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論文

Narrow-band GeV photons generated from an X-ray free-electron laser oscillator

羽島 良一; 藤原 守

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 19(2), p.020702_1 - 020702_9, 2016/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.63(Physics, Nuclear)

共振型X線自由電子レーザーを用いて、狭帯域のGeV光子($$gamma$$線)を発生する方法を提案する。コンプトン散乱の物理から、発生する光子は、エネルギー幅0.1%の狭帯域となる。本$$gamma$$線光源のフラックス,スペクトル,偏極,エネルギー可変性などについて議論する。

論文

Diffraction of $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV by a flat Si crystal

松葉 俊哉*; 早川 岳人; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; Angell, C.; 藤原 守; 羽島 良一

Japanese Journal of Applied Physics, 54(5), p.052203_1 - 052203_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

Diffraction of $$gamma$$-rays by a flat Si crystal has been demonstrated using a high flux $$^{60}$$Co source with an intensity of 2.3 TBq. The diffraction intensities of the $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV have been measured as a function of the rotation angle of the crystal. Three peaks corresponding to the Si(440) and Si(220) diffractions for 1.17 MeV and the Si(440) diffraction for 1.33 MeV have been measured. The heights and shapes of these three peaks are well reproduced by taking into account Bragg's law and the experimental geometry.

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,3; NUMO-JAEA共同研究報告書(2013年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.

JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB

原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

Spatial distributions of radionuclides deposited onto ground soil around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant and their temporal change until December 2012

三上 智; 前山 健司*; 星出 好史*; 坂本 隆一*; 佐藤 昭二*; 奥田 直敏*; Demongeot, S.*; Gurriaran, R.*; 上蓑 義朋*; 加藤 弘亮*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.320 - 343, 2015/01

 被引用回数:36 パーセンタイル:6.33(Environmental Sciences)

Comprehensive investigations have been conducted on the land environment affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Distribution maps of Cs-134, Cs-137, and Ag-110m deposition density as of March, September, and December 2012, were constructed according to monitoring results obtained at nearly a thousand locations. Little temporal change of the deposited radionuclides was observed during the nine months from March to December 2012. Weathering effects especially horizontal mobility, during this time were not noticeable. Spatial characteristics in the ratios of Cs-134/Cs-137 and Ag-110m/Cs-137 that deposited on ground were observed by investigations in the Tohoku and Kanto areas. The elaborate deposition maps of Cs-134 and Cs-137 as of September 2012, and those as of December 2012, were constructed using the relationship between the air dose rate and the deposited activity per unit area.

論文

Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 谷畑 勇夫*; 藤原 守; 齊藤 敬*; 下浦 享*; 大塚 孝治*; 恩田 裕一*; 星 正治*; 池内 嘉宏*; 高橋 史明; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 139, p.308 - 319, 2015/01

 被引用回数:121 パーセンタイル:0.45(Environmental Sciences)

The soil deposition density maps of $$gamma$$-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP) accident were constructed on the basis of the results from large-scale soil sampling. The 10,915 soil samples were collected at 2,168 locations. $$gamma$$-rays emitted from the samples were measured by Ge detectors and analyzed using a reliable unified method. The determined radioactivity was corrected to that as of June 14, 2011 by taking into account the intrinsic decay constant of each nuclide. Finally the maps were created for $$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{129m}$$Te and $$^{110m}$$Ag. The radioactivity ratio of $$^{134}$$Cs to $$^{137}$$Cs was almost constant as 0.91 irrelevant to the soil sampling location. Effective doses for 50 years after the accident were evaluated for external and inhalation exposures due to the observed radioactive nuclides. The radiation doses from radioactive cesium were found to be much higher than those from other radioactive nuclides.

論文

核セキュリティにおける核物質の非破壊測定技術

早川 岳人; 藤原 守*

日本原子力学会誌, 56(7), p.448 - 452, 2014/07

世界では核セキュリティの強化が重要視されており、特に鍵となる技術の一つが核物質及び放射性同位体の非破壊測定技術の開発である。その実現のためには、従来の原子力工学の領域を超えた原子核物理学、加速器科学、レーザー科学、核融合科学等の専門家の協力が必要であり、共同研究が行われつつある。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

Thorium and americium solubilities in cement pore water containing superplasticiser compared with thermodynamic calculations

北村 暁; 藤原 健壮; 三原 守弘; Cowper, M.*; 亀井 玄人

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 298(1), p.485 - 493, 2013/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:34.56(Chemistry, Analytical)

