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-ray visualization survey meter in high gamma and neutron background environment坪田 陽一; 小林 賢二; 石井 達也; 平戸 未彩紀; 塩谷 聡; 中川 貴博
Radiation Protection Dosimetry, 200(16-18), p.1676 - 1680, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所(FDNPS、1F)の廃止措置では、作業員が建屋内の構造物の撤去、放射能汚染の監視、建屋内の除染を行っている。作業員のスーツ表面の汚染を測定するため、高
・
線バックグラウンド環境下での核種の表面放射能汚染を測定・可視化できる手持ち式サーベイメータを開発した。核種を選択的に測定するために、薄膜ZnS:Agシンチレータ、多チャンネル光電子増倍管(MA-PMT)、MA-PMTの各チャンネルの個別増幅回路と計数回路からなる線用の手持ち式サーベイメータを設計・試作した。線計数性能試験の結果、試作機は2.1 
10
cpmでも計数飽和せず、それを超える線の計数が可能であることが示された。また、線応答試験では、高強度の線源(1Sv/h以上と推定)に近接しても線応答はなかった。今後は、軽量化・小型化を図るとともに、汚染環境下での実機検証を行い、可用性を高めていく計画である。
Journeau, C.*; Molina, D.*; Brackx, E.*; Berlemont, R.*; 坪田 陽一
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(9), p.1239 - 1247, 2024/09
被引用回数：2 パーセンタイル：51.66(Nuclear Science & Technology)CEAは、劣化ウランを使用したUO
またはHfOを(核燃料としての)UOの 代替物として用いて、福島第一原子力発電所の模擬燃料デブリを製造した。溶融燃料-コンクリート相互作用によって生じたEx-vessel模擬燃料デブリでは、酸化物相の密度が金属相の密度より軽くなる。それゆえ重い金属質の相が底に偏析する。これら金属相のうち3つの試料を、CEAカダラッシュ研究所でのハンドソー切断、及び同研究所のFUJISAN施設でコアボーリング装置により機械的に切断された。これらの金属ブロックのうち、2つは非常に硬く(1つはUO試料、もう1つはHfO試料)、最後の1つ容易に切断可能であった。これらの3つの金属ブロックの金相分析(SEM-EDSとXRD)の類似点と相違点に関して議論する。この経験は、福島第一原子力発電所の燃料デブリの切断・回収を視野に入れた場合、有益な学びとなる。
坪田 陽一; 木村 泰久; 永井 佑哉; 小嶋 祥*; 床次 眞司*; 中川 貴博
Proceedings of International Conference on Decommissioning Challenges; Role and importance of innovations (DEM 2024) (Internet), 7 Pages, 2024/05
福島第一原子力発電所のPCV内で想定される過酷な環境(高湿度,高/線バックグラウンド)におけるエアロゾルの「その場」モニタリングシステムを開発した。本システムの一部をMOX燃料施設のグローブボックス解体現場に設置し、その高速応答性能と長期運転能力を実証した。
Porcheron, E.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Berlemont, R.*; Bouland, A.*; Lallot, Y.*; 坪田 陽一; 池田 篤史; 三次 岳志
Proceedings of International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2023) (Internet), 5 Pages, 2023/10
福島第一原子力発電所(1F)の損傷した原子炉の廃止措置における重要な課題である燃料デブリの切断作業における放射性エアロゾルの発生と飛散を評価する目的で行われたURASOLプロジェクトにおいて、模擬燃料デブリの加熱および機械的切断に伴い生成するエアロゾルの質量濃度、リアルタイム数密度、質量基準の粒径分布、形態、および化学的特性の観点からの特性評価について報告する。加熱試験においては温度上昇に伴う粒径増大が観察され、粒子数密度に関しては劣化ウランを用いた模擬燃料デブリを用いた例がHf含有模擬燃料デブリを用いた試験よりも小さい数密度であった。機械的切断においてはエアロゾルの空気動力学的質量中央径は、放射性試料と非放射性試料でほぼ同程度(約3.7
4.4
m)であった。
坪田 陽一; Porcheron, E.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Suteau, C.*; Lallot, Y.*; Bouland, A.*; Roulet, D.*; 三次 岳志
Proceedings of International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM2023) (Internet), 6 Pages, 2023/10
福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリ取出しを安全に実施するためには、燃料デブリの切断時に発生する放射性微粒子の定量評価が必要である。我々はウラン含有のIn/Ex-Vessel組成を持つ模擬燃料デブリを作製し、それらを加熱した際に生じるエアロゾルの物理、化学的特性を評価した。それらを基に1F-Unit2の燃料デブリを加熱法の代表例であるレーザー切断した際に生じるエアロゾルの同位体組成と放射能を推定したところ、
Pu、
Am、
Cmを主とするプルトニウムが核種として、Pu、
Cs-Ba、
Sr-Yが核種としての着目核種であることが分かった。
エアロゾルモニタリング坪田 陽一
Isotope News, (787), p.28 - 31, 2023/06
