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伊藤 慶文*; 遠藤 伸之*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4440 2004-005, 430 Pages, 2005/03
原始力施設に於ける臨界事故においては、立ち上がりが早く持続時間が1ms1sのバースト状パルス放射線が発生する。緊急時に於ける線量評価手法の確立に資する事を目的として、高線量バースト状放射線測定システムを検討すると共に、高線量放射線が測定可能な直流電流方式の中性子検出系を試作し、タンデム加速器で得られる9-15MeV He2+がBeを衝撃する時に発生する放射線を用いて検出器応答実験を実施した。本実験により以下のことが明らかにされた。1)n-分別方による放射線測定により、10cm幅の鉛ブロックをNE213前面に設置することにより、中性子の個数割合が0,63から077となることが分かった。2)実験配置を考慮した計算機シミュレーションにより、検出系に入射する中性子は、エネルギーが7-8MeVの範囲の中性子圧倒的に多いことが分かった。3)直流モードで観測されたパルス1個の波形の半値全幅は16.4nsであり、最大カウントレートは60Mcps評価された。4)カウントレートが5Mkcpsの範囲で、放射線強度はHe電流に対し良好な比例関係が確認された。 電子スピン共鳴法を用いた放射線線量計測法の確立を目指し、基礎的な研究としてカルシウム塩粉末にガンマ線を照射することで生成する安定ラジカルをESR装置で測定し、精密な信号解析を行い、高感度化を目指した線量評価特性の調査を実施した。また、これらの安定ラジカルが化学反応によって生体分子への影響を及ぼすかを検討した。
久米 恭*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4440 2004-003, 287 Pages, 2005/03
現在、放射線利用は原子力分野をはじめ幅広い産業分野での応用が進んでいる。放射線測定技術の開発はそれらの分野において一定の波及効果が見込める課題である。 本研究では、前年度に引続き、検出技術の困難さから開発余地の大きく残る中性子測定技術の開発を行った。 本年度は、前年度に引続き、熱中性子測定に使用した液体シンチレーション検出器を速中性子測定に応用する技術開発を行った。特に、簡便な測定回路系の構築および同時測定システム構築のための回路の最適化の検討、シミュレーション計算による検出効率評価の妥当性の検証を実施した。 これに並行して、中性子測定について取り扱いの簡便なプラスチックシンチレーション検出器の応用の可能性を検証した。本年度は、速中性子に対する応答特性の評価、中性子に対する検出効率の評価、広範囲なエネルギー領域の中性子同時測定のための検出器構成条件の調査を実施した。 更に、液体シンチレータ使用時に発生する設置場所や容器等の問題をクリアするため、前年度に引続き中性子束測定器としての無機シンチレータの性能評価も実施した。本年度は、NaI検出器による速中性子に対する感度評価、種々の無機シンチレータによる中性子測定への応用可能性の調査を実施した。
久米 恭*; 大谷 暢夫*; 玉川 洋一*
平成16年度財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究成果報告集,7, p.29 - 32, 2005/00
熱から速領域にわたる広範なエネルギー領域を測定可能な中性子検出器を開発した。検出器の主要部分は10Bを混入させた液体あるいはプラスチックシンチレータで構成されている。熱中性子に対しては(n, )反応により測定感度が高く、速中性子に対しては検出器自身が減速材としての役割を持つため、減速信号と捕獲信号を分離して検出可能である。また同時に、線検出器として使用される無機シンチレータについて、中性子検出器としての性能評価も継続して実施した。
久米 恭*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4440 2003-007, 312 Pages, 2004/03
