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報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS), 3

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 門 一実

JAEA-Technology 2013-050, 39 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2013-050.pdf:3.56MB

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置NWASを開発、実ウラン廃棄物の測定に適用して実績をあげた。廃棄物中ウランアルファ線と共存するフッ素等とのU-234($$alpha$$,n)反応で生じる中性子とU-238自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し、16本のHe-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその成果の一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を記録した。多種多様なマトリックス、ウラン線源物質、広範囲のウラン質量を含有する廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた。その反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理した。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画を推進し、既に装置構築を完了した。これまでの経験の意義と課題を集約し次のステップへの糧とする。

論文

NWAS: パッシブ型ウラン廃棄物測定装置の開発,2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

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), 10 Pages, 2013/10

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、実ウラン廃棄物の測定に着手して実績をあげつつある。廃棄物中ウラン$$alpha$$線と共存するフッ素等との$$^{234}$$U($$alpha$$,n)反応で生じる中性子と$$^{238}$$U自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し16本のヘリウム-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物ドラム缶の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を上げた。多種多様なマトリックス,ウラン線源物質,広範囲のウラン量の廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理する。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画があり、これまでの経験の意義と課題を集約したうえ次のステップへの糧としたい。

論文

ウラン廃棄物ドラム缶のNDA測定の高度化計画; アクティブ中性子測定の導入

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実; 春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊

核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 8 Pages, 2012/10

200リットルドラム缶収納の廃棄物中の全ウランを定量するパッシブ中性子NDA測定装置"NWAS"を開発しフッ素元素を伴う製錬転換施設のウラン廃棄物の測定に活用している。本装置は主としてウランの$$alpha$$線と廃棄中に存在するフッ素元素等との反応で生じる$$^{234}$$U($$alpha$$,n)中性子を16本の$$^{3}$$He比例計数管を用い測定するものである。高感度・高精度の測定を実現できる反面、中性子透過率がドラム缶収納物の種類や密度に影響されるという問題点も内包しているため、いわゆる"unknown objects"に対しては正確な定量が困難となる傾向があった。この課題を解決する手段としてアクティブ測定方法へと改良する検討を進めている。測定体系全体をコンクリート壁で囲い、内部中央に測定対象ドラム缶、一端に中性子発生装置、対向位置に$$^{3}$$He比例計数管を配置する構造とし、ポリエチレンにより減速させた中性子によりドラム缶内部で$$^{235}$$U核分裂を誘発させ二次的に発生する中性子により全ウラン量を定量するものである。事前のシミュレーションにおいて現装置よりも大幅に感度・精度を向上させることが予測され、今後の核燃料物質管理測定実務の効率化に大いに貢献しうることが期待される。

論文

ウラン廃棄物ドラム缶のNDA測定手法改良検討; アクティブ中性子測定法の性能評価

春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊; 在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2012/10

人形峠環境技術センター製錬転換施設では、現在開発しているウラン量定量測定装置(NWAS)の高度化(高精度・高感度化)を目的にパッシブ中性子測定法からアクティブ中性子測定法への変更を検討している。このアクティブ中性子測定法の候補として、短時間で核分裂性ウランの定量化が可能な高速中性子直接問いかけ法を導入する計画である。この手法は、これまでドラム缶廃棄物中の微量の核分裂性物質(U, Pu)をドラム缶内の位置感度差がほとんどない状態で精度よく定量化する目的で開発されたものである。また、この手法はドラム缶廃棄物のウランの定量化のほかに、核テロ対策としての航空手荷物検査装置にも適用研究がなされ、少量核分裂性物質の高速探知(数秒)を実証した実績がある。本報では、本高速中性子直接問いかけ法を人形峠環境技術センターのNWAS用に導入・適用するにあたって、計測システムの設計とその性能をシミュレーションにより評価した結果について報告する。

報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS), 2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

JAEA-Technology 2012-023, 36 Pages, 2012/08

JAEA-Technology-2012-023.pdf:1.54MB

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定に着手して実績をあげつつあるので、前報で報告した以降の状況について報告する。ウランの$$alpha$$線と廃棄物中に存在するフッ素元素等との反応で生じる$$^{234}$$U($$alpha$$,n)中性子と$$^{238}$$Uの自発核分裂中性子を16本のヘリウム-3($$^{3}$$He)比例計数管を用い測定する。検出器周囲は厚さ100mmのポリエチレンで遮蔽する。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を装荷したモックアップ試験を、対象を拡大して行いそれぞれの条件に対応する較正定数を求め、実際のウラン廃棄物中全ウランの定量評価に用いた。製錬転換施設にはウラン廃棄物が多数保管されており、現在それらの全ウラン定量の作業を着実に進めつつある。実際のウラン廃棄物は内蔵されるマトリックス・嵩密度・収納状態・ウラン量等さまざまな態様を呈し、モックアップ試験で模擬したドラム缶試料とは異なる測定条件となることもある。そこで、幾つかの応用的な評価手法も試み、さまざまな態様のウラン廃棄物に対しても本NWAS測定装置の適用性を確認しつつある。

