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Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一; 神野 郁夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(2), p.269 - 276, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Nuclear Science & Technology)We investigated the possibility of estimating the effective neutron multiplication factor (
) of the fuel debris inside the canister and primary containment vessel (PCV) of Unit 2 of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) using remote gas-radioactivity measurement via simulation-based calculations. Our results demonstrate an almost linear correlation between and the 
Kr-to-
Xe activity ratio with respect to various fuel debris compositions. This correlation is maintained regardless of geometries such as the fuel debris canister and the PCV.
-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
被引用回数：1 パーセンタイル：27.23(Chemistry, Physical)The characterization of bremsstrahlung and -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 -rays) in fuel debris is maximized, the average energies and dose rates from the energy spectra of bremsstrahlung and -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
. 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.
Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(4), p.424 - 430, 2022/04
被引用回数：1 パーセンタイル：15.09(Nuclear Science & Technology)Modification of the Monte Carlo depletion calculation code OpenMC was performed to enable the depletion calculation of the subcritical neutron multiplying system. With the modified code, it became possible to evaluate the quantity of short half-life fission products from spontaneous and induced fissions in the subcritical system. As a preliminary study, it was applied to the fuel debris storage canister filled with nuclear materials and spontaneous fission nuclides. It was confirmed that the code could successfully provide a quantity of short half-life FPs over time and provide the relationship between the activity ratio of Kr-88 to Xe-135 and effective neutron multiplication factor of the canister.
松村 太伊知; 奥村 啓介; 藤田 学*
JAEA-Conf 2021-001, p.144 - 149, 2022/03
新しいセンサーの開発、非破壊分析技術、放射線遮蔽の最適化などの目的で、燃料デブリの放射線特性を適切に評価できる信頼性の高い核データが必要である。これまで、計算コードによって異なる結果が得られたとしても、その違いの原因を解明することは困難であった。それを克服するために、大量の核種と崩壊データファイルの全崩壊モードを正確に扱うことができる信頼性の高い放射性崩壊・放射性線源スペクトル計算コードを新たに開発した。最初のステップとして、最近の崩壊データファイルであるJENDL/DDF-2015, ENDF/B-VIII.0およびJEFF-3.3の崩壊サブライブラリを使用して、燃料デブリの光子スペクトルを比較した。本発表では、次回のJENDL崩壊データファイルに向けて、崩壊スキームと崩壊モードの分岐比の修正の要望を報告する。
Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 寺島 顕一; 松村 太伊知; 坂本 雅洋
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00543_1 - 19-00543_8, 2020/06
Prediction of the fuel debris location and distribution inside the primary containment vessel (PCV) of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is important to decide further decommissioning step and strategy. The radiation measurements in the past internal investigations have not yet provided enough information to predict fuel debris location and its distribution inside PCV. To support further measurement efforts, we simulate the detector response inside the PCV. The calculation result could provide a base on deciding suitable detector systems to assist the efforts on searching, localizing and defining distributions of the fuel debris.
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
被引用回数：2 パーセンタイル：23.17(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。
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。