現在、放射線利用は原子力分野をはじめ幅広い産業分野での応用が進んでいる。放射線測定技術の開発はそれらの分野において一定の波及効果が見込める課題である。 本研究では、前年度に引続き、検出技術の困難さから開発余地の大きく残る中性子測定技術の開発を行った。 本年度は、前年度に引続き、熱中性子測定に使用した液体シンチレーション検出器を速中性子測定に応用する技術開発を行った。特に、速中性子に対する感度の検証を、シミュレーション計算やビーム試験データ、中性子線源を使用することにより、実施した。 並行して、中性子測定について取り扱いの簡便なプラスチックシンチレーション検出器の応用の可能性を検証した。 更に、液体シンチレータ使用時に発生する設置場所や容器等の問題をクリアするため、前年度に引続き中性子線束測定器としての無機シンチレータの性能評価も実施した。特に、BGO、GSO、Nal検出器について、中性子測定の応用の可能性を研究した。
伊藤 慶文*; 遠藤 伸之*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4440 2003-006, 408 Pages, 2004/03
原子力施設における臨界事故等に発生する、立ち上がりが早く持続時間が1ms1sのバースト状パルス放射線に対する放射線計測器の応答特性を調査し、緊急時における線量評価手法の確立に資する事を目的として、液体シンチレータ NE213・光電子増倍管・プリアンプから構成される直流電流方式の中性子検出系を試作し、200MeV プロトンビームがCuを衝撃する時に発生する放射線を用いて検出器応答実験を実施し、以下のことが明らかにされた。(1)Cuターゲットより10m 離れた位置でn-分別法による中性子計測では、NE213前面の鉛シールドの有無は計測された中性子事象による波高分布に殆ど影響されなかった。(2)試作した検出系では、1個の高エネルギー中性子がNE213に入射することによるプリアンプ出力波形は、半値全巾40ns程度のガウス型に近いパルス波形であった。(3)NE213前面にガンマ線遮蔽を行ったDC電流方式の計測において、プロトンビーム電流に対する中性子程度の応答は良好な直線関係を示した。ここで用いた中性子検出系では、飛来する中性子が25Mcps以上でも、十分な時間変化計測が可能であった。電子スピン共鳴法を用いた放射線染料計測法を確立を目指し、基礎的な研究としてガンマ線照射で生成する歯エナメル質中の安定ラジカルをESR装置で測定し、精密な信号解析を行い、高感度化を目指した線量評価特性の調査を実施した。また、歯エナメル質類似の無機化合物7種にX線を照射し、安定なラジカルを生成した3種について、生成したラジカルによる信号と線量の相関および減衰特性を評価した。
伊藤 慶文*; 久米 恭*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4440 2003-002, 284 Pages, 2003/03
原子力施設に於ける臨界事故時等に発生する高強度放射線に対する放射線用計測器の応答特性を調査し、緊急時における線量評価手法の確立に資することを目的として、タンデム加速器で得られるヘリウムビーム照射によるベリリウムターゲットから放射される高強度中性子をレムカウンター、AU箔・IN箔放射化、およびTLD積分線量計を用いて計測した。又、モンテカルロシミュレーションコード(NRESP)を用いてレムカウンターの感度特性を調査した。これらより、以下のことが明らかにされた。1)ビームエネルギーが15MEV、電流が0.8ミュウAの場合、ターゲットより100CM離れた位置での中性子線量等量は、熱中性子1627ミュウSV/H、中束中性子
伊藤 慶文*; 大谷 暢夫*
JNC TJ4400 2002-001, 150 Pages, 2002/03
