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論文

CeO$$_{2}$$を母材とするCsI含有模擬燃料の作製と性状評価

高松 佑気*; 石井 大翔*; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 鈴木 恵理子; 中島 邦久; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 黒崎 健*

日本原子力学会和文論文誌, 17(3/4), p.106 - 110, 2018/12

揮発性核分裂生成物(FP)であるセシウム(Cs)の燃料中の物理化学状態や燃料からの放出挙動を評価するために必要なCs含有模擬燃料の調製技術を確立することを目的として、放電プラズマ焼結(SPS)法を用いてウランの模擬物質であるセリウム化合物(CeO$$_{2}$$)にヨウ化セシウム(CsI)を含有させた模擬燃料の作製試験を実施した。SPSの条件を最適化することで、CsIが直径数マイクロメートルの球状析出物としてCeO$$_{2}$$母相内に分散する焼結体が得られ、Cs及びIを含有する模擬燃料の調製に成功した。

論文

Rapid separation of zirconium using microvolume anion-exchange cartridge for $$^{93}$$Zr determination with isotope dilution ICP-MS

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Talanta, 185, p.98 - 105, 2018/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.28(Chemistry, Analytical)

放射性廃棄物処分場における長寿命核分裂生成物(LLFP)の被ばくリスクを評価するためには、LLFPの分析が不可欠である。本研究では、マイクロ陰イオン交換カートリッジ(TEDAカートリッジ)を用い使用済燃料溶解液からZrを分離してLLFPの一つである$$^{93}$$Zrの存在量をICP-MSで定量した。TEDAカートリッジは、同等の分離に必要な従来分離材料(陰イオン交換樹脂)の1/10以下の体積(0.08cm$$^{3}$$)であっても優れたZr分離性能を維持し、使用済燃料中のほぼ全ての共存元素を迅速に除去できることを確認した。また、従来材料の約10倍の流速で処理が可能であるため、1.2分で分離が完了した。得られた$$^{93}$$Zr定量値は、実測値による検証実績がなかった燃焼計算コードORIGEN2の正しさを実証する結果となり、ORIGEN2の信頼性も確認できた。

論文

Preparation of microvolume anion-exchange cartridge for inductively coupled plasma mass spectrometry-based determination of $$^{237}$$Np content in spent nuclear fuel

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Analytical Chemistry, 88(6), p.3149 - 3155, 2016/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.63(Chemistry, Analytical)

$$^{237}$$Npは主要な長寿命核種の1つであり、高レベル放射性廃棄物の処分場における長期的な安全性を評価するためには$$^{237}$$Npの存在量を定量する必要がある。本研究では$$^{237}$$NpのICP-MSによる測定に必要なAm/Np分離を目的として、小型の陰イオン交換ディスクカートリッジを作製した。多孔性のシートの細孔表面に、陰イオン交換性分子であるトリエチレンジアミン(TEDA)を導入した高分子鎖を密に付与し、0.08cm$$^{3}$$のディスク状にカットして、分離用カートリッジとした(TEDAカートリッジ)。得られたカートリッジの性能を評価するため、使用済燃料中の$$^{237}$$Np分析に適用したところ、Npの回収率は90.4%となり$$^{237}$$NpのICP-MS測定に十分な値となった。また、市販の陰イオン交換樹脂カラムと性能を比較した結果、TEDAカートリッジの使用によってNpの分離に必要な全工程が約1/4に短縮できることがわかった。

論文

MeV- and sub-MeV-photon sources based on Compton backscattering at SPring-8 and KPSI-JAEA

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.*; 福田 祐仁; et al.