セメントペーストから抽出した水の中のトリウム及びアメリシウムの溶解度を、過飽和側のバッチ法により調査した。セメントペーストの調製において、普通ポルトランドセメントと脱イオン水を混合し、固化したのちに間隙水を抽出した。本調査の目的は、セメント抽出間隙水中のトリウム及びアメリシウムの溶解度に及ぼすセメント減水剤の影響を調べることであった。得られた溶解度の値は、セメント減水剤の有無によらなかった。また、原子力機構熱力学データベース(JAEA-TDB)を用いた熱力学計算の適用性を確認するため、計算結果を本研究の結果と比較した。結果として、セメントペースト中に混練したセメント減水剤はトリウム及びアメリシウムの溶解度に大きな影響を及ぼすことはなく、熱力学計算が適用可能であることがわかった。さらに、トリウム及びアメリシウムのコロイド成分についても調査を行った。

論文

Proposal for an advanced hybrid K-edge/XRF densitometry (HKED) using a monochromatic photon beam from laser Compton scattering

静間 俊行; 羽島 良一; 早川 岳人; 藤原 守; 薗田 暁; 瀬谷 道夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 654(1), p.597 - 603, 2011/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:57.93(Instruments & Instrumentation)

モンテカルロシミュレーションコードEGS5を用いて、ハイブリッドHKEDにおけるU, Np, Puの応答エックス線の解析を行った。シミュレーションでは、入射光源として、エネルギー回収型リニアックから得られる電子ビームとレーザー光とのコンプトン散乱によって生成される単色$$gamma$$線を採用した。U, Np, Puの濃度を変化させ、エックス線計数率や計測誤差への影響を調べた。その結果、単色$$gamma$$線を使用することにより、S/N比を大幅に改善することができ、低濃度Pu溶液の評価時間を短縮できることがわかった。また、U(100g/L), Np(0.1g/L), Pu(20 or 100g/L)を含む硝酸溶液に対して、これまで分析が困難であったNpの濃度を、約1%の統計誤差で測定できることがわかった。

論文

Development of a sub-MeV X-ray source via Compton backscattering

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 637(1, Suppl.), p.S141 - S144, 2011/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.9(Instruments & Instrumentation)

関西光科学研究所において実施しているマイクロトロン加速器で加速された150MeVの電子ビームとNd:YAGレーザーとを用いた逆コンプトン散乱によるsub-MeV領域のX線発生についての研究の現状を報告する。特にこれまでに実施したX線発生実験と発生X線の高強度化のためのNd:YAGレーザーのパルス圧縮について報告する。

論文

国際放射線防護委員会2007年勧告の国内法令取り入れ状況及び国際基本安全基準のドラフト4.0に関する若手研究者の意見

河野 恭彦; 荻野 晴之*; 吉富 寛; 藤原 慶子*; 守屋 耕一*

FBNews, (410), p.7 - 12, 2011/02

本稿では、(1)われわれ著者らが所属する日本保健物理学会若手研究会と学友会の紹介、(2)放射線審議会基本部会における国際放射線防護委員会2007年勧告の国内制度等への取り入れにかかわる検討の中から、「医療被ばく」,「緊急時被ばく(参考レベル)」,「女性の線量限度」,「健康診断」の4テーマを取り上げ、その提言の取りまとめにかかわる最新情報を要約するとともに基本部会の提言を踏まえたわれわれ若手の見解、そして(3)国際基本安全基準(BSS)について、現在までの改訂状況を踏まえつつ、BSSドラフト4.0に日本からの意見がどのように取り上げられてきたのかを、「ラドン被ばくにおける喫煙者の肺ガンリスクの相乗効果」,「計画被ばく状況が適用される自然起源の放射性物質からの被ばく」,「ラドンの参考レベルの表現」の3点からわれわれ若手の意見とともに述べさせていただく。今後次回の法令改訂時において、われわれも放射線防護の専門家の1人として、より積極的に法令改訂作業に関与していきたいと考える。

論文

単色$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱による使用済燃料中Puの非破壊測定のための要素技術開発の現状

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 早川 岳人; 静間 俊行; 菊澤 信宏; 藤原 守; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 9 Pages, 2010/12

われわれは、レーザーと電子ビームのコンプトン散乱で発生させる単色でエネルギー可変の$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱を利用する、水中の使用済燃料中のPu-239の非破壊測定手法を提案している。この測定法は、透過力の高い約2MeVの$$gamma$$線を利用して、水中に保持された使用済燃料中のPu-239の量をプール壁の外側から非破壊で測定する手法であり、このような$$gamma$$線を効率よく、かつ高強度で発生するためには、大電流の電子ビームを加速できるエネルギー回収型リニアック(Energy-Recovery Linac: ERL)が最適な装置である。本報告では、$$gamma$$線源構成要素の開発状況,実証実験の提案について報告する。