原子力施設に於ける臨界事故時等に発生するバースト状の放射線に対する放射線用計測器の応答特性を調査し、緊急時における線量評価手法の確立に資することを目的として、タンデム/シンクロトロン加速器より放射されるバースト状のガンマ線をNAI検出器及びTLD積分線量計を用いて計測し、以下のことが明らかにされた。(1)PILE UP REJECTIONを併用したガンマ線計測を行った結果、COUNT RATEが7KC/S以下のであればPILE UPが問題とならないスペクトラムが得られることが分かった。100MEVプロトンビームが鉄ブロックを衝撃する際に放出されるガンマ線エネルギースペクトルをEEXP(-E/T EFF)と仮定し、非線形最小2乗法を用いたデータ解析により、実効的な温度T EFFを見積もった。その結果、T EFF=0.80.9MEVと推定された。本実験においては、電気ノイズの混入は観測されなかった。(2)種々の厚みの鉛でTLDを覆い、厚さの関数としての積分線量値を測定した。同様にガンマ線エネルギースペクトルをE EXP(-E/T EFF)と仮定しえt、実効的な温度T EFFを見積もった。上記と同じ条件下でT EFF=0.63MEVと推定された。原子力災害発生時の放射線状況を把握するための遠隔操作による野外モニタリング手法の確立のために、自律型無人ヘリコプターによるガンマ線計測を行い、以下の事が明らかにされた。(1)緊急時支援組織のグループ・アントラ(GROUPE INTRA)、及びCAC SYSTEMS社への海外調査行い、遠隔操作式ヘリコプターを用いた手法により緊急時の放射線モニタリング機能が強化されることが確認された。(2)塩化カリ肥料を試験用放射線源とした無人ヘリコプターのパターンフライトによって、明確に塩化カリ肥料位置が特定された。又、海岸線での自然界の微量な放射線量の変化が計測された。これらの計測試験により、放射線測定器を掲載した自律航行型無人ヘリコプターシステムは遠隔モニタリングシステムとして十分な機能を発揮することが分かった。
羽様 平; 毛利 智聡; 大谷 暢夫; 相原 永史; 八木 昭; 吉田 守; 有賀 正訓*
JNC TN9400 2001-044, 136 Pages, 2001/05
核燃料取扱施設の晦界安全管理技術の高度化及び設計の合理化に資するため、重水臨界実験装置(DCA)を使用して未臨界度モニターのための未臨界度測定技術の開発を実施した。本開発では、臨界安全管理上の制限が最も厳しいとされる高速炉再処理施設への未臨界度測定技術の適用を想定し、予想される困難な状況下でも利用可能な測定技術として炉雑音測定に基づく2種類の手法(ミハルゾ法及びファインマン-法)を選定し、測定性能の把握と性能の改良による適用性の向上に取り組んだ。DCAは新型転換炉の開発のために使用されてきた臨界実験装置であるが、高速炉再処理施設への模擬性が高い体系で未臨界度測定技術の開発を実施するため、炉心中央部に未臨界の試験体領域を設け、減速材に軽水を、燃料に高速炉燃料を使用できるように炉心を改造した。開発した2種類の未臨界度測定手法は、いずれも応答時間10分以内で実効増倍率O.4まで測定可能であり、体系の変動や高中性子バックグラウンドに対する適用性にも優れている。さらに複雑な幾何形状に対しても未臨界度を評価することが可能であり、高速炉再処理施設だけでなく燃料加工施設等へも適用可能な測定技術である。また、両測定手法は測定システムの大部分を共有するが、その特徴は大きく異なっており、多面的な評価による信頼性の高い測定システムを合理的に構築できる。本報告書は、DCAにおける未臨界度測定技術開発の経緯と成果についてまとめたものである。
大谷 暢夫
JNC TN9440 99-005, 54 Pages, 1999/07
