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論文

Demonstration result of sample assay system equipped alternative He-3 detectors

谷川 聖史; 向 泰宣; 飛田 浩; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 高瀬 操*; 牧野 理沙; 大図 章; 中村 仁宣; 栗田 勉; et al.

56th Annual Meeting of the Institute of Nuclear Materials Management (INMM 2015), Vol.1, p.693 - 701, 2016/00

原子力機構ではHe-3 ($$^{3}$$He)検出器の代替技術としてZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータを用いた中性子検出器の開発を進めてきた。この検出器は、ASAS(代替サンプル測定システム)と呼び、現在査察でMOX粉末等の測定に使用している$$^{3}$$Heタイプのサンプル測定システム(INVS)を参考としたものである。$$^{3}$$Heの代替技術としてPuの測定が可能なことを示すために、原子力機構ではASASを設計・試作し、実際のプルトニウム(MOX粉末)を用いた測定試験を実施した。測定試験では、検出器の基本性能評価を行い、個々の性能についてINVSとの比較を実施した。その結果、代替$$^{3}$$He中性子検出器(ASAS)の技術開発に関し、実際に使用している査察機器(INVS)と遜色のない定量性を示すことができた。

論文

Numerical evaluation of the light transport properties of alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators

大図 章; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 798, p.62 - 69, 2015/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.39(Instruments & Instrumentation)

シンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器内部のシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡コードを用いて調査した。検出器の構造は、ガラス基板に積層された薄いセラミックシンチレータ板とそれを囲む光反射管、及びその光反射管の両端に設置された二つの光電子増倍管からなる。管内部のセラミックシンチレータ板の設置を様々に変化させた場合の検出器の両端に現れる光出力を計算し、試験結果と比較した。その結果、管内部の光伝搬特性は、そのセラミックシンチレータの配置、及び光反射管の構造に大きく依存することが判明した。

論文

Development and demonstration of a Pu NDA system using ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$ ceramic scintillator detectors

中村 仁宣; 大図 章; 小林 希望*; 向 泰宣; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 呉田 昌俊; 栗田 勉; 瀬谷 道夫

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2014/07

計量管理及び保障措置に用いられているHe-3型中性子検出器の代替技術を開発するため、ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータを用いた中性子検出器(Pu非破壊測定システム)の開発プロジェクトを日本国政府の支援のもと進めている。代替システム(ASAS:代替サンプル測定システム)の設計は基本的に従前からプルトニウムの測定に用いられているINVS(在庫サンプル測定装置)を参考にした。INVSはサンプル瓶に採取されたMOX粉末またはPu溶液中のPu量を測定する装置であり、18本のHe-3中性子検出器(検出効率約42%)を有している。ASAS検出器の開発(製作)後、その技術や性能を確立するために、原子力機構はデモンストレーションを2015年の早々に計画しており、サンプルの位置再現性の確認、検出器パラメータの最適化、計数の統計ばらつき、温度変化や$$gamma$$線の線量率の変化に対する安定性及び代替He-3技術の有効性に係る指標(FOM)の評価をチェックソースやMOX粉末を利用して行う予定である。さらに、INVSとASASの性能比較試験も実施する計画である。本論文は、MCNP遮蔽計算コードによる研究成果、ASASの設計図及び性能や技術を証明するためのデモンストレーション計画についてまとめたものである。

論文

Evaluation of light transport property in alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators by a ray-tracing simulation

大図 章; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 藤 健太郎; et al.

Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and $$gamma$$-ray detectors (NSS/MIC 2014), 5 Pages, 2014/00

日本原子力研究開発機構では、セラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器を開発している。その検出器は、矩形のアルミニウム管とその内側に設置された光反射シート、その内部に対角線状に設置されたガラス板に焼結されたセラミックシンチレータシート、及びアルミニウム管の両端に設置された光電子増倍管で構成される。検出器の中性子検出効率は、内部のシンチレータ光の伝搬特性に影響を受けるため、シンチレータ表面及びガラス面から検出器内部を通過するシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡シミュレーションで調査した。そのシミュレーション結果を実験結果と比較して報告する。

論文

He-3代替中性子検出器を用いた代替PCAS(APCA: Alternative Plutonium Canister Assay System)の開発

大図 章; 呉田 昌俊; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; et al.