論文

単色$$gamma$$線の核共鳴蛍光散乱による鉛同位体とウラン238の計測

早川 岳人; 静間 俊行; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 藤原 守; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 5 Pages, 2010/12

単色でエネルギー可変という特徴を有するレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線をプローブとし、核共鳴蛍光散乱によってPu-239及び任意の核種を非破壊で測定する手法を提案している。この方法は、透過力の高い約2MeVの$$gamma$$線を利用して、水中に保持された使用済燃料中のPu-239の量をプール壁の外側から非破壊で測定する手法で、水中で数十cm離れた位置の使用済燃料集合体の個々の燃料ピン中のPu-239量が計測可能となる利点を有している。本発表では、システムの概要,基礎研究,GEANT4を用いたシミュレーション結果から導かれたPu-239の検出精度について述べる。

論文

レーザー・コンプトン散乱X線/$$gamma$$線を利用した非破壊測定装置の次世代核燃料サイクル計量管理・保障措置検認への適用可能性

瀬谷 道夫; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 静間 俊行; 藤原 守

核物質管理学会(INMM)日本支部第31回年次大会論文集(CD-ROM), 9 Pages, 2010/12

エネルギー回収型リニアック(ERL: Energy Recovery Linac)をベースとするレーザー・コンプトン散乱(laser Compton scattering)X/$$gamma$$線は、エネルギー可変でありながら高輝度でエネルギーがほぼ一定という特性を有する。このX/$$gamma$$線源は、次世代核燃料サイクル施設での核物質計量管理・保障措置において、多様な非破壊測定(NDA)への応用が可能である。110-130keV領域のX線は高速のハイブリッドKエッジ濃度測定(HKED)に、1-3MeVの$$gamma$$線は、核共鳴蛍光(NRF: Nuclear Resonance Fluorescence)散乱を利用する使用済燃料,ガラス固化体及びハルドラム中のPu(及びアクチノイド)同位体量のNDAに使用可能である。1-3MeVのLCS-$$gamma$$線は、また、核共鳴蛍光散乱反応断面積データの整備とともに、溶液,固体,粉末中のPu等の同位体比NDAにも適用できる。本報告では、仮想的次世代核燃料サイクル施設におけるLCS-X線/$$gamma$$線源利用NDA装置の配置案等についても紹介する。

論文

岐阜県瑞浪市大湫盆地堆積物に記録された花粉化石群の変動; 酸素同位体ステージ9以降の植生と気候の変遷

守田 益宗*; 神谷 千穂*; 佐々木 俊法*; 宮城 豊彦*; 須貝 俊彦; 柳田 誠*; 古澤 明*; 藤原 治*

季刊地理学, 62(4), p.195 - 210, 2010/12

気候変動に伴う気温や降水量の変化は、地下水流動等の地質環境に変化を及ぼすことが想定される。そのため、過去から現在までの汎地球規模の気候変動のほか、ローカルな気候変動を把握するための調査技術が不可欠である。岐阜県瑞浪市の大湫地区には、直径数百mの楕円形の内陸小盆地が形成されており、これまでのボーリング調査によって、過去約30万年の堆積物が存在していることが確認されている。今回、このボーリングコア(25m)から10cmの詳細な間隔で試料の採取を行い、そこに含まれる花粉の種類によって当時の気候の復元を行った。その結果、同じ緯度にある近畿地方に比べて東濃地域では、間氷期には降水量が多いこと、氷期にはより寒冷・乾燥化していることが明らかになった。このことは、内陸小盆地の堆積物に含まれる花粉データを用いたモダンアナログ法が、ローカルな気候変動を推定するための有効な手法であることを示している。

論文

Nondestructive assay of plutonium and minor actinide in spent fuel using nuclear resonance fluorescence with laser Compton scattering $$gamma$$-rays

早川 岳人; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 静間 俊行; 西森 信行; 藤原 守; 瀬谷 道夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 621(1-3), p.695 - 700, 2010/09

 被引用回数:30 パーセンタイル:6.6(Instruments & Instrumentation)

水中に置かれた使用済核燃料中の$$^{235}$$U, $$^{239}$$Puやマイナーアクチノイドを非破壊計測する手法を提案する。これらは、レーザーコンプトン散乱$$gamma$$線による核共鳴蛍光散乱(NRF)を用いて計測される。個々の同位体によって異なるNRF散乱$$gamma$$線のエネルギーが得られるので、同位体を識別することができる。われわれはこのために、Ybドープファイバーレーザーとエネルギー回収型リニアックを用いた高輝度$$gamma$$線源をデザインした。この光源を用いた場合の計測について、シミュレーションを行ったところ、1%の$$^{239}$$Puを含む使用済燃料に対して4000秒の計測時間で、燃料に含まれる全$$^{239}$$Puの量を統計誤差2%以下で計測できるとの結論を得た。