本実験データ集は、動燃と米国DOEの共同研究として米国オークリッジ国立研究所(ORNL)のTower Shielding Facilityで実施されている大型高速炉向けの遮蔽ベンチマーク実験(JASPER計画)のうち、ガスプレナム・ストリーミング実験(FissionGas Plenum Experiment)についてまとめたものである。本データ集は、実験内容を理解するのに必要なデータ及び実験を解析するのに必要なデータを集大成することを目的に、実験体系、実験供試体、測定器データ及び測定値等についてまとめたものである。JASPERガスプレナム・ストリーミング実験は、大型高速炉の遮蔽設計上の課題を解決するため、実機模擬体系におけるストリーミング効果を実験的に検証することを目的として、実施されたものである。実験は昭和62年1月末から同年2月末まで、5つの体系について実施された。測定は球形BF3、検出器に球殻状のポリエチレン減速体を装着したボナーボール検出器、NE-213液体シンチレーション計数管、反跳陽子計数管(ベンジャミン計数管)、ホニャックボタンおよびCR-39個体飛跡検出器により行われ、実験体系後方の積分中性子束とスペクトルが測定された。なお、本データ集の作成にあたっては、ORNLレポート及び動燃団現地駐在員の派遣員メモに記載された内容を極力加工せずに集約し、また実験内容の理解が容易に可能となる様努めた。
Nishihara, Kenji*; 小林 啓祐*; 大谷 暢夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(3), p.265 - 272, 1999/00
None
毛利 智聡; 大谷 暢夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(7), p.555 - 559, 1999/00
階差フィルター処理を伴う中性子相関解析法が,遅発中性子の大きな寄与のためファインマン-解析が困難となる未臨界度が浅い体系の時系列データに適用された。従来の解析から推定された即発中性子減衰定数には,ゲート時間範囲の選択による強い依存性と大きな統計誤差が観察された。これに対して,階差フィルター処理による解析から得られた減衰定数にはこのような依存性は見られず,パルス実験による結果とも一致した。1次階差フィルターの適用により,遅発中性子の寄与を充分に除去できることが分かった。本研究は,日本原子力学会「炉雑用音計測の高度化と新しい応用」研究専門委員会において議論された。
毛利 智聡; 大谷 暢夫
PNC TN9410 98-056, 72 Pages, 1998/06
臨界工学試験室では、核燃料施設の臨界安全管理に有効な未臨界度モニターの開発を進めている。これまで、重水臨界実験装置(DCA)を測定対象として、ファインマン-法による重水減速体系の未臨界度測定研究が実施され、核燃料施設で問題となる低い実効増倍率体系の未臨界度を検知できることが確認されている。ここでは、核燃料施設において一般的な軽水減速体系に対しても、未臨界度の検知が可能であることを確認するため、DCAの未臨界度測定試験炉心にウラン燃料およびMOX燃料を装荷した軽水減速体系を対象として未臨界度測定実験を実施した。測定の結果、中性子計数率の低い軽水減速体系においても、実効増倍率が0.6230.870の範囲で、未臨界度を示す値の検出が可能であることが確認された。また、実効増倍率の0.050.10程度の差異を検知できることも確認された。輸送計算コードTWODANTおよびモンテカルロ計算コードKENO V.aを用いて試験体系の値を計算し測定データと比較した。値から評価した実効増倍率の計算値と測定値の差は13%以下であり、未臨界度モニターとしては十分な精度で値が求まることが確認された。ファインマン-法が、低い実効増倍率の軽水減速体系でも未臨界度測定手法として有効であることが明らかとなった。
毛利 智聡; 大谷 暢夫
PNC TN9450 98-003, 118 Pages, 1998/04
重水減速クラスター燃料格子の基本核特性を把握する際に基礎的なデータとなる、中性子束分布、中性子エネルギースペクトル、冷却材ボイド反応度を、1次元輸送計算による単位セル計算により求め、データ集としてまとめた。燃料の種類、クラスター燃料のピッチ幅、軽水冷却材および重水減速材の有無をパラメータとして計算し、パラメータによる特性の違いを確認した。
毛利 智聡; 大谷 暢夫
PNC TN9410 97-095, 44 Pages, 1997/11
