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報告書

放射性雑固体廃棄物から製作される溶融固化体の標準試料作製; $$alpha$$線放出核種を含有する溶融固化体標準試料(共同研究)

石森 健一郎; 大木 恵一; 高泉 宏英; 亀尾 裕; 大木 善之*; 中島 幹雄

JAEA-Technology 2007-065, 20 Pages, 2008/01

JAEA-Technology-2007-065.pdf:1.4MB

日本原子力研究開発機構原子力科学研究所内で発生する非金属の低レベル放射性雑固体廃棄物から作られる溶融固化体を放射化学分析する際に必要となる標準試料を作製するため、溶融固化体を模擬した標準試料の調製法を検討した。模擬雑固体廃棄物を想定して非放射性のコンクリートとFeOの混合粉末を使用してるつぼへの充填条件及び昇温条件を変えて溶融試験を行い、溶湯がるつぼから溢れない最適な条件を決定した。また混合粉末に安定同位体トレーサーとしてCsを添加して1600$$^{circ}$$Cの電気炉で溶融試験を行ったところ、溶融固化体の塩基度を低くすることで揮発しやすいCsも固化体中に残存することがわかった。以上の検討で得られた最適な溶融条件で溶融することで、$$alpha$$線放出核種$$^{237}$$Np, $$^{241}$$Am, $$^{244}$$Cmを含有する溶融固化体標準試料を作製できた。放射能分析により決定した各核種の放射能濃度は$$^{237}$$Npは0.188$$pm$$0.001Bq/g、$$^{241}$$Amは0.368$$pm$$0.004Bq/g、$$^{244}$$Cmは0.402$$pm$$0.01Bq/gであった。

論文

Engineering design of the ITER invessel neutron monitor using micro-fission chambers

西谷 健夫; 山内 通則; 泉 幹雄*; 早川 敦郎*; 海老沢 克之*; 近藤 貴; 草間 義紀

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1192 - 1197, 2007/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2007.05.060
 被引用回数：5 パーセンタイル：37.16(Nuclear Science & Technology)

ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を0.75gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。径14mm,長さ400mmのマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。有限要素法による熱輸送解析の結果、真空容器との熱伝達率を100W/m$$^{2}$$K以上確保できれば、検出器温度は250$$^{circ}$$C以下にできることを明らかにした。

論文

Innovative alpha-radioactivity monitor for clearance level inspection based on ionized air transportation technology, 1; Comparison with mass spectral analysis using uranium-attached samples

青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 佐野 明*; 内藤 晋*; 隅田 晃生*; 泉 幹雄*; 前川 立行*; 佐藤 光吉*; 南部 健一*; et al.

Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 6 Pages, 2007/04

$$alpha$$線標準線源でイオン電流を校正し求めたウランが付着したサンプルの放射能は、化学分析で求めた放射能から約40%低かった。そこで、ひとつのサンプルの化学分析結果を用いてイオン電流を再校正した結果、すべてのサンプルの$$alpha$$放射能を誤差10%以内で評価できることを確認した。

論文

Ion current prediction model considering columnar recombination in alpha radioactivity measurement using ionized air transportation

内藤 晋*; 平田 洋介*; 泉 幹雄*; 佐野 明*; 宮本 泰明; 青山 佳男; 山口 大美

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(2), p.121 - 128, 2007/02

https://doi.org/10.3327/jnst.44.121
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.31(Nuclear Science & Technology)

空気イオンの輸送を用いたアルファ放射能測定における、改良されたイオン電流予測モデルを報告する。われわれの過去のモデルは、測定イオン電流の定性的な傾向を説明したものの、その絶対値はかなり過大評価されていた。今回、定量性を得るため、モデルは柱状再結合効果を考慮して改良された。改良されたモデルは、イオン拡散の初期段階におけるかなりの量のイオン損失を説明し、イオン電流のモデル計算値と実測値の間の差を縮めた。本モデルは、また、汚染された表面に高速の空気流を吹き付けることにより、柱状再結合によるイオン損失は抑えられることを示した。このことは、実験的に調査され確認された。結論として、アルファ放射能とイオン電流の理論的関係は、層流下及び管内乱流下において定量的に明らかになった。

論文

Particle modeling of transport of $$alpha$$-ray generated ion clusters in air

Tong, L.*; 南部 健一*; 平田 洋介*; 泉 幹雄*; 宮本 泰明; 山口 大美

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 45(10B), p.8217 - 8220, 2006/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.45.8217
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)

$$alpha$$線で電離したイオンの空気輸送を解析するためのテスト粒子モンテカルロ法を開発した。得られた結果は、$$alpha$$放射能計測装置の設計・開発に有用なデータである。構築したイオン-分子衝突モデルは実測値とよく合う。正負イオンの再結合はNanbu & Denpohの方法で扱った。0.001$$sim$$1atmのガス圧力に対し、イオン流れ場の定常状態を実現できた。

論文

Radon concentration dependence of alpha radioactivity measurement using ionized air transportation

内藤 晋*; 佐野 明*; 泉 幹雄*; 野田 悦夫*; 林 和夫*; 佐藤 光吉*; 須藤 收; 宮本 泰明; 近藤 慎一*; 飯沼 恒一*; et al.

