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論文

Nowcast and forecast of galactic cosmic ray (GCR) and solar energetic particle (SEP) fluxes in magnetosphere and ionosphere; Extension of WASAVIES to earth orbit

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; 三好 由純*; 上野 遥*; 永松 愛子*

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 9, p.A9_1 - A9_11, 2019/03

巨大な太陽フレア発生時における宇宙飛行士のリアルタイム被ばく線量評価モデルの開発は、宇宙放射線防護研究で最も挑戦的なトピックの1つである。そこで、原子力機構では、科学研究費補助金(科研費)新学術領域PSTEPの枠組みで、国内の研究機関や大学と協力して、航空機被ばく警報システムWASAVIESを地球衛星軌道に拡張したWASAVIES-EOを開発した。WASAVIES-EOは、任意の地球衛星軌道上における巨大太陽フレア時の銀河宇宙線及び太陽高エネルギー粒子をリアルタイムで推定することができる。また、国際宇宙ステーション(ISS)の乗組員の実効線量当量も計算可能であり、その計算精度は、POSE衛星で測定した陽子フラックス及びISS内で測定した吸収線量により検証した。

論文

Real time and automatic analysis program for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*; 石井 守*; 保田 浩志*; 三宅 晶子*; Park, I.*; 三好 由純*

Space Weather, 16(7), p.924 - 936, 2018/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:11.05(Astronomy & Astrophysics)

本研究では、航空機被ばく警報システムWASAVIESを改良し、太陽フレア時の航空機乗務員被ばく線量をリアルタイムで評価可能とした。具体的には、地上中性子モニタ計数率とGOES衛星により計測した高エネルギー陽子フラックスを5分毎にダウンロードし、そのデータを自動解析してWASAVIES物理モデルで必要となる4つのパラメータを決定することにより、世界各地での宇宙線被ばく線量の現況評価とその時間変化を予測するプログラムを開発した。改良したWASAVIESの性能は、21世紀に発生した3つの大きな太陽フレアイベントを解析することにより検証した。その結果、WASAVIESのリアルタイム線量評価結果は十分な精度を有するものの、その予報精度はイベント毎に大きく異なることが分かった。WASAVIESの結果は、近日中に情報通信機構の公開サーバーから発信される予定である。

論文

Air shower simulation for WASAVIES; Warning system for aviation exposure to solar energetic particles

佐藤 達彦; 片岡 龍峰*; 保田 浩志*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*; 久保 勇樹*

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.274 - 278, 2014/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:9.29(Environmental Sciences)

航空機乗務員は、銀河宇宙線(GCR)に恒常的に被ばくするのみならず、巨大な太陽フレアが発生した場合、それに伴って放出される太陽高エネルギー粒子(SEP)にも被ばくする。そのSEPによる被ばく線量を評価するため、われわれは、放射線挙動解析コードPHITSをベースに構築したGCRが引き起こす空気シャワーシミュレーション技術をSEPに応用し、単色のSEPが大気に入射したときの各高度における放射線フラックスを計算するデータベースを作成した。そして、そのデータベースを開発中の航空機被ばく警報システム(WASAVIES)に組み込み、過去における巨大太陽フレア時の被ばく線量を推定した。本稿では、WASAVIESの概要について説明するとともに、空気シャワーシミュレーションの詳細について解説する。

論文

Radiation dose forecast of WASAVIES during ground-level enhancement

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 久保 勇樹*; 塩田 大幸*; 桑原 孝夫*; 八代 誠司*; 保田 浩志*

Space Weather, 12(6), p.380 - 386, 2014/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:39.36(Astronomy & Astrophysics)

巨大な太陽フレアが発生した場合、大量の太陽高エネルギー粒子(SEP)が放出され、航空機高度における宇宙線被ばく線量が急激に上昇する可能性がある。そのような事象に対していち早く警報を発するため、我々は、物理モデルに基づいて太陽フレア時の航空機高度における被ばく線量を予測するシステムWASAVIESを開発した。WASAVIESには、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて実施した空気シャワーシミュレーションの結果をまとめたデータベースが組み込まれている。そのため、WASAVIESは、航空機高度における被ばく線量の時間変化を、太陽フレア発生後に最も早くかつシンプルに予測することができる。