核燃料施設の未臨界度モニターにおける測定手法のひとつとして、炉雑音解析法のひとつであるファインマン-法の開発を進めている。中性子計数の単位時間内の統計的変動を評価するファインマン-法は、統計変動を平滑化した平均中性子束が、時間的に変化する様な過渡状態の体系には適用が困難である。時間的に変化する体系にファインマン-法を適用する手法として、中性子計数データを階差フィルターで処理し、中性子束の平均的な変化の成分を除去する方法が提案されている。本研究では、階差フィルターによる処理が、ファインマン-法において遅発中性子の影響を除去するためにも同等の効果があることに着目し、遅発中性子の影響が顕著に現れ、即発中性子減衰定数の評価が困難となる臨界近傍の炉雑音データに階差フィルターを適用した。階差フィルターを通した実効増倍率0.999から0.994までの炉雑音データに対して、ファインマン-法による評価を行う事によって、即発中性子減衰定数が正しく求められる事を明らかにした。階差フィルターがファインマン-法による即発中性子減衰定数の評価に有効である事が確認された事によって、ファインマン-法を過渡状態の体系に適用できる見通しが得られた。
大谷 暢夫
PNC TN9410 97-011, 45 Pages, 1997/01
核燃料施設の臨界安全管理の信頼生の向上と臨界安全設計の合理化を目的として,核燃料を含む体系の実効増倍率(未臨界度)を直接モニターする未臨界度モニターの開発研究を進めている。未臨界度モニターに適用する測定・解析手法としてウェーブレット解析を検討した。本研究では,未臨界度を検出する為の測定データである中性子雑音データを,ウェーブレット解析を適用して処理する事によって,体系が臨界に近接していることを検知する手法を開発した。ウェーブレット解析は信号の時間変化を評価する解析手法であり,短時間の間の信号の処理を集積することによって情報を得る。その結果,これまで未臨界度モニター手法として適用されてきた炉雑音解析手法であるファインマン-アルファ法やミハルゾ法と比較して,体系が定常であることが要求される時間間隔が短く,応答の速い未臨界度モニター手法として適用が期待できる。ウェーブレット解析では,適用するウェーブレット関数に多様な選択が可能であるが,ここではファインマン-アルファ法等の測定に採用してきたマルチチャンネルスケーラー(MCS)による測定データを処理することを想定して,カーディナルスプライン関数を用いる離散変換を選択した。又,臨界への近接を数値的に表現する為に,模擬的に作成された非増倍系の計数との比較によって評価を行う手法を考案した。2階及び4階のカーディナルスプライン関数によるウェーブレット解析の計算式の導出と計算プログラムの作成を行い,重水臨界実験装置(DCA)における測定データを処理して,体系が臨界に近接したことを検知できることを確認した。
相原 永史; 大谷 暢夫; 八木 昭; 羽様 平
動燃技報, (99), p.81 - 86, 1996/09
未臨界度測定技術の開発を目的として、重水臨界実験装置(DCA)に未臨界度測定試験機能を備えた未臨界度測定炉心は、試験体領域とドライバー領域から成る2領域炉心を構成し、非均質性の強い特異な炉心体系を形成している。DCA2領域炉心について、臨界特性測定を実施し、試験体領域の減速材水位の上昇に伴ってドライバー領域重水水位が低下する2領域炉心特有の基本特性を確認するとともに試験体単独では臨界に成り得ない安全な運転法を確立した。輸送コードTWOTRANとモンテカルロ法を用いたコードシステムCSALEにより臨界特性データの解析を行った結果、両コードとも測定値の傾向を良く再現した。特にSCALEは、臨界重水水位の測定値を非常に高精度で評価することが明らかとなり、複雑な2領域炉心に対してモンテカルロ法による計算手法が良く適合することを確認した。
大谷 暢夫; 羽様 平
Proceedings of 5th International Conference on Nuclear Criticality Safety, Vol.2, P. 11.43, 1995/00