Nuclear Physics Review, 26(Suppl.), p.94 - 99, 2009/07

SPring-8とKPSI-JAEAにおいて、それぞれMeV領域,sub-MeV領域の逆コンプトン散乱による光源を開発した。MeV光源は光励起型遠赤外レーザーと8GeV電子ビームとからなっている。sub-MeV光源はNd:YAGパルスレーザーとマイクロトロンで加速された150MeV電子ビームからなっている。どちらの光源も逆コンプトン光の発生に成功した。ここでは、これらの光源の特徴と今後の展望について発表する。

論文

MeV $$gamma$$-ray generation from backward Compton scattering at SPring-8

川瀬 啓悟; 有本 靖*; 藤原 守; 岡島 茂樹*; 小路 正純*; 鈴木 伸介*; 田村 和宏*; 依田 哲彦*; 大熊 春夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 592(3), p.154 - 161, 2008/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:19.61(Instruments & Instrumentation)

SPring-8において8GeV電子ビームと遠赤外レーザーとの正面衝突によって逆コンプトン散乱を発生させるための試験ビームラインを構築した。遠赤外レーザーとして、ここでは炭酸ガスレーザーで光励起させるメタノールレーザーを用いている。遠赤外レーザーの出力は波長118.8$$mu$$mで1.6Wを達成している。$$gamma$$線の直接測定により、発生させた$$gamma$$線強度は10$$^{3}$$photons/sであった。この値は入射したレーザー強度とレーザー輸送光学系の伝送効率とを考慮して評価した$$gamma$$線発生強度とよく一致している。

論文

Absolute calibration of imaging plate for GeV electrons

中新 信彦*; 近藤 公伯; 薮内 俊毅*; 辻 和樹*; 田中 和夫*; 鈴木 伸介*; 安積 隆夫*; 柳田 謙一*; 花木 博文*; 小林 尚志*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(6), p.166102_1 - 066102_3, 2008/06

高エネルギー電子線の検出器として利用されるイメージングプレートの絶対感度較正を行った。GeV領域に感度較正範囲を広げるべくSPring-8の入射用ライナックを利用した。この結果、従来の100MeVまでの感度が1GeVまで広げられた。

論文

General expression for current transformer

柳田 謙一; 吉川 博; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 掘 利彦*; 伊藤 雄一*; 横溝 英明

Japanese Journal of Applied Physics, 35(10), p.5530 - 5538, 1996/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.35(Physics, Applied)

電流トランスは加速器のビーム電流モニタとして、しばしば使用される。電流トランスの出力解析は、通常、インダクタンスを実定数として扱われていた。本論文では複素数の周波数によって変化する関数として扱い、その結果複数のドループ現象や、コアロスによる出力低下現象を説明出来た。出力の低下は、トランスの1次と2次ループの結合度が小さい為に起こる。電流トランス出力の表現は2つあり、それぞれ、周波数領域のものと、時間領域のものである。それらは互いに、フーリエ変換及び逆変換の関係にある。そこでビーム電流をステップ関数とし、電流トランス出力の時間表現を解析的に得た。これは、ステップ関数のビーム電流を測定した場合、その出力を解析することにより、浮遊容量やコアの透磁率等のパラメータが得られることを意味する。

報告書

SPring-8電子/陽電子変換部の実験及びシミュレーション

水野 明彦; 鈴木 伸介; 吉川 博; 堀 利彦*; 柳田 謙一; 横溝 英明

JAERI-Research 94-021, 50 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-021.pdf:1.63MB

SPring-8では、蓄積リングでのビーム寿命を確保するために陽電子での運転を計画している。このための電子/陽電子変換部は線型加速器内に設置する。この変換部の設計にあたっての基礎データを得るために、我々は東海研リニアック棟にR&D装置を設置し、実験を行ってきた。また、同時に変換部のシミュレーションコードの制作を進めてきた。本報告書は、R&D装置での実験の概要、およびその全データと、各データに対応するシミュレーションデータをまとめて掲載したものである。本実験により、実験とシミュレーションとの定性的な一致が確認でき、シミュレーションの妥当性が確かめられた。このため、既に発表しているJAERI-M 93-030 「SPring-8電子陽電子変換部のシミュレーション」のデータ等から実機変換部のパラメータ決定が可能になった。