東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所(以下、「1F」)の廃炉作業における燃料デブリ取出し作業では、格納容器(PCV)内で放射性微粒子が発生する。特に内部被ばく影響が大きい核種を含む微粒子(エアロゾル)のPCV内の閉じ込め対策に加え濃度のモニタリングが重要である。原子力機構の研究グループは1F-PCV内の過酷環境でエアロゾルを測定するための要求事項を「高湿度環境での確実な動作」、「ろ紙を使わないエアロゾル測定」、「高濃度のエアロゾル測定」、「エアロゾルの選択的測定」の4つに整理し、それらを満足する機器としてIn-situ Alpha Air Monitor (以下、「IAAM」)を開発した。IAAMは空気加熱、扁平型流路、エアロゾルの直接測定、多チャンネル光電子増倍管、シンチレータ厚の最適化等を組み合わせた「その場」エアロゾル測定装置として開発された。性能検証試験により、同機を用いた空気中のエアロゾル濃度のリアルタイム測定が可能であり、1F-PCV内の想定値の30倍以上のエアロゾル濃度を測定可能であることが実証された。今後は様々な現場におけるエアロゾル濃度測定の実証をすすめ、現場への適用を目指す。
Porcheron, E.*; Leblois, Y.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Molina, D.*; Suteau, C.*; Berlemont, R.*; Bouland, A.*; Lallot, Y.*; Roulet, D.*; et al.
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2022) (Internet), 5 Pages, 2022/10
福島第一原子力発電所(1F)の事故炉廃止措置における重要な課題の一つが、燃料デブリの取り出しである。ONET Technologies, CEA, IRSNからなるフランスのコンソーシアムがJAEA/CLADSのために実施したURASOLプロジェクトは、燃料デブリ模擬物質の熱的・機械的加工による放射性エアロゾルの生成と特性に関する科学的基礎データの取得に取り組んでいる。VITAE施設で行われる加熱試験はレーザーによる熱的切断の代表的な条件を模擬している。機械的切断では、FUJISAN施設においてコアボーリング試験を実施した。燃料デブリ模擬物質は、非放射性試験と放射性試験のために開発されている。化学的特性評価と粒径情報の取得は、デブリ取り出しで発生する可能性のある放射性粒子の特性推定のために実施された。これらの情報は1Fにおける燃料デブリ取り出し作業において放射線防護上の対策を評価するうえで重要な情報である。
Journeau, C.*; Molina, D.*; Brackx, E.*; Berlemont, R.*; 坪田 陽一
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2022) (Internet), 5 Pages, 2022/10
CEAは、劣化ウランを使用したUOまたはHfOを(核燃料としての)UOの 代替として用いて、福島第一原子力発電所の模擬燃料デブリを製造した。溶融燃料-コンクリート相互作用によって生じたEx-vessel模擬燃料デブリでは、酸化物相の密度が金属相の密度より軽くなる。それゆえ重い金属質の相が底に偏析する。このうち3つの金属質試料を、CEAカダラッシュ研究所でのハンドソー切断、及び同研究所のFUJISAN施設でコアボーリング装置により機械的に切断された。これらの金属ブロックのうち、2つは非常に切断しにくく(1つはUO試料、もう1つはHfO試料)、最後の1つはより簡単に切断可能であった。これらの3つの金属ブロックの金相分析(SEM-EDSとXRD)の類似点/相違点に関して議論する予定である。この経験は、福島第一原子力発電所の燃料デブリの切断・回収を視野に入れた場合、有益な学びとなる。
continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates (-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
被引用回数：4 パーセンタイル：52.14(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、放射性核種を含む微粒子(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、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)高計数率の線測定能力、(4)高バックグラウンドの/線下でも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/線高バックグラウンド(最大100mSv/hの線)下で、濃度3.3 10
Bq/cm
以上の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。
片岡 憲昭*; 中嶌 純也; 三輪 一爾; 廣田 誠子*; 坪田 陽一; 山田 椋平; 藤通 有希*; 石川 純也*; 砂押 正章*
保健物理(インターネット), 54(2), p.140 - 145, 2019/06
2018年12月1日に日本保健物理学会若手研究会と若手放射線生物学研究会が開催した合同勉強会(東京大学本郷キャンパス)について報告するものである。
森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 764, p.383 - 386, 2014/11
被引用回数：55 パーセンタイル：96.55(Instruments & Instrumentation)Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped GdSiO
: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good (10% with PMT and 14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.
