Evaluation report for sludge measurement by nondestructive assay (Plutonium Scrap Multiplicity Counter)(Joint research)

谷川 聖史; 瀬谷 和仁*; 浅川 直也*; 林 宏幸*; 堀籠 和志; 向 泰宣; 北尾 貴彦; 中村 仁宣; Henzlova, D.*; Swinhoe, M. T.*; et al.

JAEA-Technology 2024-014, 63 Pages, 2025/02

JAEA-Technology-2024-014.pdf:3.02MB

プルトニウム転換技術開発施設の廃液処理工程で発生したスラッジ中のPu量を評価する上で、スラッジは生成上、多くの不純物(Na, Fe, Ni等)を含み不均質であるため、従来の破壊分析ではサンプリングによる代表性が乏しく、Pu量測定に係る測定不確かさが大きかった(約24%)。この測定不確かさを低減させるために、日本原子力研究開発機構と米国ロスアラモス国立研究所は共同で中性子を利用した非破壊測定装置のPlutonium Scrap Multiplicity Counter (PSMC)を用いた測定技術の開発を進めた。MOX粉末を用いた模擬スラッジやモンテカルロ法により検証等を行いPSMC検出器パラメーター(predelay, doubles gatefraction等)を最適化し、高分解能ガンマ線分光分析を組み合わせて測定した結果、含有不純物の影響はないことが確認でき、従来法と比べ新たに設定した非破壊測定方法における測定不確かさは約6.5%まで低減できた。さらに、PSMC測定値の妥当性を評価するため、IAEA立ち合いの下、ガンマ線を測定しPu量を評価するIn Situ Object Counting System (ISOCS)を用いた比較測定した結果、ISOCSとPSMCの測定値は両方の測定不確かさの範囲内で一致したため、PSMCによる測定値の妥当性が確認された。これらの結果より、本非破壊測定技術はスラッジのように不純物を多く含み、サンプリングの代表性が乏しいアイテムに有効であり、スラッジの計量管理に適用することが認められた。

Sm synchrotron-radiation-based Mssbauer and SR studies of SmRuGe

筒井 智嗣; 伊藤 孝; 中村 仁*; 吉田 実生*; 小林 義男*; 依田 芳卓*; 中村 惇平*; 幸田 章宏*; 東中 隆二*; 青木 大*; et al.

Interactions (Internet), 245(1), p.55_1 - 55_9, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01900-6

Sm SR-based Mssbauer and muon spin relaxation (SR) spectroscopies have been applied to SmRuGe. The temperature dependence of the Sm SR-based Mssbauer spectra in the paramagnetic state implies the presence of dynamical nuclear Zeeman and/or quadrupole interactions. The time differential SR spectra also exhibit a marked temperature dependence in the paramagnetic state, indicating the presence of magnetic fluctuation in SmRuGe at least. These results in the present work infer that the dynamical hyperfine interactions observed using the mutually complementary spectroscopic methods are connected with the mechanism of the heavy fermion behavior in SmRuGe.

Large spontaneous Hall effect with flexible domain control in the antiferromagnetic material TaMnP

小手川 恒*; 中村 彰良*; Huyen, V. T. N.*; 新井 祐樹*; 藤 秀樹*; 菅原 仁*; 林 純一*; 武田 圭生*; 田端 千紘; 金子 耕士; et al.

Physical Review B, 110(21), p.214417_1 - 214417_8, 2024/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.214417

In this study, we show that the orthorhombic system TaMnP exhibits a large anomalous Hall conductivity (AHC) in spite of the small net magnetization. Neutron scattering experiment and the observation of the AH effect comprehensively suggest a dominant AF structure in TaMnP is represented by . The AHC is one of the largest among those observed in AF materials at zero fields. First-principles calculations suggest that the spin-orbit interaction originating in nonmagnetic Ta-5 electrons significantly contributes to the enhancement of Berry curvatures in the momentum space. We found that the AF domain switching is triggered by the magnetic fields along all the crystal axes. This indicates that the AF domain determining the sign of the Hall response can be controlled even through the small net magnetization symmetrically different.