報告書

SPring-8線型加速器用壁電流モニタの開発

柳田 謙一; 山田 浩司*; 横山 稔*; 鈴木 伸介; 堀 利彦*; 吉川 博; 水野 明彦; 榊 泰直; 久場 篤*; 横溝 英明

JAERI-M 94-078, 29 Pages, 1994/06

JAERI-M-94-078.pdf:1.05MB

SPring-8線型加速器用の立ち上がりが速く、バンド幅が広く、ダイナミックレンジの大きい壁電流モニタを開発した。その主な性能は立ち上がり時間~250ps、実効インピーダンス1.4$$Omega$$(出力1.4V1A)、バンド幅18KHz~2GHzである。パルス幅40nsの電子ビームを使用した試験の結果、尖頭電流12A以下では、また真空パイプ中のビーム位置変化8mm以下では顕著な実効インピーダンスの変化は現れなかった。コアインダクタループを仮定したモデルを構築して、実効インピーダンス及びバンド幅等の計算を行い、測定値と比較した。その結果、一部を除き良く一致した。即ち、このモデルによって壁電流モニタのメカニズムを説明できることを意味する。

報告書

SPring-8線型加速器の電子入射部設計計算

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 掘 利彦*; 柳田 謙一; 益子 勝夫; 横溝 英明

JAERI-M 93-126, 66 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-126.pdf:1.66MB

大型放射光施設の入射系線型加速器は1GeVの電子加速器であるが、将来陽電子を用いることで蓄積リングでのビーム寿命を長くすることも予定している。電子を用いるときの精密なビームを生成することと、陽電子発生のための大電流ビームを生成させることはある意味で相反する要求ではあるが、我々はこれを両立する入射部を設計した。TRACEを用いた計算を示し、設計のためのみならず、実際の運転のパラメータ選択に非常に有用なサーベイを行った。大電流モードを適確に実現するには、電子銃の性能確認後、ドリフトスペースを短かくし最適化する必要があることを示した。

報告書

SPring-8電子陽電子変換部のシミュレーション

水野 明彦; 鈴木 伸介; 吉川 博; 堀 利彦*; 柳田 謙一; 横溝 英明

JAERI-M 93-030, 40 Pages, 1993/03

JAERI-M-93-030.pdf:1.07MB

SPring-8では、蓄積リングでのビーム寿命を確保するために陽電子での運転を計画している。このための電子/陽電子変換部は線型加速器内に設置するが、変換部の陽電子収集効率についてシミュレーションを行った。電子/陽電子変換部については東海研にR&D装置を設置し、実験を行っているが、今回のシミュレーションでは計算の特徴を生かし、またR&D装置の実験を補完する目的で、実験のできない条件についてもシミュレーションを行った。その結果、陽電子収集に適した磁場形状を得ることができ、そのときの収集効率は0.27%に達した。本報告書は、SPring-8電子陽電子変換部の設計の指針となるように、これらのシミュレーションについてまとめたものである。

論文

Initial data of linac preinjector for SPring-8

鈴木 伸介; 吉川 博; 掘 利彦*; 柳田 謙一; 水野 明彦; 為実 健二*; 益子 勝夫*; 横溝 英明

Proc. of the 1993 Particle Accelerator Conf., 0, p.602 - 604, 1993/00

SPring-8の建設が1991年に始まり、入射系の線型加速器の建設が東海研に仮設置された。現在そのコミッショニングを行っており、電子銃、バンチングセクション、RFセクション、各種モニターの試験を行っている。電子銃においては1ns巾のパルスビームをSHBなしで発生させることに成功し、SPring-8の蓄積リングからの要請であるポジトロンビームを十分な強度で生成させるめどがたった。又、モジュレータのフラットトップも2.4$$mu$$sの巾であり、初期の計算のスペックを満たすものができている。その結果、1nsのビームを9.1MeVまで加速することに成功し、ビームサイズ等に十分な性能を有していることがわかった。これからの課題として、営業運転に適した耐久性を持つかどうかの試験を行う。

