structure analysis. (O$$_{p}$$ denotes the in-plane oxygen.) We found a small annealing effect on $$hbaromega_{E}$$ for both PCO and PLCO.

報告書

$$alpha$$/$$beta$$/$$gamma$$線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現; ナノバブルを用いた新規防食技術の開発(委託研究); 令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2022-069, 114 Pages, 2023/03

JAEA-Review-2022-069.pdf:5.91MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「$$alpha$$/$$beta$$/$$gamma$$線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現:ナノバブルを用いた新規防食技術の開発」の令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、デブリ取り出し工程において、既設のPCVならびに新設の負圧維持系設備・配管など重要な閉じ込め機能を担保する鋼構造物の長期信頼性を確保するため、$$alpha$$線放出核種/$$beta$$線放出核種と鋼材が接触共存する濡れ環境における腐食現象を初めて明らかにして腐食速度を予測する技術を構築するとともに、PCV等への基本的な適用性に優れ、かつ、副次影響の無い新規防食技術を開発する。具体的には、(1)$$alpha$$線/$$beta$$線/$$gamma$$線の影響を網羅したラジオリシス解析モデルの構築、(2)$$alpha$$線放出核種/$$beta$$線放出核種を用いた電気化学試験(ホット試験)と系統的な腐食予測・検証試験(コールド模擬試験)によるデータベースの構築、(3)それらに基づいてPCVに附設/挿入する新設設備の材料選定指針の提示、(4)不活性ガスナノバブルを用いた系統内広域防食技術の開発を目的とするものである。3カ年計画の2年目にあたる令和3年度の事業実績は、1.$$alpha$$線、$$beta$$線照射による腐食影響および気相ラジオリシスの腐食環境への影響、2.PCV・負圧維持系設備等の腐食モード・腐食速度の評価、3.1F複合環境における腐食抑制技術の開発である。

報告書

アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発(委託研究); 令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2022-065, 111 Pages, 2023/03

JAEA-Review-2022-065.pdf:6.8MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発」の平成30年度から令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和3年度が最終年度となるため4年度分の成果を取りまとめた。本研究は、スミヤろ紙上に付着するより細かい$$alpha$$線核種を含む微細なダストの詳細な分布を可視化することを可能にする技術の開発を目的の1つとする。この目的を満たすためには、これまでの研究から、シンチレータ信号の効率化と、発光した信号の収集効率の向上が必要であり、その工夫を行い、位置分解能10$$mu$$m以下を達成することができた。これらの研究課題の過程で、新たなシンチレータ材料の創成が期待でき、上記の$$alpha$$ダストモニタのみならず、多くの応用が期待できた。特に当該研究に関連して、非常に高い線量率場における線量率の分布を、光ファイバーを用いて測定できるかもしれないとの着想を得た。そこで、光ファイバーを用いた高線量率モニタの実証についても、最大数kSv/h程度の線量率下の環境で実施することができた。

論文

二次ターゲットを用いた元素識別型のX線吸収イメージングの基礎検討

中江 理紀*; 松山 嗣史*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 辻 幸一*

X線分析の進歩,54, p.89 - 99, 2023/03

封入式X線管とX線カメラを用いたX線吸収端差分法による元素識別イメージングの基礎研究を行った。標的元素のX線吸収端の前後でX線吸収像を得るために、二次ターゲットを用いた。つまり、封入式X線管からのX線を二次ターゲットに照射し、そこから発生する特性X線を測定試料に照射し数秒の露光時間でX線吸収像を取得できた。この方式では照射X線のエネルギーを任意に可変することはできないが、特定の元素に対しては測定が可能である。実証実験として、Al, Cu, Niの金属箔からなる試料に対してNiの元素識別画像を得るために、NiのK吸収端の前後でX線吸収像を得ることとした。CuとZnの二次ターゲットを用いてCu K$$alpha$$とZn K$$alpha$$のX線を用いて2つのX線吸収像を得て、それらの画像の差分をとることでNiの分布像が得られることを示した。さらに、X線カメラにおける閾値設定機能を利用することで、二次ターゲットの交換をすることなく、一種類の二次ターゲットだけを用いてNiの吸収画像を得ることができた。