Sr、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。
松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*
Nuclear Science and Engineering, 192(1), p.70 - 79, 2018/10
被引用回数：1 パーセンタイル：11.24(Nuclear Science & Technology)これまでTMI-2事故時の汚染水処理に用いた水没式の脱塩システム(SDS)に対して、アスペクト比の小さな吸着塔を円筒形状に近似して、その軸方向のみを対象にしたgammaスキャニングに関する解析的研究を進めてきた。本研究では、事故時の報告書をもとに再現した現実系の軸方向のスキャニングを模擬した計算を行い、円筒形状の結果と比較するとともに、径方向のスキャニングも新たに試みて、吸着塔内の核種分布の3次元評価の可能性を模索した。吸着塔の上面および底面からの径方向のスキャニングの模擬計算では、ゼオライト充填層中に仮想的なディスク形状とシェル形状に設定したCs-137がそれぞれ明瞭に観察可能であることを確証した。
永石 隆二; 松村 太伊知; 奥村 啓介
no journal, ,
デブリが共存した水(反応系)中では放射線分解が起きて、高反応性の生成物(ラジカル・分子)が長期にデブリと接触・反応し、その状態に影響を及ぼす(経年劣化)。ここで、放射線分解や照射損傷といった放射線効果は、一般的に評価される線量だけでは説明できず、放射線の線質(線種、エネルギー)に依存した考慮が必要である。そこで本報告では、前の報告で評価した線種毎のエネルギー分布を放射線化学的に統合した。さらに、線種毎に影響範囲の異なる、反応系での不均一なエネルギー付与に基づく放射線効果について議論した。
永石 隆二; 桑野 涼*; 松村 太伊知
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)事故対策・廃止措置における水の放射線分解に関する研究では、これまで外部放射線として主に透過性の高いガンマ線(Co-60)が照射実験に用いられてきた一方で、Sr-90等からのベータ線を模擬した電子線やその制動放射を模擬するエックス線といった放射線を用いた実験も重要であると考えられているが、それらの透過性は低いため、ガンマ線と同様に実験することが困難である。そこで本研究では、それらの放射線の透過性に優れたフィルムによって密封した照射容器を用いて、電子線及びエックス線による照射実験を行い、水溶液の線量評価とともに、水の分解で発生した水素(分子)並びにその対生成物の過酸化水素を測定した。
松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*
no journal, ,
構造材近傍の放射線や放射線分解生成物は、腐食をはじめとする構造材の劣化に影響する。ここで、構造材近傍の放射線の線質(種類・エネルギー)及び量は構造材の種類や厚さによって変わるため、これを系統的かつ詳細に調べることは、設置場所等によって異なる構造材(材質・サイズ)を利用する実情に応じた細やかな指針等を与えられる点からも重要である。そこで本研究では、水中の金属構造材(SUS304, SUS316L等)への放射線(
線・線)照射をモンテカルロ計算コード(PHITS)で模擬して、その構造材近傍の放射線のエネルギースペクトルを入射放射線、構造材の種類や厚さを変えながら評価した。解析結果の一例として、Y-90線源の線をSUS304に入射したときの裏側の水中のスペクトルの平均エネルギーは、構造材の厚さが増加すると、光子は高エネルギー側にシフトするのに対して、電子は低エネルギー側にシフトした。
永石 隆二; 桑野 涼*; 井上 将男*; 松村 太伊知
no journal, ,
水の放射線分解によって生成する過酸化水素(分子生成物)は酸化剤であり、水に接する材料(接水材料)を腐食や構造破壊で劣化させるため、この生成(G値)と反応の挙動を調べることは重要である。この反応のベースには単独で減衰する熱(自己)分解があるが、この1次の反応速度は温度(活性化エネルギー)だけでなくpH(酸性度)や固体表面(触媒等)の影響を受ける。そこで本研究では、この反応速度を固体材料(主にゼオライト)が共存した水溶液中でpHを変えながら測定した。ここで、系統的に取得した測定データをもとに、反応速度に及ぼすpHや共存する固体材料の影響を考察するとともに、材料劣化を及ぼす過酸化水素の影響範囲等について議論した。
松村 太伊知; 永石 隆二; 桑野 涼*
no journal, ,
原子炉, 吸着塔, 収納缶等の金属構造材表面では線や二次電子から低・連続エネルギー化した制動放射が発生して、これが水の分解を引き起こして構造材の腐食等に影響を及ぼしている。ここで、放射線分解する水はその層の厚さによって異なる線質(エネルギー・スペクトル)の制動放射を吸収するため、放射線分解実験を行う場合はこれを考慮した高度な線量評価が重要となる。そこで本報告ではシリーズ発表の1番目として、制動放射の模擬としたX線の水への照射を高精度線量計とスペクトロメータを用いて測定して、水への吸収光子の入射最大エネルギー(管電圧)や水層の厚さに対する依存性を議論した。
寺島 顕一; 冠城 雅晃; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 藤田 学*; 奥村 啓介
no journal, ,
中性子用積算線量計であるバブル線量計(BD)は、ガンマ線に不感、外部電源不要、目視確認が可能、中性子フルエンス率に応じた照射時間調整、などの特長を持っており、福島第一原子力発電所(1F)におけるデブリ検知や容器の非破壊測定への適用が期待できる。そこでBDの適用性評価を目的とし、中性子照射試験を行って基礎データを取得した。
永石 隆二; 桑野 涼*; 松村 太伊知
no journal, ,
Co-60線のような単一エネルギー(単色)をもつ光子とは異なり、制動放射やX線といった連続エネルギー(スペクトル)の光子は、水の層の厚さ等によって水中に異なる線質(エネルギー・スペクトル)の光子を与える。異なる線質の光子による水の分解は生成物の異なる収量(G値)やパターンを与えることから、それら光子を用いた実験ではこの線質(LET)効果の評価が重要となる。そこで本報告ではシリーズ発表の2番目として、X線照射による水の分解の線質効果(分子生成物の生成挙動)を、1番目で測定した線量・線質データをもとに明らかにして、水の分解に及ぼす管電圧(入射最大エネルギー)や水層の厚さの影響について議論した。
Riyana, E. S.; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一; 奥村 啓介
no journal, ,
We investigated the possibility of estimating the effective neutron multiplication factor (keff) of the fuel-debris inside the primary containment vessel (PCV) of unit-2 of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) using remote gas-radioactivity measurement. Our calculation result demonstrates the correlation between keff and the activity ratio (AR) of Kr-to-Xe for various fuel debris compositions and geometry. We also show the time-dependent behavior of the AR of Kr-to-Xe when the keff changes suddenly in PCV.
Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一
no journal, ,
We enabled to consider the spontaneous fission reaction in subcritical neutron multiplying system by modifying the OpenMC depletion calculation code version 0.11. With the code, it is possible to estimate the quantity of short half-life fission products in the subcritical system. As a demonstration and fuel debris storage preliminary study, the code was applied to the fuel debris storage canister filled with nuclear materials and spontaneous fission nuclides. As a result, the ability was successfully shown to provide the information on short half-life fission products over time and to provide the relationship between the activity ratio of 88Kr-to-135Xe and effective neutron multiplication factor.
寺島 顕一; 松村 太伊知; 冠城 雅晃; 坂本 雅洋; Riyana, E. S.; 奥村 啓介
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)の燃料デブリを検知する手法の1つとして、自発核分裂,誘起核分裂,または(
,n)反応に起因する中性子を検出する方法が考えられる。しかし、燃料デブリの性状や適用場所に応じて、バックグラウンドガンマ線や中性子線の強度は大きく変わることが予想され、事前のガンマ線遮蔽の最適化は困難である。バブルディテクー(BD)は、中性子照射により発生する気泡数から中性子積算線量を計測するものであり、ガンマ線に不感,小型,軽量,電源・ケーブル不要,目視確認が可能といった特長を有する。また、極少の中性子線場でも、照射時間を長く設定することにより検出できる可能性がある。そこで、BDの1F現場への適用性を評価するため、BDの中性子照射試験を行い、照射条件に依存した基礎データを取得した。本発表では、本試験で得られた結果を踏まえて、1F現場への適用性について報告する。
線および制動X線の特性評価松村 太伊知; 藤田 学*; 寺島 顕一; 坂本 雅洋; 奥村 啓介
no journal, ,
原子力機構では、これまでに多種多様な取出し燃料デブリに対する崩壊ガンマ線の特性評価を行ってきたが、線及び制動X線については考慮してこなかった。福島第一原子力発電所(1F)の燃料デブリは、燃料に由来するU, TRU, FP、および構造材に由来するジルカロイ, SUS, ペデスタル内のコンクリートなどと溶融混合し、号機や部位に依存して複雑な組成になっていると考えられている。使用済燃料を対象とする従来のコードはこのような多種多様な組成の燃料デブリから放出される線や制動X線への適用は想定されていない。そこで、線スペクトルの理論式,崩壊データ、および粒子輸送モンテカルロ計算コードPHITSを用いて、燃料デブリの取出し時期,揮発性FP放出,燃料デブリ組成,嵩密度,サイズ等に依存した燃料デブリの線と制動X線の特性評価を行った。
Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一
no journal, ,
Fuel debris has inherent neutron sources due to mostly spontaneous fissions. Therefore, the fuel debris inside a canister can be seen as a subcritical system with fixed neutron sources. A depletion calculation for the fuel debris inside the canister has been performed. The calculation results show the activity ratio of Kr-to-Xe in the fuel debris canister depending on the material compositions and effective neutron multiplication factor.
坂本 雅洋; 寺島 顕一; 松村 太伊知; 藤田 学*; 奥村 啓介
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故で発生した燃料デブリがどの程度の崩壊熱を出しているか把握しておくことは、今後のデブリ取出しに向けて冷却方法の検討やデブリ輸送・保管容器の除熱評価において重要である。しかし、燃料デブリは燃焼履歴が明確な使用済み燃料のように核種組成が明らかでないため、崩壊熱の評価は容易ではない。そこで本研究ではデブリの重量, 燃焼度, 核種の放出率, 評価時期などのパラメータを考慮した多種多様なデブリの崩壊熱を容易に計算する手法を開発した。