プルトニウム転換技術開発施設における放射性物質含有スラッジの安定化処理

谷川 聖史; 中村 大司; 浅川 直也*; 瀬谷 和仁*; 大森 二美男*; 小磯 勝也*; 堀籠 和志; 清水 靖之

JAEA-Technology 2024-001, 37 Pages, 2024/05

JAEA-Technology-2024-001.pdf:2.32MB

プルトニウム転換技術開発施設の廃液処理工程で発生した中和沈殿焙焼体及び凝集沈殿焙焼体(スラッジ)については、ポリ容器に収納し梱包用のビニルバッグで密封して、各々中和沈殿焙焼体はグローブボックスに、凝集沈殿焙焼体は施設内の保管場所に保管している。これらスラッジは、保管中においてスラッジ中に含有する水分等が放射性元素由来の線等により放射線分解されて発生するガスにより、梱包するビニルバッグの膨らみが確認されていた。このため、1983年の操業開始以降、スラッジを梱包したビニルバッグの膨らみを定期的に確認し、膨らみを確認したものはビニルバッグの交換を行うことで、安全に保管管理を実施してきた。スラッジからの放射線分解によるガスの発生を防止し、保管時の安全性を向上させるために、ガスの発生原因となっているスラッジ中の吸湿性のある硝酸ナトリウム塩を取り除く安定化処理作業を2018年8月から開始し、2022年8月まで実施した。その安定化処理としてスラッジの水洗浄処理を実施した結果、スラッジ中に含まれるナトリウム濃度を3wt%以下まで低減することができた。また、そのスラッジは1年以上にわたって各々の保管場所で保管していた際に、保管に使用している梱包用のビニルバッグに膨らみがなく、かつガスの発生原因となるスラッジの含水率に増加は認められないことを確認したことから、保管中の安全性が向上していること及び今後、放射線分解によるガスの発生はないものと評価した。安定性が確認できた中和沈殿焙焼体は、粉末缶に収納し粉末貯蔵エリアに保管廃棄した。これにより、中和沈殿焙焼体及び凝集沈殿焙焼体において、内部からのガスの発生によるリスクがなくなり、保管時の安全性を向上することができた。

人形峠環境技術センターウラン濃縮施設による保障措置にかかる課題への取組状況

石田 毅; 中島 伸一; 近藤 伸次; 林原 健一; 山田 茂樹*; 岡本 諒*; 中村 仁宣

第44回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2023/11

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センター(以下、「人形峠センター」という。)では、国内初の遠心分離法によるウラン濃縮技術の実用化のため、1979年よりウラン濃縮パイロットプラントの試験運転を開始後2001年の運転終了に至るまでの間、ウラン濃縮技術に係る研究開発活動が実施されてきた。現在は濃縮施設の廃止措置に係る技術開発を実施している。ウラン濃縮技術は、核不拡散の観点において、その情報を厳格に管理する必要がある。人形峠センターは研究開発活動を実施するにあたって、核不拡散対応を含む保障措置上の様々な課題解決に取り組んできた。本論文では主な課題に対する取り組みについて紹介する。

弾塑性地震応答解析に基づく配管系の耐震設計手法の高度化

中村 いずみ*; 大谷 章仁*; 奥田 幸彦; 渡壁 智祥; 滝藤 聖崇; 奥田 貴大; 嶋津 龍弥*; 酒井 理哉*; 渋谷 忠弘*; 白鳥 正樹*

第10回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム(JCOSSAR2023)講演論文集(インターネット), p.143 - 149, 2023/10

https://doi.org/10.60316/jcossar.10.0_143

原子力発電施設における配管系の耐震設計では、設計対象を弾性はり要素でモデル化し、弾性解析に基づく保守的な応力評価を実施している。一方、これまでに実施された多数の実験結果から、配管系は設計の想定を超えるような地震入力下では弾塑性挙動を示し、破損に至るまでには大きな裕度を有していると認識されている。このような状況を踏まえ、適切な保守性と合理性を有する耐震評価のため、弾塑性応答挙動を考慮した新たな耐震設計・評価手法の構築を目指し、2019年に日本機械学会より発電用原子力設備規格設計・建設規格の事例規格が発刊された。初版発刊後は事例規格の継続的な改善のために議論と検討を進め、2022年には疲労評価に用いるサイクルカウント法等に修正を加えた改訂版の発刊が決定した。また、次期改訂に向け、配管支持構造物の弾塑性評価を規格に取り入れる議論が進められている。本稿では、2022年の事例規格における主要な改訂内容、改訂の背景、次期改訂に向けた取り組み状況及び今後の課題について紹介する。

Neutron capture cross section measurement and resonance analysis of Pd using ANNRI at MLF/J-PARC

中野 秀仁*; 片渕 竜也*; 寺田 和司*; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; Rovira Leveroni, G.; 児玉 有*

EPJ Web of Conferences, 284, p.01032_1 - 01032_3, 2023/05

https://doi.org/10.1051/epjconf/202328401032

In the present work, the neutron capture cross section measurements were carried out using the Accurate Neutron Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) at the Materials and Life Science Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A high intensity pulsed neutron beam from Japan Spallation Neutron Source at the MLF using the 3 GeV proton beam was utilized. NaI(Tl) detectors of ANNRI were used for capture measurements. The time-of-flight (TOF) method was employed to determine the incident neutron energy. Two-dimensional data, TOF and pulse-height (PH), were acquired and the data were analyzed based on a PH weighting technique. Resonance parameters were derived from resonance analysis using the REFIT code.