核物質管理学会(INMM)日本支部第34回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2013/10

文部科学省核セキュリティ強化等推進事業の一つとして、世界的なHe-3ガス供給不足問題に対処するため、核セキュリティや保障措置分野での用途を目的としたZnSセラミックシンチレーターを用いたHe-3代替中性子検出器とそれら代替検出器を多数装備した保障措置用プルトニウム非破壊評価測定装置(NDA)の実証機を開発している。本報では、開発しているHe-3代替中性子検出器の基本性能に大きな影響を及ぼす検出器内部のシンチレーション光の導光特性の光線追跡シミュレーションコードを用いた計算結果と試作した検出器の試験結果の比較、及び中性子モンテカルロ計算コード(MVP)で設計,構築した代替Pu-NDA計測システム(APCA)実証機の設計性能と現行のプルトニウム貯蔵容器測定システム(PCAS)装置の性能比較に関して、今後の試験計画とあわせて報告する。

論文

Design of an Alternative Plutonium Canister Assay system (APCA) using ceramic scintillator neutron detectors for the safeguards NDA

呉田 昌俊; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 中村 仁宣; 瀬谷 道夫

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 8 Pages, 2013/07

He-3ガス不足問題が深刻となり、He-3中性子検出器に代替する保障措置NDA用中性子検出器技術の開発が急務となっている。そこで、文部科学省核セキュリティ強化等推進事業の一つとして、保障措置検認装置に組み込んで使用できるセラミックシンチレータ中性子検出器の開発を進めている。本稿では、検出器の導光光学系を対象として光線追跡コードを用いて検出特性を研究した成果と技術実証用NDA装置(APCA)の設計について記す。

口頭

He-3代替中性子検出器を用いた代替PCASの設計製作

大図 章; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 吉野 誠二; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 曽山 和彦; 中村 仁宣; 瀬谷 道夫; et al.

no journal, , 

原子力機構では、近年の世界的なHe-3ガスの深刻な供給不足に対処するためセラミックシンチレータを用いたHe-3ガス代替中性子検出器を開発している。この開発と同時に代替検出器が保障措置分野でも十分に適用可能であることを実証するために、He-3ガス中性子検出器が多数使用されている代表的な核燃料測定装置である従来のPCAS(Plutonium Canister Assay System)の代替測定装置APCA(Alternative PCAs)を代替中性子検出器で設計、製作している。平成25年度、開発したHe-3ガス代替中性子検出器を装備したAPCA装置を構築し、試運転を開始している。本報では、これまでにMVPシミュレーションで得られた設計性能とPCASとの比較、及び基礎性能試験の結果等に関して報告する。

口頭

He-3代替セラミックシンチレータ型中性子検出器の光伝搬特性

大図 章; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 藤 健太郎; 鈴木 浩幸; et al.

no journal, , 

原子力機構では、He-3ガス型中性子検出器の代替検出器として、板状のセラミックシンチレータを用いた検出器を開発している。その検出器は、光反射シートが内面に張付けられた金属管(長さ$$sim$$30cm、外径$$sim$$32$$times$$32mm)中に薄膜のセラミックがガラス板上に溶着されたシンチレータ板が設置され、かつ管両端に光電子増倍管(PMT)が取り付けられた構造を有している。このタイプの検出器は、シンチレータで発生した光がPMTに届くまでに管内多重反射により減衰する。このため、管内部の光の伝搬特性が検出器の性能に大きな影響を与える。これまで、シンチレータ表面からの様々なタイプの検出器構造での光の伝搬特性を報告してきた。今回、光線追跡コードでシミュレーションしたシンチレータの基板であるガラス面を通過する光の伝搬特性の結果について報告する。

口頭

固体シンチレータ型中性子検出器を用いたPu用NDA装置の設計製作

大図 章; 呉田 昌俊; 小林 希望*; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 飛田 浩; 春山 満夫; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 坂佐井 馨; et al.

no journal, , 

原子力機構では、最近の世界的なHe-3ガスの供給不足を背景にセラミックシンチレータを用いたHe-3ガス代替中性子検出器を開発している。この代替検出器の開発と同時に開発した検出器の性能が保障措置分野でも十分に適用可能であることを確認、実証するために、従来He-3ガス中性子検出器が使用されている代表的なPuインベントリ評価用測定装置であるINVS(Inventory Sample Assay System)の代替測定装置ASAS(Alternative Sample Assay System)装置を代替中性子検出器で設計、製作している。ASASの設計では、代替中性子検出器はHe-3ガス中性子検出器と形状及び性能が異なるが、INVSの外形寸法と同様になるように装置内の構造を工夫した。本報では、これまでにMVPまたはMCNPシミュレーションで得られた設計性能とINVSとの比較評価結果、及び製作した装置の試験状況に関して報告する。

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