論文

Possible applications of NDA systems using Laser Compton Scattering (LCS) X-rays and $$gamma$$-rays in material accountancy and safeguards verification for future nuclear fuel cycle facilities

瀬谷 道夫; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 早川 岳人; 静間 俊行; 藤原 守

Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07

エネルギー回収型線形加速器(ERL)をベースとするレーザーコンプトン散乱(LCS)X線・$$gamma$$線源を使うNDA装置の次世代核燃料サイクル施設の計量管理,保障措置検認への適用可能性について紹介する。1$$sim$$3MeV範囲の高強度の準単色LCS$$gamma$$線源(350MeV電子+レーザー)と核共鳴蛍光散乱を利用するものは、使用済燃料あるいはFP, MA負荷MOX新燃料のみならずガラス固化体,ハル等に含まれるPu量を測定するNDA装置として適用が可能である。また、100$$sim$$150keV範囲の準単色LCSX線源(85MeV電子+レーザー)を利用するものは、溶液中のU, Pu, MA濃度分析において、現在使用されているX線管を利用するHybrid K-edge吸収・XRF濃度計に比べて、より高速でMAを精度よく測定できるAdvanced Hybrid K-edge吸収・XRF濃度計としての適用が可能である。

論文

Nondestructive assay of plutonium in spent nuclear fuel assembly in water pool

早川 岳人; 静間 俊行; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 西森 信行; 瀬谷 道夫; 藤原 守

Proceedings of INMM 51st Annual Meeting (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07

水中に保持された使用済核燃料集合体に含まれる$$^{235}$$U, $$^{239}$$Puやマイナーアクチノイドの非破壊分析法を提案する。核物質は電子とレーザーの散乱によって生成されるレーザーコンプトン散乱$$gamma$$線を用いた核共鳴蛍光散乱で計測される。この手法の利点の一つは、数cmの厚さの鉛板等を透過して任意の核種を計測可能な点である。シミュレーション計算では、われわれが提案する高輝度$$gamma$$線源と用いた場合、4000秒の計測時間で$$^{239}$$Puの含有率が1%の核燃料集合体全体に対して、$$^{239}$$Puを統計誤差2%以下で計画可能である。

論文

Improvement of SBS laser pulse compression system for the Compton backscattered X-ray source

川瀬 啓悟; 神門 正城; 早川 岳人; 大東 出; 近藤 修司; 本間 隆之; 亀島 敬*; 小瀧 秀行; Chen, L. M.*; 福田 祐仁; et al.

JAEA-Conf 2010-002, p.95 - 98, 2010/06

前回の光量子シンポジウムにおいて発表したように、逆コンプトン散乱X線のフラックスを増大させるために、誘導ブリルアン散乱(SBS)によるレーザーパルスの圧縮を提案し、実際に試験を行った。その後、イメージリレーを導入することでSBSパルス圧縮システムの改善を実施した。結果、パルスエネルギー0.84Jで2.1nsの安定した圧縮パルスの発生を達成した。関西光科学研究所における逆コンプトン散乱X線源にこのシステムを導入することで、これまでの3.2倍の強度のX線フラックスの発生が期待できる。

報告書

JAEA thermodynamic database for performance assessment of geological disposal of high-level radioactive and TRU wastes

北村 暁; 藤原 健壮; 土井 玲祐; 吉田 泰*; 三原 守弘; 寺島 元基; 油井 三和

JAEA-Data/Code 2009-024, 84 Pages, 2010/03

JAEA-Data-Code-2009-024.pdf:2.84MB

高レベル放射性廃棄物及びTRU廃棄物の地層処分の性能評価に用いるための熱力学データベースの整備を行った。整備対象元素としては、両放射性廃棄物の性能評価対象元素である24元素(アクチニド元素,核分裂生成物元素及びそれらの娘核種となる元素)を選定した。熱力学データベース整備の基本方針については、基本的には経済協力開発機構原子力機関(OECD/NEA)のガイドラインに従うこととするものの、熱力学データが十分に公開されていない元素については、化学アナログやモデル等を用いて得た推定値を暫定値として採用するなど、一部に独自の熱力学データ選定基準を設けることとした。選定された熱力学データについては、各種地球化学計算コード用フォーマットに対応する形式で編集された。

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