Neutron filtering system for neutron capture cross section measurement at the ANNRI beamline of MLF/J-PARC

Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; 堀 順一*; et al.

EPJ Web of Conferences, 284, p.06007_1 - 06007_4, 2023/05

https://doi.org/10.1051/epjconf/202328406007

A neutron filtering system has been installed at the ANNRI beamline in order to bypass the doublet structure of the incident neutron beam in the keV region. Thick cylindrical slabs of Fe, Si and Cr which share the characteristic of a sharp minimum in the neutron total cross section, were separately introduced in an intermediate stage of the beamline, before the NaI(Tl) spectrometer experimental area. The filtered neutron beams were analyzed by means of both neutron capture and transmission experiments. Moreover, further information about the neutron energy distribution within the filtered peaks was derived through the use of Monte-Carlo simulations with the PHITS code. The characteristics of the filtered neutron beams for Fe, i and Cr are presented together with Au standard experimental results to assess the performance of the neutron filtering system in neutron capture cross section experiments.

Efforts for appropriate responses to safeguards activities, 1; Overview

青木 里英; 白藤 雅也; 野崎 天生; 阿久津 成美*; 宮地 紀子; 中村 仁宣

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Annual Meeting 2023 (Internet), 7 Pages, 2023/05

In order to ensure transparency in the peaceful use of nuclear materials in Japan, it is important to appropriately respond to safeguards activities conducted by the IAEA/Japan. In order to strengthen activities to appropriately respond to safeguards activities, JAEA has started the following one activity of (1) for all employees in JAEA to promote understanding and raise awareness of safeguards and three activities of (2) for the employees involved in safeguards activities to appropriately respond on-site to the activities since FY2020: (1) Education on the basis of safeguards, (2-1) Lectures, (2-2) Case studies and (2-3) Standardization of procedures related to safeguards response. In Activity (1), the employees were required to understand Safeguards framework, safeguards activities and provisions of information to Nuclear Regulation Authority in Japan with developed education material, and to pass a confirmation test in FY2022. Accordingly, it was confirmed that understanding for safeguards was successfully promoted since 100% employees passed the test. In Activity (2-1), lectures were provided by experts of safeguards to make the employees reacknowledged the importance of transparency in the peaceful use of nuclear materials and the effect of inappropriate response to safeguards activities. In Activity (2-2), a material for case studies was developed including examples of inappropriate response to safeguards activities and the case studies were conducted by the employees based on the material for recognizing familiar risks of safeguards. The result of questionnaire in FY2022 indicated participants tended to become deeply understanding of familiar risk in each site through the case studies. In Activity (2-3), standard safeguards procedure for whole JAEA was developed to improve the procedures in each site based on the standard procedure and to standardize the response to safeguards throughout JAEA.

Fast-neutron capture cross section data measurement of minor actinides for development of nuclear transmutation systems

片渕 竜也*; 岩本 修; 堀 順一*; 木村 敦; 岩本 信之; 中村 詔司; Rovira Leveroni, G.; 遠藤 駿典; 芝原 雄司*; 寺田 和司*; et al.

EPJ Web of Conferences, 281, p.00014_1 - 00014_4, 2023/03

https://doi.org/10.1051/epjconf/202328100014

Long-lived minor actinides (MA) in nuclear waste from nuclear power plants are a long-standing issue to continue nuclear energy production. To solve the issue, researchers have suggested nuclear transmutation, in which long-lived radionuclides are transmuted into stable or shorter-life nuclides via neutron-induced nuclear reactions. Development of nuclear transmutation systems as an accelerator-driven system requires accurate neutron nuclear reaction data. The present research project entitled "Study on accuracy improvement of fast-neutron capture reaction data of long-lived MAs for development of nuclear transmutation systems" have been conducted as a joint collaboration, including Tokyo Tech, Japan Atomic Energy Agency and Kyoto University. This project focuses on the neutron capture reaction of MAs, especially Np, Am and Am, in the fast neutron energy region. The final goal of this project is to improve the accuracies of the neutron capture cross sections of Np, Am and Am employing a high-intensity neutron beam from a spallation source of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) that reduces uncertainties of measurement. To achieve the goal, a neutron beam filter system in J-PARC, sample characteristic assay, and theoretical reaction model study were developed. In this contribution, the overview and results of the project will be presented.