Nuclear Science Symposium Conference Record, 2005 IEEE, Vol.1, p.495 - 499, 2005/10

ウランで汚染された大型かつ複雑な表面形状の廃棄物の$$alpha$$放射能を測定するため、$$alpha$$放射能モニタ($$alpha$$クリアランスモニタ)を開発している。モニタは、$$alpha$$粒子を空気流によって輸送し、そのイオン電流を測定する$$alpha$$放射能測定方法を用いている。$$alpha$$クリアランスの主要な問題の一つは、主として空気中のラドンに起因するバックグランドイオン電流(約700fA)である。その電流は1個の$$alpha$$粒子のイオン電流(数fA)よりも非常に大きく、$$alpha$$放射能の測定限界に強い影響を与えている。この測定限界を改善するため、われわれは、モニタ内部のラドン濃度を、新たなラドン検出器を追加することなくモニタする方法を開発した。また、検出下限への影響因子として、イオン移動度及びイオン再結合係数の環境依存性(温度,湿度,エアロゾル濃度)を測定し評価した。

報告書

Design of micro-fission chambers for ITER low power operations

西谷 健夫; 山内 通則*; 泉 幹雄*; 草間 義紀

JAERI-Tech 2005-047, 34 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-047.pdf:6.75MB

ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を1gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。12mm径と6mm径の2種類のマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。熱輸送解析の結果、真空容器への熱伝達のみで検出器温度は250$$^{circ}$$C以下にできることを明らかにした。

口頭

電離放射線のイオン流体移送型計測に関する技術開発,13; BG変動の影響評価

青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 泉 幹雄*; 内藤 晋*; 山本 修治*; 佐野 明*; 南部 健一*; 高橋 浩之*; 小田 昭紀*

no journal, , 

大型廃棄物のクリアランス検認を可能にする計測システムの開発において、計測下限の改善を目指してBG変動の要因分析試験を実施した。その試験において、空気の置換によるBG電流の低減など、計測性能を改善可能な要因を抽出した。

口頭

溶融固化体に対する放射能測定手法の簡易・迅速化,5; $$^{14}$$C分離法の検討

石森 健一郎; 大木 恵一; 亀尾 裕; 高泉 宏英; 中島 幹雄; 大木 善之*; 磯貝 啓介*

no journal, , 

雑固体廃棄物をプラズマ溶融して制作した溶融固化体の放射能評価技術開発の一環として、$$beta$$線放出核種$$^{14}$$C分離法を検討した。本報で検討したアルカリ溶融法を適用することで、溶融固化体から$$^{14}$$Cを効率よく回収することが可能となり、従来法よりも優れた$$^{14}$$C分離分析法を構築できた。

口頭

電離空気輸送を用いた$$alpha$$線計測技術の開発

青山 佳男; 宮本 泰明; 山口 大美; 内藤 晋*; 佐野 明*; 泉 幹雄*; 隅田 晃生*; 前川 立行*; 佐藤 光吉*; 南部 健一*; et al.

no journal, , 

核燃料サイクル・バックエンド関連施設で発生したウラン及びTRU廃棄物は既に大量に蓄積されている。人によるサーベイでは対象となる量が膨大であるうえ、狭隘部や露出していない部分などはサーベイできず、測定技術の課題は多い。そのため、本技術開発では、$$alpha$$線の電離作用で作り出されたクラスタイオンを、空気流により剥離・輸送し、そのイオン電流を測定することにより$$alpha$$放射能量を評価するという新しいコンセプトに基づいて、大型・複雑な形状のウラン及びTRU廃棄物に対して、クリアランスレベル検認に適用可能な微弱な全$$alpha$$核種濃度レベルを短時間で測定できる実用的な$$alpha$$線計測技術の開発を行った。

口頭

溶融固化体に対する放射能測定手法の簡易・迅速化,8; 多重$$gamma$$線測定装置による高感度非破壊$$gamma$$線測定法の適用

原賀 智子; 亀尾 裕; 木村 敦; 小泉 光生; 藤 暢輔; 中島 幹雄

no journal, , 

雑固体廃棄物をプラズマ溶融して製作した溶融固化体の放射能評価技術開発の一環として、多重$$gamma$$線測定装置を用いる非破壊$$gamma$$線測定法について検討した。模擬廃棄物試料に対して本法を適用した結果、検出限界が改善され、放射能測定手法の迅速化に有効であることがわかった。

口頭

New small sodium leak detection system, 2; An Experiment of moving fluid ionization detector and laser leak detector in fast breeder reactor Monju

岡崎 幸基*; 内藤 晋*; 中山 邦彦*; 牧野 俊一郎*; 重山 武蔵*; 桑子 彰*; 泉 幹雄*; 伊藤 潤*; 岡田 久*; 武藤 啓太郎

no journal, , 

高速増殖炉(FBR)においては、微小なNa漏えいを確実に検知することが安全上、重要である。冷却配管から漏えいしたNaは雰囲気中の酸素等と反応してNaエアロゾルを形成する。もんじゅの2次冷却系では、冷却配管の周辺の空気を吸引して放射線イオン化式検出器(RID)へ導入し、RIDがエアロゾルを検出した場合は、エアロゾルの化学分析と現場の目視確認により、Na漏えいを判断する運用が行われている。ただし、RIDは信号強度が温度に強く依存し、また、煙,揮発性物質等のNaを含まないエアロゾルも検出するため、誤警報防止の観点から改良が求められている。このため、動流体イオン検出器(MID)とレーザリーク検出器(LLD)の開発を進めている。MIDは信号強度の温度依存性を低減可能であり、LLDはレーザ誘起ブレークダウン分析法によりエアロゾル中のNa原子を検出できる。実プラント環境下での性能を検証するため、もんじゅの2次冷却系にMID及びLLDを設置してフィールド試験を実施した。この試験では、実際のサンプリングラインを用いて2次冷却系配管の周辺の空気をMID及びLLDで測定するとともに、上記雰囲気中の海塩(NaCl)由来のNa濃度をイオンクロマトグラフィー法で測定した。本試験の結果、MIDとLLDのバックグラウンド信号は低く安定していること、さらに、雰囲気中の海塩由来のNa濃度は、微小漏えい時のNa濃度に比べて3桁低いことが確認され、適用性に十分な見通しが得られた。

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