中性子ノイズ解析手法の一つであるファインマン-アルファ法を用いて核燃料取扱施設の未臨界度モニタを想定した実効増倍率測定実験を実施した。実験は重水臨界実験装置で未臨界炉心を構成し、ファインマン-アルファ法によってこれまで困難とされてきたkeff0.9以下及びMOX燃料を使用した場合について測定を行った。この結果keff0.3の範囲で未臨界度の 検出が可能である事を確認した。また、ワークステーションを利用したモニタ・システムを開発し、実験によってその応答特性を確認した。ファインマン-アルファ法が未臨界度モニターの手法として有効であることが明らかなった。
川合 將義*; 長谷川 明; 植木 紘太郎*; 山野 直樹*; 佐々木 研治*; 松本 誠弘*; 竹村 守雄*; 大谷 暢夫*; 桜井 淳
JAERI 1330, 129 Pages, 1994/03
JENDL-3に格納されている主要な遮蔽物質の中性子断面積に対する積テストを種々の遮蔽ベンチマーク問題を解析することにより実施した。核分裂中性子問題として、次の実験を解析した。(1)ORNLにおける酸素、鉄、ナトリウムに対するブルームステック実験,(2)ASPISにおける鉄に対する深層透過実験,(3)KfKにおける鉄球からの漏洩スペクトル測定,(4)ORNLにおける鉄、ステンレススチール、ナトリウム、グラファイトに対する中性子透過実験,(5)RPIにおけるグラファイトブロックからの角度依存中性子スペクトル測定。D-T中性子問題として以下の2つの実験を解析した。(6)LLNLにおけるグラファイト、鉄球からの漏洩スペクトル測定,(7)原研FNSにおけるベリリウム、グラファイトからの角度依存中性子スペクトル測定。解析は一次元S輸送計算コードANISN,DIAC,二次元S輸送計算コードDOT3.5および三次元ポイントモンテカルロコードMCNPを用いて実施した。S輸送計算に用いて群定数はPROF-GROUCH-G/BおよびRADHEAT-V4で作成した。
羽賀 一男; 神戸 満; 片岡 一; 大谷 暢夫; 大坪 章
Acta Astronautica, 26(5), p.349 - 357, 1992/05
被引用回数:2 パーセンタイル:40.75(Engineering, Aerospace)可搬型炉の応用研究の一環として300kWe月面基地用原子炉の概念検討を行った。構成要素の仕様は次の通り。(a)原子炉-炉心高さ40cm、直径37cm、熱出力2MW、高濃縮UN燃料、寿命10年、燃料無交換。液体リチウム冷却。出口温度1100C。(b)発電系-重量的に有利なカリウム蒸気タービンを採用。入口温度1040C(圧力3.8kg/cm2)。出口温度650C。プラント熱効率,14.8%。(c)排熱系-濃縮器からヒートパイプで輸送された熱を、面積80m2の輻射板から放熱。(d)遮蔽-原子炉を月の地中に埋め込み土を遮へい材に用いる。この様な構造の結果,全システムが重量8000kg、直径4.5m、高さ9.3mで構成できた。また,設置から定格運転まで14日以内で達成できる見通しを得た。さらに周囲に赤外放射率が小さいアルミホイルを敷くことにより放熱能力の低下を妨げることが判った。
大谷 暢夫; 加納 享司
PNC TN9450 91-009, 127 Pages, 1991/11
大洗工学センター実験炉部臨界工学試験室で実施されている未臨界度測定研究で,実験に使用される未臨界試験体について検討しデータをまとめた。ここで検討された未臨界試験体は,重水臨界実験装置を一部改造して建設される未臨界度測定試験装置に装荷されることが想定されており,幾何学的に装荷可能な大きさの各種の形状の試験体の実効倍増率が計算されている。形状は平板または円筒形または円環であり,試験体に使用される各燃料物質としては,臨界工学試験室で保有している新型転換炉規格の,酸化ウランおよび混合酸化物燃料ピン,高速炉規格の混合酸化物燃料ピン,及び,液体燃料である硫酸ウラニル溶液である。燃料ピンを用いた試験体では,減速材として軽水を使用する。解析は,臨界工学試験室で現在朋友している新型転換炉規格の燃料ピンを用いて,どの程度の(高い)実効倍増率の試験体が可能であるかとの観点で始められた為,得られた結果が実効倍増率の高い試験体に偏っている傾向があるが,前述の各燃料をもちいて未臨界度測定研究に必要な試験体が校正できる事が明らかになった。