論文

Liquid phase sintering of alumina-silica co-doped cerium dioxide CeO$$_{2}$$ ceramics

Vauchy, R.; 廣岡 瞬; 渡部 雅; 横山 佳祐; 砂押 剛雄*; 山田 忠久*; 中道 晋哉; 村上 龍敏

Ceramics International, 49(2), p.3058 - 3065, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.295
 被引用回数：8 パーセンタイル：77.13(Materials Science, Ceramics)

Pure and low $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$-SiO$$_{2}$$ co-doped ceria specimens were prepared by conventional ceramic processing using powder metallurgy. The effect of co-doping on the microstructural and structural properties of cerium dioxide was investigated by means of optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The co-addition of alumina and silica promoted liquid phase sintering (LPS) and significantly contributed to grain growth, even in the small concentrations of the present study (1 wt% and 2 wt%). A glassy-look phase precipitated at the grain boundaries, characteristic of liquid phase sintering. The addition of dopants to the formulation greatly enhanced the grain growth process without disturbing the CeO$$_{2}$$ structure.

論文

A Phoswich alpha/beta detector for monitoring in the site of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

森下 祐樹; 高崎 浩司; 北山 佳治; 田川 明広; 柴田 卓弥; 星 勝也; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 大浦 正利*

Radiation Measurements, 160, p.106896_1 - 106896_10, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2022.106896
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所のアルファおよびベータ汚染をリアルタイム弁別測定するためのPhoswichアルファ/ベータ検出器を開発した。検出器は、アルファ線とベータ線を検出する2層のシンチレータ(プラスチックシンチレータ及びGPSシンチレータ)で構成した。パルス波形弁別(PSD)法を使用して、高ベータ線および高ガンマ線環境でアルファ線をリアルタイムを弁別測定できた。さらに、この検出器は、最大9.0mSv/hのバックグラウンド線量下でアルファ線を識別することができた。

論文

Spectrum prediction in X-ray fluorescence analysis using Bayesian estimation

松山 嗣史*; 中江 理紀*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 辻 幸一*

Spectrochimica Acta, Part B, 199, p.106593_1 - 106593_6, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106593
 被引用回数：2 パーセンタイル：43.32(Spectroscopy)

It is important to reduce the measurement time in X-ray fluorescence (XRF) analysis. Micro XRF and confocal micro XRF analyses have been used to obtain elemental distribution. Because these techniques are performed in the scanning mode, shortening the measurement time per unit measurement point enables rapid determination of the elemental distributions. Therefore, we applied the Bayesian theorem to XRF analysis to estimate the accurate XRF net intensity in a short time. In the Bayesian formula, the posterior distribution is determined by the likelihood function and prior distribution. As the obtained posterior function is a probability distribution, the expected value in the function is used as the optimal value. By determining the optimal likelihood function and prior distribution, we consider that the XRF spectrum in a long-time measurement can be estimated by that in a short time. In this study, the Poisson distribution and the sum of the two exponential functions were employed as the likelihood function and prior distribution, respectively. To estimate the XRF spectrum using the Bayesian formula, a standard glass sample containing several metal elements was analyzed using a laboratory-made micro XRF instrument. The micro XRF measurements were performed at measurement times of 1, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 60, 100, 180, and 3600 s, and then the net intensity of Zn K$$alpha$$ obtained with and without the Bayesian estimation was compared. To obtain a net intensity of Zn K$$alpha$$ close to that in 3600 s, the measurement times with and without the Bayesian estimation were required to be 3 and 7 s, respectively. Thus, we significantly reduced the measurement time for an accurate XRF net intensity measurement by more than 50%.