論文

Development of beam diagnostics for SPring-8 linac

柳田 謙一; 鈴木 伸介; 伊藤 雄一*; 吉川 博; 水野 明彦; 堀 利彦*; 横溝 英明

AECL-10728 (Vol. 2), p.665 - 667, 1992/00

ビーム電流、エミッタンスもしくはビームエネルギー等の基本的なビーム性能は、主に電子銃付近の低エネルギーの部分で決定される。そこでSPring-8リニアックの一部として入射部を早期に建設し、マシンスタディ等を行なっている。本会議では入射部のモニタについて、求められる性能、基本的な設計及び試験結果等について述べる。

論文

SPring-8線型加速器の陽電子集束システムシミュレーション

水野 明彦; 吉川 博; 鈴木 伸介; 柳田 謙一; 堀 利彦*; 為実 健二*; 横溝 英明

Proc. of the 17th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.73 - 75, 1992/00

SPring-8では、ストレージリングのビーム寿命の確保のため、陽電子を用いる予定である。陽電子発生、及び集束システムは線型加速器内に設置されるが、これについては研究開発要素が多く含まれている。そのため、シミュレーションを行うと同時に、東海研リニアック棟に設置したR&D装置において実験を行っているところである。陽電子発生部は来年度発生注予定であり、それまでにパラメータを決定する必要がある。本発表では、このシミュレーションの概要、およびその結果について報告する。

論文

バンチングセクションと集束磁場

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 柳田 謙一; 堀 利彦*; 益子 勝夫; 横溝 英明

Proc. of the 17th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.144 - 146, 1992/00

電子加速器の初段部分においては、電子銃からのビームの$$beta$$が低いため。軸方向の磁場を重量して横方向の発散を抑えるのが一般的な手法であるが、ビーム電流と加速電場及び加速されて変化する$$beta$$などに対応した最適な磁場強度分布を求めることは、任意の場所でビームをモニタできないので難しく、計算によるシミュレーションが非常に重要になる。本件はその磁場強度分布を求めるためにTRACEコードを用いたシミュレーションの結果である。小電流の場合にはブリリアン磁場でよいが、大電流のときにはブリリアン磁場を重量するだけでは、軸方向にひろがってしまい。適正にビーム輸送するには、その距離をできるだけ短くする必要があることが明らかになった。

論文

Bunching system of the linac for SPring-8

吉川 博; 中村 直樹*; 水野 明彦; 鈴木 伸介; 益子 勝夫; 柳田 謙一; 横溝 英明

Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.304 - 305, 1991/00

放射光施設入射系の線型加速器における、電子銃からバンチャ入口までのビーム輸送について空間電荷効果をもり込んだ計算を行なった。電子銃出口のビームパラメータをEGUNの計算結果をもとにtwiss parametersを仮定し、モニタセクションのドリフト、プリバンチャ1、プリバンチャ2をへて、バンチャ入口までで、大電流モードと小電流モードでバンチング特性がどのように違うかを求めた。エンベロープに着目すると重畳されているソレノイド磁場が非常にエフェクティブであることがわかった。

口頭

使用済燃料中$$^{237}$$Np分析を迅速化する陰イオン交換多孔性高分子シート

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

no journal, , 

$$^{237}$$Npは長半減期かつ放射性廃棄物中存在量が多いことから廃棄物処分安全評価の対象核種とされ、分析値の取得・蓄積が不可欠である。$$^{237}$$Np分析では、通常、化学分離工程の回収率補正に$$^{239}$$Npが用いられる。$$^{239}$$Npは短半減期(2.4日)のため分析毎に$$^{239}$$Npの親核種$$^{243}$$Amの標準液から$$^{239}$$Npを単離し使用する。$$^{239}$$Np単離ステップを経ずに$$^{243}$$Am-$$^{239}$$Np共存状態で分析試料に添加すると分離操作中に$$^{243}$$Am-$$^{239}$$Npの放射平衡状態が崩れ、$$^{243}$$Am標準から新たに$$^{239}$$Npが生成して回収率算出結果に影響する。そこで、本研究では$$^{243}$$Am-$$^{239}$$Np共存状態で$$^{239}$$Np標準を添加しても分析試料分離中に$$^{243}$$Am標準から有意量の$$^{239}$$Npが生成する前に分離を完了できる迅速分離可能なシート状分離材料を作製し、その分離性能を評価した。ここで、分離には、細孔表面に陰イオン交換性分子を導入した多孔性シートを用いた。本シートでは陰イオン交換樹脂カラムを用いる従来法の半分以下の時間で分離でき、使用する液量は1/10程度で済むことから$$^{237}$$Np分析工程の大幅な簡略化が可能であることがわかった。

