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田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 柴田 卓弥; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 8 Pages, 2024/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)For the development of the remote elemental analysis method in a radiation environment based on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), the radiation effects on the laser oscillation properties of the single crystal (SC) Nd: YAG microchip laser (MCL) were investigated and compared with those of ceramics Nd: YAG MCL. The laser oscillation properties were measured under gamma-ray irradiation as a function of dose rate. The effects on the SC MCL properties were found to be very small compared to those on the ceramics, indicating minimal radiation effects on the LIBS signal when using SC MCL. Pulse energy and oscillating build-up time (BUT) were measured for a cumulative dose exceeding 1400 kGy. The pulse energy remained stable, and the laser continued to oscillate under irradiation. The BUT also remained stable, demonstrating negligible optical loss accumulation that could affect laser properties even at the demonstrated cumulative dose. The results indicate that the effects of dose rate and cumulative dose on SC MCL laser properties were minimal. The SC MCL was then integrated into the LIBS system, and the gadolinium signal of composite oxides, simulating fuel debris, was successfully measured at the dose rate of 5 kGy/hr. These findings highlight the radiation tolerance of SC MCL as a laser medium for remote LIBS applications in harsh radiation environments.
田中 裕久*; 正木 清香*; 青谷 拓朗*; 稲川 康平*; 岩田 宗悟*; 相田 樹哉*; 山本 忠亮*; 喜多 知輝*; 大野 瞳*; 竹中 啓恭*; et al.
SAE Technical Paper 2022-01-0534 (Internet), 10 Pages, 2022/03
The catalyst called a Passive Autocatalytic Recombiner (PAR) is required to have robustness that can maintain its activity for more than 30 years in an environment where temperature, humidity, gas concentration, etc. cannot be controlled. Here, it is expected that "An Intelligent Catalyst" for automotive emissions control exhibits excellent performance even in such a harsh environment. The intelligent catalyst is the nanostructure designed perovskite catalyst that has the rejuvenating function instead of preventing aging. The authors emphasize that the technology developed as a catalyst for automobiles is expected to be useful not only in other industries but also as a relief technology from the national crisis.
加藤 匠馬*; 永岡 美佳; Guo, H.*; 藤田 博喜; 相田 卓*; Smith, R. L. Jr.*
Environmental Science and Pollution Research, 28(39), p.55725 - 55735, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Environmental Sciences)本研究では、土壌中のSrを無添加でスクリーニングする方法の開発を目的として、模擬土壌(粘土鉱物のバーミキュライト,モンモリロナイト,カオリナイト)及び実際の土壌(照沼)に熱水浸出を行い、有機酸を生成した。安定ストロンチウム(SrCl
)を土壌に吸着させ、10種類の有機酸を用いて、水熱条件下(120
200
C)での模擬土壌からのSrの溶出量を0.3Mまで評価した。ストロンチウムを吸着したバーミキュライト(Sr-V)については、0.1Mのクエン酸が150C、1時間の処理でSrの溶出に有効であることがわかった。これらの結果をもとに、照沼土壌の有機物からの有機酸の生成について検討した。照沼土壌の水熱処理では、200C、0.5hの反応時間で最大量の有機酸が生成された。照沼土壌からのSrの溶出の可能性を確認するために、ストロンチウムを吸着した照沼土壌(Sr-S)を調べた。Sr-Sでは、200Cで0.5hの反応時間で水熱処理を行うと、室温でSrの40%が溶出し、土壌中のSrのスクリーニングに無添加の方法が使えることがわかった。無添加の水熱浸出法は、化学分析の第一段階で固体を焼成する必要がないため、土壌中の金属の日常的なモニタリングや緊急時の対応にも応用できる。
高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05
被引用回数：6 パーセンタイル：41.49(Multidisciplinary Sciences)The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including 
K and daughter nuclides in 
U and 
Th series. Additionally, artificial radionuclides, 
Sr and 
Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.