論文

Structure and magnetic properties of Fe nanoparticles in amorphous silica implanted with Fe ions and effect of subsequent energetic heavy ion irradiation

岩瀬 彰宏*; 福田 健吾*; 斎藤 勇一*; 岡本 芳浩; 千星 聡*; 雨倉 宏*; 松井 利之*

Journal of Applied Physics, 132(16), p.163902_1 - 163902_10, 2022/10

https://doi.org/10.1063/5.0102438
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

アモルファスSiO$$_{2}$$試料に380keVのFeイオンを室温で注入した。注入後、一部の試料に16MeVのAuイオンを照射した。SQUID磁束計を用いて磁気特性を調べ、透過型電子顕微鏡とX線吸収分光法(EXAFSとXANES)を用いてFe注入SiO$$_{2}$$試料のモルフォロジーを調べたところ、Feナノ粒子のサイズが大きくなっていることがわかった。Feナノ粒子の大きさは、Feの注入量の増加とともに大きくなった。Feナノ粒子の一部はFe酸化物からなり、Fe注入量の増加に伴い、Fe原子の価数や構造が金属$$alpha$$-Feに近くなった。Feを注入したSiO$$_{2}$$試料では、室温での磁性が観測された。少量のFeを注入した試料の磁化-磁場曲線はLangevinの式で再現され、Feナノ粒子が超常磁性的な振る舞いをすることが示唆された。また、Feを多量に注入した場合、磁化-磁場曲線は強磁性状態を示している。このような磁気特性の結果は、X線吸収の結果と一致する。その後の16MeVのAu照射により、Feナノ粒子は破砕され、その結果、磁化は減少した。

論文

Identification of excited states in $$^{188}$$Bi and $$^{188}$$Po

Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Liu, Z.*; Seweryniak, D.*; Huang, H.*; 他37名*

Physical Review C, 106(2), p.024317_1 - 024317_11, 2022/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.024317
 被引用回数：1 パーセンタイル：30.99(Physics, Nuclear)

The neutron-deficient $$^{188}$$Bi and $$^{188}$$Po isotopes have been studied by $$gamma$$-ray spectroscopy using the recoil-decay tagging technique with the Argonne Gas-Filled Analyzer. A new 0.25(5)-micro second isomeric state and a prompt cascade formed by 319-, 366-, and 462-keV $$gamma$$ rays have been established on top of the (10$$^{-}$$) $$alpha$$-decaying isomer in $$^{188}$$Bi. The first excited (2$$^{+}$$) state in $$^{188}$$Po was identified, its excitation energy of 242(2) keV continues the nearly constant trend for the first 2$$^{+}$$ states in $$^{190,192,194}$$Po. The state is most likely a member of a prolate rotational band built on the ground state, albeit mixing with other coexisting configurations cannot be excluded. The new results obtained in the present work provide new information to shape coexistence in bismuth and polonium isotopes near the neutron midshell at $$N$$ = 104. In this mass region, a reduction in the prompt $$gamma$$-ray yield obtained with recoil decay tagging was observed for a few nuclides, and the possible reasons are presented.

報告書

$$alpha$$/$$beta$$/$$gamma$$線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現; ナノバブルを用いた新規防食技術の開発(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2022-002, 85 Pages, 2022/06

JAEA-Review-2022-002.pdf:3.39MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「$$alpha$$/$$beta$$/$$gamma$$線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現: ナノバブルを用いた新規防食技術の開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、デブリ取り出し工程において、既設のPCVならびに新設の負圧維持系設備・配管など重要な閉じ込め機能を担保する鋼構造物の長期信頼性を確保するため、$$alpha$$線放出核種/$$beta$$線放出核種と鋼材が接触共存する濡れ環境における腐食現象を初めて明らかにして腐食速度を予測する技術を構築するとともに、PCV等への基本的な適用性に優れ、かつ、副次影響の無い新規防食技術を開発する。具体的には、(1)$$alpha$$線/$$beta$$線/$$gamma$$線の影響を網羅したラジオリシス解析モデルの構築、(2)$$alpha$$線放出核種/$$beta$$線放出核種を用いた電気化学試験(ホット試験)と系統的な腐食予測・検証試験(コールド模擬試験)によるデータベースの構築、(3)それらに基づいてPCVに附設/挿入する新設設備の材料選定指針の提示、(4)不活性ガスナノバブルを用いた系統内広域防食技術の開発を目的とするものである。

論文

Effect of uniaxial tensile strain on binding energy of hydrogen atoms to vacancy-carbon-hydrogen complexes in $$alpha$$-iron