論文

Evaluation of dose rate reduction in a spacecraft compartment due to additional water shield

佐藤 達彦; 仁井田 浩二*; Shurshakov, V. A.*; Yarmanova, E. N.*; Nikolaev, I. V.*; 岩瀬 宏*; Sihver, L.*; Mancusi, D.*; 遠藤 章; 松田 規宏; et al.

Cosmic Research, 49(4), p.319 - 324, 2011/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.21(Engineering, Aerospace)

重イオン輸送計算コードは、宇宙船の遮へい効果を評価するために不可欠なツールである。そこで、われわれは、200GeVまでの粒子・重イオンの3次元空間における挙動を模擬できるシミュレーションコードPHITSを開発している。このPHITSを用いて、国際宇宙ステーション・ロシアサービスモジュール内における放射線環境を評価した。その結果、宇宙飛行士の寝室外壁に設置した水タオルは、線量を効果的に減衰することが明らかとなった。発表では、この評価結果も含め、PHITSの宇宙開発への適用例を紹介する。

論文

Predicting radiation dose aircraft from solar energetic particles

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦; 保田 浩志*

Space Weather, 9(8), p.S08004_1 - S08004_2, 2011/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:54.07(Astronomy & Astrophysics)

太陽フレアにより放出される高エネルギー放射線(SEP)は、航空機高度や地表面における被ばく線量を増大させる可能性があるため、その予測は宇宙天気研究や放射線防護において極めて重要な課題となっている。われわれは、2015年頃と言われる次期太陽活動極大期を前にその被ばく線量予測モデルを完成させるため、2011年の日本地球惑星科学連合大会において、モデル開発に必要となる学術的課題について議論する特別セッションを開催した。セッションには、太陽物理学者,地球物理学者,放射線防護学者,航空機乗務員などさまざまな分野の研究者や技術者が参加した。本稿では、大気圏内の宇宙線挙動解析の現状など、セッションで発表された日本で行われているSEP被ばく線量予測モデル開発研究の最新情報について解説する。

論文

Impact of the introduction of ICRP publication 103 on neutron dosimetry

佐藤 達彦; 遠藤 章; 保田 浩志*; 仁井田 浩二*

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.183 - 185, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.64(Environmental Sciences)

国際放射線防護委員会ICRPは、その2007年勧告で、最新の科学的知見に基づき実効線量の定義を変更した。これに伴い、フルエンスから実効線量への換算係数の改訂が必要となった。そこで、われわれは、新勧告に基づき、放射線輸送計算コードPHITSを用いて、中性子・陽子に対する実効線量換算係数を計算した。そして、新旧の実効線量換算係数を用いて、高エネルギー加速器の作業員や航空機乗務員の実効線量を計算し、新勧告の導入が高エネルギー放射線防護に与える影響について検討した。その結果、新勧告に基づく加速器作業員や航空機乗務員に対する実効線量は、旧勧告に基づく値と比較して小さくなることがわかった。これは、おもに、放射線荷重係数の改訂に起因すると考えられる。

論文

Management of cosmic radiation exposure for aircraft crew in Japan

保田 浩志*; 佐藤 達彦; 米原 英典*; 小佐古 敏荘*; 藤高 和信*; 佐々木 康人*

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.123 - 125, 2011/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:27.41(Environmental Sciences)

我が国における航空機乗務員の被ばく管理は、文部科学省放射線審議会が2006年に策定したガイドラインに基づき、2007年度より開始されている。放射線医学総合研究所では、その被ばく管理のため、原子力機構が開発した宇宙線スペクトル計算モデルPARMAに基づいて航路線量を計算するプログラムJISCARD-EXを開発し、その結果を航空会社に提供している。発表では、JISCARD-EXを用いて計算した2007年度の航空機乗務員被ばく線量について報告する。