田村 浩司; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 田口 富嗣*; Lim, H. H.*; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.405 - 415, 2021/04
被引用回数：12 パーセンタイル：84.32(Nuclear Science & Technology)モノリシックNd:YAG / Cr:YAG複合セラミックを備えたコンパクトな光ファイバー伝送レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)システムを開発し、その特性に対する放射線線量率の影響を、過酷環境下遠隔分析のために調べた。LIBS信号に対する放射線の影響を調べるために、レーザー発振しきい値、出力エネルギー、発振タイミング、時間パルス形状、ビームプロファイルなどのNd:YAGレーザー動作に関連する特性を、010kGy/hrの放射線量率で変化させて金属ジルコニウムのLIBSスペクトルを照射下で測定した。信号強度は照射により大幅に減少したが、最大放射線量率でも有益なスペクトルが得られた。LIBS関連パラメーターの比較から、信号の減少は主に入射パルスエネルギーの減少に起因した。シンチレーション発光スペクトルも放射線照射中に観測され、その信号強度は線量率とともに直線的に増加した。試験結果は、開発したLIBSシステムが、燃料デブリ探査などの過酷な環境において放射線量率の影響を受けるものの遠隔元素分析およびモニタリングに適用可能であることを示している。
永岡 美佳; 藤田 博喜; 相田 卓*; Guo, H.*; Smith, R. L. Jr.*
Applied Radiation and Isotopes, 168, p.109465_1 - 109465_6, 2021/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)原子力施設周辺では、環境試料中の放射化学分析(環境モニタリング)が行われる。環境試料中の
, 
核種の前処理は、従来、酸を用いて有機物を分解し、Sr, U, Pu等の対象核種を抽出する方法で行われている。そこで、酸の代わりに超臨界水を用いた環境に優しい新しい前処理法を開発した。本研究では、茨城県の土壌(黒ボク土)を用いて水熱前処理を行い、放射性Sr及びUの前処理を行った。その結果、Sr及びUの回収率はそれぞれ70%及び40%であった。また得られた回収率は、水の密度との相関関係にあることが分かった。開発した方法により、放射化学分析の前処理法における環境負荷を低減することができる。
scattering length from 
photoproduction on the proton near the reaction threshold石川 貴嗣*; 藤村 寿子*; 深澤 宏司*; 橋本 亮*; He, Q.*; 本多 佑記*; 保坂 淳; 岩田 高広*; 甲斐田 俊*; 笠木 治郎太*; et al.
Physical Review C, 101(5), p.052201_1 - 052201_6, 2020/05
被引用回数：4 パーセンタイル：45.12(Physics, Nuclear)Photoproduction of the omega meson on the proton has been experimentally studied near the threshold. The total cross sections are determined at incident energies ranging from 1.09 to 1.15 GeV. The 1/2 and 3/2 spin-averaged scattering length 
and effective range 
between the CO meson and proton are estimated from the shape of the total cross section as a function of the incident photon energy: = (-0.97 
+ 
(0.07 
) fm and = (+2.78 
) + (-0.01 
) fm, resulting in a repulsive force. The real and imaginary parts for and are determined separately for the first time. A small 
-wave contribution does not affect the obtained values.
戒田 拓洋*; 石崎 陽一*; 岡島 智史
圧力技術, 52(2), p.53 - 63, 2014/04
減肉評価の合理化、並びに安全裕度の明確化を目的とした信頼性解析を実機に適用するためには、圧力設備の限界状態を表す各パラメータの確率特性が明確になっている必要がある。その中でも、減肉部の厚さ測定値は重要なパラメータの一つである。日本高圧力技術協会、信頼性に基づく減肉評価専門研究委員会(略称MLR委員会)では、実機で発見された減肉配管を供試し、超音波法による厚さ測定を複数の検査員で実施するラウンドロビン試験を行っている。測定データを分析することで厚さ測定値に関する確率特性を求め、減肉評価の信頼性を明らかにすることは、減肉評価の合理化と、安全裕度の明確化の観点から解決しなければならない課題である。そこで、本研究では、厚さ測定値に関する確率特性を明らかにすることを目的に、MLR委員会が行ったラウンドロビン試験から得られたデータを調査し、その特徴を明確にする。調査にあたり、圧力設備の要求性能と対応する厚さ測定に関するばらつきの要因について整理する。得られた確率特性を用いて、内圧破壊に対する減肉配管の信頼性評価を実施したので報告する。