森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.81 - 86, 2014/05
被引用回数：43 パーセンタイル：94.35(Instruments & Instrumentation)核燃料施設では核燃料物質の検知のため、線が測定される。本研究では、Si-PMアレイとGAGGシンチレータ接合した新たな線イメージング装置を開発し、開発した装置の基本性能を評価した。シンチレータは0.1mm厚、ライトガイドは3.0mm厚のものを用いた。Am線源をすべての測定に用いた。空間分解能の評価では、1.6lp/mmのスリットが完全に識別でき、ここから空間分解能は0.6mm FWHM以下であると評価された。エネルギー分解能は13% FWHMであった。画像にはわずかなゆがみが確認されたが、中心付近の均一性は24%以内であった。これらの評価結果より、構築した線イメージング装置は、核燃料施設におけるプルトニウム検知に有用であることが示された。
井崎 賢二; 森下 祐樹; 山崎 巧
金子 純一*; 樋口 幹雄*; 坪田 陽一*; 山本 誠一*; 石橋 浩之*
【課題】環境中に管理対象放射性物質とそれ以外の放射性物質が混在する場合であっても、管理対象放射性物質に起因する放射能汚染を短時間に計測して評価する放射線計測方法を提供する。 【解決手段】測定試料に付着している放射性物質に感応して検出信号を発生する多数の検出ピクセルを平面状に並べて放射線検出面を構成した放射線検出器の多数の検出ピクセルから出力される検出信号を、放射線検出面を複数の領域に分割して各分割領域に該当する検出ピクセルから出力される検出信号を検出処理し、分割領域毎に検出される放射線検出結果を出力する信号処理装置を用いて測定試料中の放射性物質の放射線量を計測する。
坪田 陽一; Laffolley, H.; Porcheron, E.*; Journeau, C.*; Delacroix, J.*; Gu
var, C.*; Brackx, E.*; Lallot, Y.*; Bouland, A.*
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)から燃料デブリを安全に取り出すためには、燃料デブリの切断により発生する放射性エアロゾルを定量的に評価する必要がある。そこで、In/Ex-Vesselの組成を模擬したウラン含有模擬燃料デブリを作製し、加熱により発生するエアロゾルの物理的・化学的特性を評価した。これらの結果に基づき、福島第一原子力発電所2号機の燃料デブリのレーザー切断(典型的な熱的切断工法)時に生成されるエアロゾルの同位体組成と放射能を推定した。プルトニウム、主にPu、Am、Cmが主要なアルファ核種であり、またPu、Cs-Ba、Sr-Yが主要なベータ核種であった。
Guvar, C.*; Faure, J.*; Testud, V.*; Roger, J.*; Domenger, R.*; Valette, R.*; Brackx, E.*; Bouyer, V.*; Journeau, C.*; Berlemont, R.*; et al.