論文

Fluence-to-dose conversion coefficients for aircrew dosimetry based on the new ICRP recommendations

佐藤 達彦; 遠藤 章; Zankl, M.*; Petoussi-Henss, N.*; 保田 浩志*; 仁井田 浩二*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.134 - 137, 2011/02

航空機乗務員の被ばく線量を精度よく評価するためには、その被ばく状況に合わせた照射体系に対するフルエンスから実効線量への換算係数が必要となる。そこで、われわれは、航空機高度の被ばく状況を模擬した2種類の照射体系(上半球からの等方照射、及び放射線輸送計算コードPHITSを用いて計算した航空機高度における放射線場)に対する中性子及び陽子フルエンスから実効線量への換算係数を計算した。その計算は、国際放射線防護委員会(ICRP)の新基本勧告に基づき、PHITSとICRP/ICRU標準人体模型を組合せて実施した。発表では、その計算方法及び結果について詳しく説明するとともに、照射体系の違いによる航空機乗務員の被ばく線量の差について検討した結果を紹介する。

論文

Development of Cosmic Radiation and Energetic Particle Analyzing System: CREPAS

保田 浩志*; 矢島 千秋*; 高田 真志*; 佐藤 達彦; 中村 尚司*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.356 - 359, 2011/02

航空機乗務員の宇宙線被ばく線量計算モデルの精度を検証するためには、航空機高度に混在する高エネルギー中性子と陽子を的確に弁別し、それぞれのエネルギースペクトルを精度よく導出可能な測定システムを開発する必要がある。そこで、本研究では、複合型シンチレータ検出器と高計数率デジタル波形解析装置を組合せ、高エネルギー宇宙線スペクトル測定専用システムCREPASを開発した。そして、その性能を加速器実験や航空機搭載実験で検証したところ、CREPASは、10MeV以上の高エネルギー中性子を他の放射線と的確に弁別して測定可能であることがわかった。今後、エネルギースペクトル導出の精度を向上させることにより、システムの実用化を目指す。

論文

Neutron, photon and proton energy spectra at high altitude measured using a phoswich-type neutron detector

高田 真志*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*; 佐藤 達彦; 中村 尚司*

Radiation Measurements, 45(10), p.1297 - 1300, 2010/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.11(Nuclear Science & Technology)

航空機乗務員の被ばく線量を実測により評価するためには、1MeV以上の高エネルギー中性子スペクトルを測定することが重要となる。そのために、液体シンチレータとプラスチックシンチレータを組合せ、中性子による信号とそれ以外の放射線による信号を弁別可能なフォスウィッチ型検出器を製作した。また、その検出器からの信号を解析するため、12bit$$cdot$$500MHzのフラッシュADCを搭載したDAQシステムを開発した。開発したDAQシステムの最大適応計数率は約350/秒であり、航空機高度における中性子を測定するためには十分な性能を有する。この測定システムを航空機に搭載し、日本上空(北緯42度,高度11km付近)の中性子スペクトルを測定した。その結果、開発したシステムは、陽子と中性子による信号を明確に弁別できるものの、高エネルギー電子による信号と中性子による信号を的確に弁別できないことがわかった。現在、この問題の対処法を検討中であり、会議では、日本上空の中性子スペクトルを報告する予定である。

論文

Measurement of atmospheric neutron and photon energy spectra at aviation altitudes using a phoswich-type neutron detector

高田 真志*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*; 佐藤 達彦; 中村 尚司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(10), p.932 - 944, 2010/10

放射線医学総合研究所が開発したホスウィッチ型検出器を用いて、日本上空高度10.8kmにおける宇宙線中性子及び光子スペクトルを測定した。測定した中性子及び光子のエネルギー範囲は、それぞれ、7$$sim$$180MeV及び3.5$$sim$$42MeVである。得られた測定値を、ボナーボール中性子検出器による測定値や、LUIN2000, EXPACS及びRMCコードによる計算値と比較した。その結果、本研究による測定値は、過去における測定値と比較して、絶対値は一致するがスペクトルの形状が違うことがわかった。