栗原 朋之*; 戒田 拓洋*; 岡島 智史
圧力技術, 52(2), p.64 - 71, 2014/04
プラントの圧力設備の分野において、供用適性評価(Fitness-For-Service、以下FFSと略す)技術の検討が行われ、欧米を中心に規格化されている。FFS減肉評価では、減肉部の詳細な肉厚測定結果から対象設備の肉厚形状を想定し、その形状に対する強度の評価を行い、適性が判断されている。この際、供用中の減肉の進行については将来腐食代として、推定減肉形状に反映される。このため、供用中の減肉の進行の正確な予測、すなわち正確な減肉速度の把握が本評価において必要不可欠である。本検討では実プラントの検査データをもとに、定量的な供用適性評価を行うための手法を開発、検証することを目的とした。このため、実際のプラントの配管の肉厚測定データを活用し、統計解析を行うことで減肉速度の確率特性を求め、信頼性評価を実施した。
奥村 啓介; 佐藤 若英; 前田 裕文; 若井田 育夫; 鷲谷 忠博; 片倉 純一*
no journal, ,
プラント内の最確な線源及び線量率分布の評価技術を開発するため、燃料燃焼計算, 構造材放射化計算及びシビアアクシデント解析等の結果に基づき、線源分布を評価するとともに、粒子輸送モンテカルロ計算コードPHITS用の3次元プラントモデルを構築し、各単位線源による線量率分布応答関数を得た。
永岡 美佳; 藤田 博喜; 相田 卓*; Smith, R.*
no journal, ,
環境試料中の放射能濃度を測定するには、試料中の有機物分解や目的核種の抽出といった化学分離を行う。しかしながら、従来の化学処理は、化学薬品を使用するため、分析者、分析フードや環境に影響を及ぼす。一方、超臨界水反応は健康や環境へ悪影響をおよぼすことなく有機物が分解できる。そこで超臨界水反応を環境試料中の放射能濃度分析への適用を検討する。本研究では、環境試料における有機物やSr濃度について、超臨界水反応の前後で比較を行った。有機物は、高い温度、長い反応時間でより分解された、しかし、Srは反応後溶液中に抽出されなかった。
若井田 育夫; 大場 弘則; 赤岡 克昭; 大場 正規; 松本 歩; 宮部 昌文; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉には、広範囲で基礎基盤的研究開発と実際の作業技術へのマッチングが求められており、日本原子力研究開発機構の廃炉国際共同研究センターは、その中心的な研究開発機関の一つである。事故炉内の迅速・簡便・高放射線環境下でのその場遠隔分析技術として、光による分析技術を基本とし、耐放射線性光ファイバーを活用したレーザー誘起発光分光法(LIBS)が有力な分析手法として挙げられる。光ファイバーLIBSを炉内デブリのその場分析技術として開発し、その基本特性を取得し、10kGy/hの放射線環境下でも利用可能であることを確認した。さらに、より高い信号を得るために、ロングパルスレーザーLIBS、マイクロ波支援LIBS、炉内でのマイクロチップレーザーLIBS技術を開発している。
若井田 育夫; 大場 弘則; 伊藤 主税; 奥村 啓介; 片倉 純一*
no journal, ,
極小体積高密度酸化物からの放射線励起蛍光を耐放射線性光ファイバで伝送し、これを検出することで、損傷炉内の局所線量評価手法の開発を進めている。高密度極小酸化物としてLu酸化物焼結体を用い、
線照射による発光特性を取得した結果、線量計数率モニタに使用できる可能性があることが確認された。
若井田 育夫; 大場 弘則*; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
炉内デブリのその場分析のため、耐放射線性光ファイバーを用いたレーザー誘起発光分光法(ファイバーLIBS)の開発を行っており、10kGy/hに及ぶ高線量環境下や水中環境においてその性能評価を実施した。ファイバーによるレーザー光の高効率伝送や高感度化のためロングパルスレーザー利用LIBS、マイクロ波支援LIBS等が試されている。さらに、光源そのものを炉内に配置する方法として、マイクロチップレーザーの導入も図っている。
若井田 育夫; 赤岡 克昭; 大場 正規; 宮部 昌文; 大場 弘則; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉においては、事故炉内からの溶融燃料デブリ等を取り出すという世界的に類例のない作業を安全かつ円滑に実行することが求められている。損傷炉内外の環境は、高放射線、水中又は高湿度、狭隘という過酷な環境条件となっており、ICを多用した精密電子機器は動作が困難である。そこで、これらの影響を受けにくい分析手法として、電気信号に代わって光信号を用いた観察プローブを提案した。本報告では、レーザー誘起プラズマ発光分光法(LIBS)中心としたレーザーモニタリング分析手法開発について、(1)光ファイバーを活用したLIBS計測プローブ、(2)マイクロ波支援LIBS分光、(3)スペクトル解析技術、(4)マイクロチップレーザー利用ファイバーLIBSといった一連の取り組みと、最近の成果について報告する。
若井田 育夫; 赤岡 克昭; 大場 正規; 大場 弘則; 田村 浩司; 佐伯 盛久; 松本 歩*; 作花 哲夫*; 池田 裕二*; 平等 拓範*
no journal, ,