論文

IF$$_{7}$$処理技術の除染性能評価とIF$$_{7}$$製造手法の実証

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

日本原子力学会和文論文誌, 10(3), p.194 - 204, 2011/09

本論文では、IF$$_{7}$$処理技術に関する研究として、IF$$_{7}$$処理条件を設定するまでの検討結果を明らかにするとともに、本実規模実験の結果より、遠心分離機に対するIF$$_{7}$$処理技術の除染性能を評価する。また、IF$$_{7}$$製造技術に関する研究として、IF$$_{7}$$ガス製造条件を設定するまでの検討結果を明らかにするとともに、実規模実験結果からプラント規模でのIF$$_{7}$$製造手法の有効性を実証する。

論文

遠心分離機内部のウラン定量方法の提案とIF$$_{7}$$処理反応生成物の分離・精製性能評価

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

日本原子力学会和文論文誌, 10(3), p.205 - 215, 2011/09

本論文では、付着ウラン計測技術に関する研究として、複雑な内部形状を持つ遠心分離機を対象に、外部から高純度型半導体(Ge)検出器を使用し、ウランから放出される$$gamma$$線を計測することで、遠心分離機内部のウラン付着量を定量する手法を理論的に構築する。また、UF$$_{6}$$とIF$$_{5}$$混合物の分離技術に関する研究として、小規模実験及び実規模実験を実施し、得られた実験データからUF$$_{6}$$とIF$$_{5}$$の混合物からのIF$$_{5}$$分離・精製性能を明らかにする。

報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS)

在間 直樹; 中島 伸一; 金田 弘司; 門 一実

JAEA-Technology 2010-046, 31 Pages, 2011/02

JAEA-Technology-2010-046.pdf:2.84MB
JAEA-Technology-2010-046(errata).pdf:0.05MB

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用として大口径NaI(Tl)シンチレーション検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、近々人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始する予定である。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

論文

Uranium refining and conversion plant decommissioning project

在間 直樹; 森本 靖之; 杉杖 典岳; 門 一実

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.311 - 320, 2010/10

The uranium refining and conversion plant at Ningyo-toge (URCP) was constructed in 1981 for the purpose of demonstration on refining and conversion processes from yellow cakes to UF$$_{6}$$ via UF$$_{4}$$. Through 20 years, 385 tons of natural uranium of UF$$_{6}$$ and 336 tons of reprocessed uranium of UF$$_{6}$$ had been conducted. The basic policies are the optimization of the labor costs and the minimization of the radioactive wastes. The procedures are followings; (1) monitoring by high sensitivity surveymeters and identificating nuclide by $$gamma$$ ray spectrometry, (2) estimating uranium mass inventory, (3) planning workers distributions including of radiation control staffs, (4) deciding dismantling methods and decontaminating schematically if required, (5) measuring and classifying doserate and contamination level, (6) managing for radioactive waste container, (7) control for personal exposures. Through two years and half, almost all equipment had been dismantled except building decontamination. Several hundreds tons of dismantled wastes had accumulated in 200 litter drums. In addition, the secondary wastes had also been generated. Several thousands day of working time had spent totally. Simultaneously we are now developing for waste measuring systems with better accuracy. The further tasks imposed us summarized the followings; (1) dismantling method for higher doserate area, (2) reduction of radioactive wastes volume, (3) decontamination for the buildings, (4) waste disposal.

論文

ウラン用遠心式コンプレッサの発熱抑制技術の改良

門 一実; 吉田 英明; 藤原 光博

科学技術庁「職域における創意工夫功労者表彰」, , 

ウラン用遠心式コンプレッサの発熱抑制技術の改良として,生産運転を継続した状態で発熱抑制技術の改良お行い,コンプレッサの安定運転が得られた。

論文

ウラン濃縮原型プラントの実績 ウラン濃縮原型プラントにおける技術の実証

杉杖 典岳; 門 一実; 我妻 武志; 白水 久夫; 野村 光生

サイクル機構技報, , 

ウラン濃縮原型プラントに求められる枢要技術として、遠心分離機量産技術、無停止連続運転技術、遠心分離機信頼性について評価した。 その結果、ウラン濃縮原型プラントに適用した技術により連続無停止運転が可能であることを、約13年間にわたる運転により実証した。また、遠心分離機の寿命についても、15年程度の運転が可能であることをウラン濃縮原型プラントの運転実績により実証した。