no journal, ,
URASOLとダスト飛散率プロジェクトは、それぞれJAEAとCRIEPIがONET/CEA/IRSNと共同で主導し、熱または機械工具で切断された劣化ウラン酸化物を含む模擬燃料デブリからエアロゾルの生成と特性に関する基礎データを取得することを目的とする。ONET/CEA/IRSNが開発したプロセス全体では、模擬燃料デブリの仕込み組成決定と製作、切断用試料の準備、切断試験とオンラインでのエアロゾル測定、エアロゾルのサンプリング、模擬燃料デブリ製作時とエアロゾル生成試験後分析を実施可能である。本発表では、模擬燃料デブリ(Ex-Vessel組成のVF-U3)の製作時、及びそれらの加工時のエアロゾルの化学および微細構造分析に焦点を当てる。
, and radiation sources discrimination software using a 2d-imaging radiation detectorLaffolley, H.; 坪田 陽一; 辻 智也; 本田 文弥; 二田 郁子; 菊池 里玖
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃止措置に向けた取り組みを支援するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性試料中のアルファ線源、ベータ線源、ガンマ線源を正確に弁別するためのTRACEソフトウェアを開発している。この技術は、市販の2次元イメージング半導体放射線センサーであるMiniPIXを利用し、そのピクセルマトリクス内での放射線相互作用の画像と、付与エネルギーの定量化の両方を利用する。TRACEは、放射線イベントによって生成されるピクセルクラスターのエネルギーと形状に対する機械学習により、MiniPIXからのデータを分析する。アルファ粒子は付与エネルギーが高い、ガンマ粒子はほぼ点状の飛跡、ベータ粒子はクラスター形状となるなど、これらの特徴量を抽出し、放射線の種類ごとのエネルギースペクトル二次元マッピングを提供する。TRACEの主要な構成要素は機械学習アルゴリズムであり、Co-60、Sr-90、Cs-137、Am-241など、福島からの試料との関連性から選ばれた標準線源から取得されたデータを用いて訓練した。今後は、XYZ電動ステージとの統合が計画されており、データ取得の自動化、効率向上、放射性試料や非平面試料の取り扱いの容易化、および取得時間のリアルタイム調整を可能にすることを目指す。
線用ダストモニタの高度化坪田 陽一; 本田 文弥; 吉田 将冬; 中川 貴博; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 池田 篤史
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。特に核種を含む粒子(エアロゾル)は吸入時の実効線量係数が非常に高いため、適切な管理測定が必要となる。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。我々は、高濃度のエアロゾルの発生箇所近傍でのモニタリングを実現するために、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路入口を加熱し、エアロゾルを乾燥させたうえでエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、構成部品類の改良を実施している。本件においては、種々の基礎試験の結果とともに、空気乾燥による粒径変化や1Fへの現場実装を目指した検出部の給電方法の改善等に関して報告する。
森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*
no journal, ,
Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped GdSiO: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good (10% with PMT and 14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.
坪田 陽一; 和氣 嵩暁*; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 石橋 浩之*
no journal, ,
GdSiO:Ce(GPS)はNaI:Tlを超える大発光量を持ち、523Kを超える高温環境下でも使用可能な希土類ケイ酸塩シンチレータである。GPSのGdの一部をLaで置換した三斜晶La-GPSもNaI:Tlに匹敵する発光量を有し、複数の単結晶合成例が報告されている。しかしLa-GPSの発光量に関する系統的な研究はいまだ報告されていない。本研究においてはLa-GPSシンチレータの発光量最大化を目指し、発光量のLa及びCe濃度依存性を調査した。(LaxGd1-x-yCey)SiO(x=0.1, y=0-0.16)および(x=0-0.15, y=0.025)の組成の調整したLa-GPS焼結体をガラス基板に固定、研磨することで厚み100m程度のプレートを作製した。Amからの線応答測定の結果、Ce濃度2.5%でLa濃度を変化させた場合、La濃度5-6.7%程度で発光量が最大となり、La濃度増加とともに発光量は減少した。La濃度を10%とし、Ce濃度を変化させた場合、Ce濃度0-2.5%の領域では濃度増加に伴い、発光量が増加し、Ce濃度4%より高い領域では濃度消光により発光量が減少した。
坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 池田 篤史; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿
no journal, ,
福島第一原子力発電所における燃料デブリの本格取り出し時や核燃料サイクル施設の廃止措置においては、大量の放射性微粒子、特に粒子の飛散が想定される。従来型の1チャンネルのSi半導体と捕集ろ紙を用いた線用ダストモニタでは計数率上限が高くないことや、ろ紙への捕集であるためその場の空気中濃度の算出が困難である等の課題があった。本件では前述の課題解決を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機のU
O
線源に対する検出効率は約80.8%であり、約3MBqのAm線源を用いた試験においては20Mcpm以上での測定が可能であった。従来型のSSBDを用いたダストモニタの10倍以上の高計数率でも動作することが確認された。ラドンチャンバーを用いた試験において空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。
公開特許公報