損傷炉内外の環境は、高放射線、水中又は高湿度、狭隘という過酷な環境条件となっている。そこで、これまで、次世代核燃料サイクル用燃料である、低除染TRU含有MOX燃料の遠隔・迅速分析技術として開発してきた、レーザー誘起プラズマ発光分光法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy: LIBS)を中心とした分析技術に着目し、廃炉措置における遠隔その場分析技術として応用する研究開発を開始した。この計測は、電気信号に代わってレーザーをプローブとした光分析手法であり、放射線の影響を受けにくい遠隔観察プローブとしての成立性が高い。本報告では、LIBSを中心としたレーザーモニタリング分析手法開発の一連の取り組みとして、光ファイバーを活用したLIBS計測プローブの基本特性、ロングパルスレーザーを活用したLIBS特性、マイクロ波支援LIBSによる信号増倍の可能性、マイクロチップレーザー利用LIBSプローブ等について、その特長と最近の成果について報告する。
若井田 育夫; 宮部 昌文; 赤岡 克昭; 大場 弘則; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)の廃炉措置では、小型多関節ロボットアームによる炉内調査が予定されており少量(1g程度)のデブリ試料が取得できる可能性がある。設備の整った施設に運搬するには、事前に試料のサーベランスが必要である。この方法の一つとして、LIBSやアブレーション共鳴吸収分光が採択される可能性が高く、廃炉支援機構(NDF)や東京電力と協議を進めている。JAEA/CLADSでは、廃炉に求められる基礎基盤研究を推進しており、平成30年度には、これまでの文部科学省からの競争的委託事業をCLADS補助金とした新たな制度の運用を開始した。その他、共同研究を推進する連携制度も計画されている。これらについて、話題を提供する。
若井田 育夫; 大場 弘則; 池田 裕二*; 作花 哲夫*; 平等 拓範*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故炉の廃止に向けて、炉内溶融物である燃料デブリ等の元素組成の遠隔その場分析を実現するため、耐放射線性光ファイバを活用したレーザー誘起ブレークダウン発光分光法(LIBS)を開発している。レーザー光の遠隔搬送に耐放射線性光ファイバを使用したファイバLIBS法では水没させたウラン含有模擬デブリ試料の半定量分析性や耐放射線特性を評価し、水中, 高放射線場で取得できることを確認した。また、より長距離計測に対応するため、プローブ先端にマイクロチップレーザーを活用し直接レーザー光を炉内で発振させる手法も導入し、10kGy/hの高放射線環境で使用できることも確認した。
若井田 育夫; 大場 弘則; 赤岡 克昭; 宮部 昌文; 大場 正規; 平等 拓範*
no journal, ,
For the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (F1NPS) widely basic R&D and matting for actual application for decommissioning technology will be strongly required. CLADS/JAEA is one of the key institute for strategic promotion of Decommissioning Science on F1NPS in Japan. As for the development of in-situ remote analysis techniques, two kind of R&D will be required. One will be the quick inspection methods of the inventory analysis of nuclear materials contained in small sample of debris. And the other will be the in-situ monitoring / surveillance / analysis of debris based on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and related technologies. Especially for under strong radiation, LIBS with radiation resistant optical fiber, so called Fiber LIBS will be the best choice for remote analysis. CLADS/JAEA is now promoting the R&D of LIBS technology for decommissioning and under collaboration with industrial institute for decommissioning work.
柴田 卓弥; 大場 弘則; 瀬古 典明*; 若井田 育夫
no journal, ,
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(1F)の廃炉を安全に推進するためには、被ばく線量低減の観点から可能な限り人が直接作業しない遠隔作業が望ましい。現在、1Fの内部調査が様々行なわれているが、液体の遠隔分析手法は確立されていない。そこで、本研究はLIBS分析と放射線グラフト重合材を融合することで、遠隔その場溶液分析が可能な手法の開発を目的とする。本研究では溶液の遠隔その場分析を迅速に行うため、溶液中の金属を放射線グラフト重合材に吸着させた後LIBS分析を行う手法の検討を進めている。現在、Csを対象に検討を進めており、基材や大気成分に起因する発光スペクトルピークの観測および他の元素に対して波長と観測時間で容易にCsを識別できることが分かり、Cs水溶液濃度とCs吸着量に相関関係があることがわかった。今後は、検量線を作成し、定性分析だけでなく定量分析の確立に着手する。