論文

ウラン濃縮原型プラントの実績 ウラン濃縮原型プラントにおける技術の体系化(2)支援技術

杉杖 典岳; 門 一実; 中島 伸一; 山崎 斉

サイクル機構技報, , 

ウラン濃縮原型プラントの運転の中で行った支援業務について紹介した13年間という長期間にわたる、ウラン濃縮原型プラントの無停止連続運転や、この間に実施した約2000tSWUの役務生産を達成できた背景にはこれら支援業務の確実な実施がある。 また、これらの支援業務の経験の多くは、ウラン濃縮原型プラントに続く、日本原燃(株)六ヶ所濃縮工場に技術移転される。

口頭

NWASの導入と測定経験について

在間 直樹; 中島 伸一; 金田 弘司; 門 一実

no journal, , 

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用として大口径NaI(Tl)シンチレーション検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、近々人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始する予定である。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

口頭

IF$$_{7}$$処理技術の除染性能に関する実験的知見

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

濃縮プラントの廃止措置を進めるうえにおいて、ウラン化合物が付着した遠心分離機をコストミニマムで、合理的に処理・処分することが重要な課題となってくる。本研究では、ウラン化合物が付着した遠心分離機を乾式除染する手段として、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)ガスを使用したIF$$_{7}$$処理技術を提案し、除染特性を実験的に明らかにする。

口頭

化学反応を用いた放射性物質の除染方法の提案

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

原子力産業界において、原子力施設を解体する場合、解体対象の機器・配管等に付着している放射性物質を除去する作業が行われる。除染作業は、その方法により、除染設備の大型化や、放射能レベルが高く残存し廃棄物の処理処分費用が増加してしまうというように、原子力施設の解体において、その選定は重要な問題となっている。これを受け、本研究では、ウラン化合物が付着したプラント機器を、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)ガスを使用し、化学反応により乾式で除染する新たな技術を提案する。

口頭

NWASの導入と測定経験について,2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

no journal, , 

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用としてGe半導体検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、また人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始している。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

口頭

放射性廃棄物量の低減に向けた除染技術の研究

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

IF$$_{7}$$ガスを用いた除染技術の研究の一環として、プラント規模でのIF$$_{7}$$製造手法の適用性を実証することを目的に、IF$$_{7}$$製造の実規模実験を実施した。その結果、製造目標値として設定した3,300kgに対し、3,355kgのIF$$_{7}$$ガスを製造でき、プラント規模で本製造手法の有効性を実証することができた。

口頭

化学反応を用いた放射性物質の除染方法の提案,2

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

核燃料施設を安全に解体する場合、施設内の放射性物質を除染することが必要となる。特に、ウラン濃縮プラントを解体する場合には、プラント機器の金属表面に付着した固体ウラン化合物を事前に除染しておくことが求められる。これを受け、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)という特殊なガスを使用し、IF$$_{7}$$ガスとウラン化合物を化学反応させることにより、プラント機器の金属表面に付着したウラン化合物を除染する方法を提案する。本発表では、濃縮プラント内に設置してある実際のカスケードを用いた実規模実験結果等について報告する。

口頭

NWASパッシブ型ウラン廃棄物測定装置の開発

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

no journal, , 

200リットルドラム缶収納の廃棄物中のトータルウランを定量する非破壊分析装置を開発した。主としてウランの$$alpha$$線と廃棄中に存在するフッ素元素等との反応で生じる中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し16本のHe-3比例計数管を用い測定する。バックグランド低減のため、検出器周囲は100mmのポリエチレンで遮蔽する。さらに中性子発生量は濃縮度依存のため、Ge半導体検出器を併置し186/1001keVの$$gamma$$線エネルギースペクトル解析により濃縮度評価も行う。種々のマトリックスを内蔵した模擬試験体を作成し定量のウランを内部に配置した試験を繰り返し較正値を求めた。これを核燃料物質の定量に応用し製錬転換施設のMUF削減に貢献している。

口頭

七フッ化ヨウ素ガスの化学反応を利用した原子力施設除染技術の研究

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

本研究では、ウラン取扱施設を対象に、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)というフッ化ハロゲンガスを使用し、IF$$_{7}$$ガスとウラン化合物を化学反応させることで、プラント機器を除染する手法を新たに提案する。本発表では、多数台の遠心分離機から構成されるウラン濃縮プラントを対象として、除染実験を実施した結果を報告する。また、遠心分離機内部のウラン定量手法を新たに構築した結果についても報告する。

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