平山 真太郎*; 佐藤 紘一*; 加藤 太治*; 岩切 宏友*; 山口 正剛; 渡辺 淑之*; 野澤 貴史*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 31, p.101179_1 - 101179_9, 2022/06

https://doi.org/10.1016/j.nme.2022.101179
 被引用回数：4 パーセンタイル：66.21(Nuclear Science & Technology)

一軸引張歪下での$$alpha$$鉄の空孔あるいは空孔-炭素複合体への水素結合エネルギーを密度汎関数法を用いて計算した。歪による結合エネルギー変化と水素原子トラップ数の変化について考察した。

論文

First observation of a shape isomer and a low-lying strongly-coupled prolate band in neutron-deficient semi-magic $$^{187}$$Pb

Zhang, W. Q.*; Andreyev, A. N.; Liu, Z.*; Seweryniak, D.*; Huang, H.*; Li, Z. H.*; Li, J. G.*; Guo, C. Y.*; 他34名*

Physics Letters B, 829, p.137129_1 - 137129_7, 2022/06

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.137129
 被引用回数：4 パーセンタイル：74.12(Astronomy & Astrophysics)

Prompt and delayed $$gamma$$-ray spectroscopy of the neutron-deficient, semi-magic isotope $$^{187}$$Pb has been performed at the Argonne Gas-Filled Analyzer. A new 5.15(15)-$$mu$$s isomeric state at only 308 keV above the spherical 3/2$$^{-}$$ ground state is identified and classified as a shape isomer. A strongly-coupled band is observed on top of the isomer, which is nearly identical to the one built on the prolate 7/2$$^{-}$$[514] Nilsson state in the isotone $$^{185}$$Hg. Based on this similarity and on the result of the potential-energy surface calculations, the new isomer in $$^{187}$$Pb is proposed to originate from the same configuration. The retarded character of the 308-keV transition can be well explained by the significant difference between the prolate parent and spherical daughter configurations, leading to the shape isomerism. The combined results of the present work and the previous $$alpha$$-decay and laser spectroscopy studies present evidence for triple shape coexistence at low energy in the negative-parity configurations of $$^{187}$$Pb, which is well reproduced by the potential-energy surface calculations.

論文

Development of an ${it in-situ}$ continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates ($$alpha$$-aerosols) under high humidity environment

坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1030, p.166475_1 - 166475_7, 2022/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166475
 被引用回数：2 パーセンタイル：30.99(Instruments & Instrumentation)

福島第一原子力発電所(1F)の長期的な廃止措置において、損傷した原子炉に残存する核燃料デブリの取り出しは、技術的に多くの困難を伴う不可避の重要課題である。デブリ取り出しは機械的な切断を伴い、$$alpha$$放射性核種を含む微粒子($$alpha$$エアロゾル)が高濃度で発生し、吸入時の健康リスクが大きい。1Fの解体・廃止措置における作業員の放射線被ばくを最小化するためには、粒子の発生場所である原子炉格納容器(PCV)内における$$alpha$$エアロゾルの濃度を監視することが重要である。このため、$$alpha$$エアロゾルのin-situモニタリングシステム(in-situ alpha air monitor: IAAM)を開発し、1Fの実環境で想定される条件下でその技術的性能を検証した。IAAMは次の4つの技術的要求を満たすことが確認された。(1)高湿度下での安定動作、(2)フィルターレス動作、(3)高計数率の$$alpha$$線測定能力、(4)高バックグラウンドの$$beta$$/$$gamma$$線下でも$$alpha$$線が選択的に測定できること。IAAMは、高湿度環境(相対湿度100%)及び$$beta$$/$$gamma$$線高バックグラウンド(最大100mSv/hの$$gamma$$線)下で、濃度3.3 $$times$$ 10$$^{2}$$ Bq/cm$$^{3}$$以上の$$alpha$$エアロゾルを計数の飽和なしに、選択的に測定することが可能であることが確認された。これらの結果は、IAAMが燃料デブリの解体時及び1Fの長期的な廃止措置全体において、信頼性の高い$$alpha$$エアロゾルのモニタリングシステムとして利用できる可能性を示すものである。

論文

A New method to reduce systematic uncertainties of capture cross section measurement using a sample rotation system