口頭

陰イオン交換多孔性高分子フィルタを用いる使用済燃料中$$^{237}$$Np分析

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

no journal, , 

$$^{237}$$Npは、使用済燃料や高レベル放射性廃棄物(HLW)中に存在する長半減期の$$alpha$$線放出核種であり、長期にわたって公衆被ばく線量に寄与すると推定されている。したがってHLW中$$^{237}$$Np存在量(インベントリ)を実測値に基づいて積算する必要があり、迅速かつ確実な$$^{237}$$Np分析法開発が望まれている。本研究では、グラフト重合法によって陰イオン交換性を付加した高透水性高分子フィルタを作製して化学分離用小型カートリッジに加工し、使用済燃料中に含まれる$$^{237}$$Npの測定前処理分離に適用した。$$^{243}$$Am標準を添加した使用済燃料溶解液をカートリッジに透過させたところ、吸着・洗浄操作中にNpが溶出せずフィルタに安定して保持されることを確認できた。また、迅速にAmがフィルタ内から溶出除去されたため、イオン交換樹脂カラム等を用いる従来法で問題となる、Am洗浄操作中の$$^{243}$$Amからの$$^{239}$$Npの生成を無視でき、新たに生成した$$^{239}$$Npが加算されることなく正しい回収率(90%)を算出できた。さらに、ICP-MSによる$$^{237}$$Np測定結果は、ORIGEN2計算結果と不確かさの範囲内で一致し、カートリッジによって測定妨害成分が除去されたことを実証できた。

口頭

グラフト重合法により作製した小型陰イオン交換フィルタのZr分離性能評価と使用済燃料中Zr-93分析への適用

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

no journal, , 

使用済燃料や高レベル放射性廃棄物(HLW)中に存在する長寿命核種$$^{93}$$Zrは、HLW処分における長期安全性評価対象核種の1つであり、その放射能量の正確な積算が必要とされている。しかしながら、分析実績が希少であり、実測データ蓄積のためには効率的な分析法整備が不可欠である。我々は、透水性に優れた多孔性フィルタの細孔表面に、陰イオン交換基を高密度に結合することによって高吸着容量・迅速処理を実現する小型分離カートリッジを作製し、その分離性能を実証してきた。本研究では、このカートリッジをICP-MSによる$$^{93}$$Zr測定前処理に適用するため、模擬試料を用いて、Zrおよび共存元素の溶出プロファイルを作成し、測定妨害核種($$^{93}$$Nb, $$^{93}$$Mo等)を除去するための分離条件を決定した。さらに、作製したカートリッジを使用済燃料溶解液中のZr分離に適用したところ、Zrは共存元素から効率よく分離され、共存元素の干渉を受けることなく正確に測定できた。ICP-MS測定結果から算出した試料中$$^{93}$$Zr含有量は、98.2$$pm$$5.1ngとなり、理論計算結果に概ね一致した。

口頭

Synthesis and characterization of CeO$$_{2}$$-based simulated fuel containing CsI

高松 佑気*; 黒崎 健*; 石井 大翔*; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 三輪 周平; 逢坂 正彦

no journal, , 

セシウム(Cs)及びヨウ素(I)等の揮発性核分裂生成物(FP)の燃料からの放出挙動を評価するための模擬燃料の作製方法を確立することを目的として、ヨウ化セシウム(CsI)を含有させた二酸化セリウム(CeO$$_{2}$$)を母材とする模擬燃料を放電プラズマ焼結により作製した。低温及び短時間の放電プラズマ焼結により、模擬燃料内においてCsIが化学形態を保持したままで均質に分布した試料が得られ、Cs及びIを含有する模擬燃料の調製に成功した。

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