論文

Response functions of Phoswich-type neutron detector for high-energy cosmic ray neutron measurement

高田 真志*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*; 中村 尚司*; 馬場 護*; 本間 壽廣*; 遠藤 章; 谷村 嘉彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(10), p.917 - 931, 2010/10

航空機高度における高エネルギー宇宙線由来の中性子スペクトルの測定に用いるために、Phoswich型中性子検出器を開発した。開発した検出器は、直径及び高さが121.7mmの円柱形のEJ309型有機液体シンチレータを、15mm厚のEJ299-13型プラスチックシンチレータで囲う構造を有している。この検出器を用いて、アンフォールディング法により中性子スペクトルを得るために必要となる応答関数を、35から78MeVの準単色中性子源を用いた測定、MCNPXを用いた計算から評価した。シンチレータの発光量は、陽子,重陽子及びヘリウムイオンビームに対して測定した。実験により測定した中性子に対する応答関数は、MCNPXによる計算値とよく一致することを確認した。以上の結果に基づき、航空機実験で必要となる広範なエネルギーの中性子を測定するために、300MeVまでの中性子に対する応答関数を、MCNPXを用いて評価した。

論文

Measurements of cosmic-ray neutron energy spectra from thermal to 15 MeV with Bonner Ball Neutron Detector in aircraft

矢島 千秋*; 保田 浩志*; 高田 真志*; 佐藤 達彦; 五家 建夫*; 松本 晴久*; 中村 尚司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(1), p.31 - 39, 2010/01

多層減速材型スペクトロメータ(通称、ボナーボール中性子検出器,BBND)を用いて、航空機高度(9$$sim$$11km)における熱エネルギーから15MeVまでの宇宙線由来中性子スペクトルを測定した。測定は、名古屋空港付近の上空で4回実施した。得られたスペクトルを原子力機構で開発した宇宙線スペクトル予測モデルPARMAと比較した結果、両者は、よく一致することがわかった。これにより、モデルの信頼性が証明された。

論文

The Recent improvement and verification of DARWIN; Development of a new DAQ system and results of flight experiment

佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 執行 信寛*; 保田 浩志*; 高田 真志*; 矢島 千秋*; 中村 尚司

Nuclear Technology, 168(1), p.113 - 117, 2009/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.33(Nuclear Science & Technology)

高エネルギー加速器施設や核燃料再処理施設の作業環境など、中性子・光子など多種類の放射線が混在する複合放射線場における被ばく線量を的確に測定可能な放射線モニタDARWINを開発している。DARWINは、以下に示す4つの特徴を有する。(1)1台で幅広いエネルギーの中性子・光子・$$mu$$粒子による線量を同時かつリアルタイムで測定可能,(2)高精度及び従来の中性子モニタと比べて10倍以上の高感度,(3)ユーザーフレンドリーなインターフェイスによる高い操作性,(4)軽量。本発表では、その基本的な特性について詳しく説明するとともに、スペクトル導出モードなど、最近追加したDARWINの新しい機能について紹介する。

論文

Gradual increase of energetic radiation associated with thunderstorm activity at the top of Mt. Fuji

鳥居 建男; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

Geophysical Research Letters, 36(13), p.L13804_1 - L13804_4, 2009/07

 被引用回数:34 パーセンタイル:21.03(Geosciences, Multidisciplinary)

夏季雷活動に起因すると考えられる放射線変動(複数形)が富士山頂において観測された。それらは最も長いもので約20分間続く緩やかな変動であり、約10MeV程度までの連続スペクトルを持つ高エネルギー$$gamma$$線であった。これらの変動の特徴から、個々の雷放電との関係は認められず、雷雲の高電界に起因して生成された逃走電子からの制動放射線であると考えられた。

論文

Responses of selected neutron monitors to cosmic radiation at aviation altitudes

保田 浩志*; 矢島 千秋*; 佐藤 達彦; 高田 真志*; 中村 尚司*

Health Physics, 96(6), p.655 - 660, 2009/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:41.28(Environmental Sciences)