児玉 有*; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.; 中野 秀仁*; 寺田 和司*; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典

JAEA-Conf 2021-001, p.162 - 165, 2022/03

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2021-001

Precise nuclear data for neutron-induced reactions are necessary for the design of nuclear transmutation systems. Nevertheless, current uncertainties of nuclear data for minor actinide (MA) does not achieve requirements for the design of transmutation facilities. The determination of an incident neutron flux for measurements of neutron capture cross section is one of the main causes that affect the final uncertainty of the cross section results. In the present work, we suggest a new method to reduce systematic uncertainties of capture cross section measurements. The method employs change of the self-shielding effect with sample rotation angle. In capture cross section measurements in ANNRI, a boron sample is placed to determine the incident neutron spectrum by counting 478 keV $$gamma$$-ray from the $$^{10}B(n,alphagamma)^{7}Li$$ reaction. In this method, the boron sample is tilted with respect to the neutron beam direction, thereby changing the effective area. This results in change of the shapes of time-of-flight (TOF) spectrum of 478 keV $$gamma$$-ray from the $$^{10}B(n,alphagamma)^{7}Li$$ reaction with the tilted angle. Comparing the difference of the TOF spectra at different angles and assuming the 1/v energy dependence of cross section of the $$^{10}B(n,alphagamma)^{7}Li$$ reaction, the area density of the boron sample can be determined without using the sample mass and area. Theoretical and experimental studies on the new method are ongoing. Calculation using Monte Carlo simulation code PHITS were carried out to study the feasibility of the present method. Test experiments using a sample rotation system at ANNRI were also performed.

論文

Development of a portable alpha-beta-gamma radioactive material continuous air-monitoring system

森下 祐樹

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1027, p.166258_1 - 166258_7, 2022/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.166258
 被引用回数：3 パーセンタイル：66.21(Instruments & Instrumentation)

福島第一原子力発電所(FDNPS)などの原子力発電所の廃炉プロセスでは、アルファ,ベータ,ガンマ核種による放射能汚染が発生する。そのため、新しいPhoswichアルファ/ベータ/ガンマ検出器を提案し、開発した。開発したPhoswich検出器は、6mm$$times$$6mm$$times$$6mmのスチルベンシンチレータ(第1層)と6mm$$times$$6mm$$times$$6mmのGd$$_{3}$$(Ga, Al)$$_{5}$$O$$_{12}$$(Ce) (GAGG)シンチレータ(第2層)を備える。GAGGシンチレータの下の面は、シリコン光電子増倍管(SiPM)に光学的に結合された。パルス波形弁別(PSD)技術を適用することにより、アルファ,ベータ、およびガンマ核種を正常に分離することができた。5.5MeVアルファ線のエネルギー分解能は半値幅(FWHM)で22.1%だったが、0.662MeVガンマ線のガンマエネルギー分解能は10.3%FWHMであった。シミュレーションから得られたエネルギースペクトルは、測定から得られたものとよく一致した。開発された可搬型連続空気測定システムを使用して、$$^{222}$$Rn濃度が約200Bq/m$$^{3}$$であるコンクリートの建物の地下室で実施された。ベータ線とガンマ線を分離することにより、$$^{212}$$Bi(6.1MeV), $$^{214}$$Po(7.7MeV), $$^{212}$$Po(8.8MeV)に対応する測定ピークがアルファ線スペクトルに観測された。

報告書

アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2021-044, 58 Pages, 2022/01

JAEA-Review-2021-044.pdf:3.53MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、廃炉のある段階から作業員が実際に炉内に立ち入る際に、体内被曝の影響が指摘されるアルファ線を放出する核種を含むダストやデブリについての、形状や核種を観測するための装置や素材の開発を目的としている。さらに、作業員が立ち入る前の高線量率場での分布測定についても計測するための装置や素材についても、その開発を目的とする。令和2年度には、これらの目的に対して、前者は撮像カメラ、エネルギー測定部位、および、それらを統合したシステム開発と実証を行うことができた。また、後者についても、令和元年度に引き続き、新しい赤色・近赤外発光シンチレータ材料の開発と実証試験を行うことができた。

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