航空機乗務員の被ばく線量を評価するためには、宇宙線由来の中性子による被ばく線量を精度よく測定する必要がある。しかし、市販の中性子モニタは、電源や安全性の問題から民間の航空機に搭載できず、それらの航空機高度における応答特性は調査されていなかった。そこで、われわれは、3種類の市販中性子モニタ(汎用レムカウンタNCN1,タングステン入り高エネルギー中性子用レムカウンタWENDI-II及び反跳陽子測定型レムカウンタPrescila)を実験用のビジネスジェット機に搭載し、それぞれを用いて、航空機高度における中性子被ばく線量率を測定した。その結果、WENDI-IIによる測定値は、原子力機構で開発した宇宙線被ばく線量計算モデルPARMAによる計算値と極めてよく一致することが判明した。一方、NCN1による測定値は、高エネルギー中性子に対する応答特性が十分でないため、PARMAによる計算値の約半分となった。また、Prescilaによる測定値は、1次宇宙線の大半を占める陽子による信号を検出してしまうため、PARMAによる計算値よりも遙かに高い値となった。これらの結果から、航空機高度における中性子被ばく線量率の測定には、現在のところ、WENDI-IIが最も適していることがわかった。

論文

富士山頂における雷活動に起因した高エネルギー放射線の観測

鳥居 建男; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

大気電気学会誌, 3(1), p.111 - 112, 2009/00

夏季雷活動に起因すると考えられる放射線変動(複数形)が富士山頂において観測された。それらは数分から最長20分間続く緩やかな変動であり、10MeV超の連続スペクトルを持つ高エネルギー$$gamma$$線であった。これらの変動の特徴から、個々の雷放電との関係は認められず、雷雲の高電界に起因して大気中の高エネルギー電子が加速され生成された逃走電子からの制動放射線であると考えられた。観測に使用した5インチNaI検出器は$$gamma$$線(光子)に高感度であるが、高エネルギー電子の入射により発生した光子と弁別ができない。高エネルギー電子の入射も含めたスペクトル解析との比較の結果、光子のみの解析で十分に収束することから、入射粒子の大部分は光子と考えられる。

論文

Recent improvement of DARWIN; Dose monitoring system applicable to various radiations with wide energy ranges

佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 執行 信寛*; 保田 浩志*; 高田 真志*; 矢島 千秋*; 中村 尚司

Transactions of the American Nuclear Society, 99(1), P. 589, 2008/11

高エネルギー加速器施設や核燃料再処理施設の作業環境など、中性子・光子など多種類の放射線が混在する複合放射線場における被ばく線量を的確に測定可能な放射線モニタDARWINを開発している。DARWINは、以下に示す4つの特徴を有する。(1)1台で幅広いエネルギーの中性子・光子・$$mu$$粒子による線量を同時かつリアルタイムで測定可能,(2)高精度及び従来の中性子モニタと比べて10倍以上の高感度,(3)扱いやすいインターフェイスによる高い操作性,(4)軽量。本発表では、その基本的な特性について詳しく説明するとともに、スペクトル導出モードなど、最近追加したDARWINの新しい機能について紹介する。

論文

A Personal use program for calculation of aviation route doses

保田 浩志*; 佐藤 達彦; 寺門 正人*

Proceedings of 12th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-12) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/10

航空機搭乗時の宇宙線による被ばく線量(航路線量)を詳細な航路情報に基づいて計算するために、マイクロソフトEXCELのVBA機能を利用した個人ユーザー向けの航路線量計算プログラムJISCARD-EXを開発した。JISCARD-EXは、2つの空港とフライト年月日を指定すれば、その航路上の被ばく線量率を、原子力機構で開発した大気圏内宇宙線スペクトル計算モデルPARMAを利用して計算し、その結果を自動的に集約するプログラムである。本プログラムは、放射線医学総合研究所のホームページより一般に公開される。

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