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報告書

令和2年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

普天間 章; 眞田 幸尚; 石崎 梓; 川崎 義晴*; 岩井 毅行*; 平賀 祥吾*; 佐藤 一彦*; 萩野谷 仁*; 松永 祐樹*; 菊池 陽*; et al.

JAEA-Technology 2021-029, 132 Pages, 2022/02

JAEA-Technology-2021-029.pdf:24.58MB

2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺環境に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。日本原子力研究開発機構では、有人ヘリコプターを使用した航空機モニタリングを福島第一原子力発電所周辺において継続的に実施してきた。本報告書では、令和2年度に実施した福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果について取りまとめると共に、過去のモニタリング結果から空間線量率等の変化量を評価し、変化量に寄与する要因について考察した。また、航空機モニタリングによる空間線量率の計算精度向上に資するために、航空機モニタリングデータを用いて地形の起伏を考慮に入れた解析を行った。地形の起伏を考慮に入れる前後での解析結果を比較し、本手法による精度向上効果を評価した。さらに、空気中のラドン子孫核種の弁別手法を測定結果に適用して、空気中のラドン子孫核種が航空機モニタリングに与える影響について評価した。

報告書

もんじゅ模擬燃料集合体製造に係る技術報告

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

JAEA-Technology 2020-020, 73 Pages, 2021/03

JAEA-Technology-2020-020.pdf:8.26MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、現在、廃止措置が進められており、その第一段階として、炉心に装荷している燃料を取り出す工程がある。炉心の燃料集合体は、エントランスノズルが炉心支持板の連結管に挿入され自立しており、周辺の集合体によりパッド部を介して支え合い炉心体系を維持する構造となっている。そのため、燃料を取り出した場所に模擬燃料集合体を装荷し、燃料集合体を安定させる必要があった。このような背景を受け、もんじゅ炉心燃料集合体の製造経験のあるプルトニウム燃料技術開発センターへ、もんじゅ側から模擬燃料集合体の製造依頼があり、製造を行った。この報告書は、装荷する模擬燃料集合体の設計、製造、出荷について報告するものである。

論文

Development of a method for positron annihilation lifetime measurement in thin polyethylene films using a Na-22 source

山脇 正人*; 上杉 直也*; 岡 壽崇; 長澤 尚胤*; 安藤 太一*; O'Rourke, B. E.*; 小林 慶規*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(11), p.116504_1 - 116504_5, 2020/11

15$$mu$$mから2000$$mu$$mの厚みを持つポリエチレンの陽電子消滅寿命測定を行った。試料厚がNa-22からの陽電子の飛程よりも薄い場合、陽電子はポリエチレン試料を突き抜けてしまい、精確な陽電子寿命測定が行えない。そこで、試料の裏にアニールしたSUS基板を配置し、SUS基板中で消滅した陽電子を計測することで、薄膜ポリエチレン試料中での陽電子消滅を分析する手法を開発した。この手法を延伸ポリエチレン試料に適用したところ、延伸に伴う自由体積空孔のサイズの減少と、自由体積空孔内で消滅する陽電子の割合の増加が測定できた。

論文

Degradation prediction using displacement damage dose method for AlInGaP solar cells by changing displacement threshold energy under irradiation with low-energy electrons

奥野 泰希*; 石川 法人; 秋吉 優史*; 安藤 太一*; 春元 雅貴*; 今泉 充*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(7), p.074001_1 - 074001_7, 2020/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:20(Physics, Applied)

AlInGaP太陽電池における低エネルギー電子線照射環境における照射損傷を予測する際には変位損傷量法が用いられるが、原子変位しきい値エネルギーの設定によって予測値が大きく異なってしまう。したがって、妥当な原子変位しきい値エネルギーを設定することが不可欠である。本研究では、60keV電子線をAlInGaP太陽電池に照射し、P原子の原子変位しきい値エネルギーを正確に導出した。さらに、本研究で得られた原子変位しきい値エネルギーを利用して、太陽電池の性能劣化を予測できることも実験的に立証した。

論文

Detector identification by waveform shape analysis for effective data acquisition; Improvements in time resolution and count rate for positron annihilation age-momentum correlation measurement

平出 哲也; 安藤 太一*; 真鍋 賢介*; 上田 大介*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 931, p.100 - 104, 2019/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:67.25(Instruments & Instrumentation)

波形形状解析を用いた検出器同定法を提案する。各検出器からの波形形状にループ回路により検出器ごとに特徴的な形状を付加することで、検出器の弁別を可能にする方法を例として示した。この方法は、検出器を用いた多くの実験において適用することができ、高い計数率を可能にする。さらに、検出器の位置などの他の重要な問題についても検出器同定法を使用することができる。実施例として、この検出器識別方法を、高時間分解能および高計数率での陽電子消滅寿命-運動量相関測定への適用した結果を報告する。

口頭

陽電子消滅測定系を用いた微小試験片評価手法の開発

安藤 太一*; 山脇 正人*; 平出 哲也; 秋吉 優史*

no journal, , 

陽電子寿命計測法(PALS)は金属, 半導体などのサブナノメートルサイズの空孔欠陥を評価する上で有用な手段である。PALSは$$gamma$$線計測により行う手法であり、中性子照射試料などでは放射化の影響が問題となる。そこで、微小試験片1枚で計測を行うことを可能とする陽電子寿命計測装置の開発を行っている。微小試験片では試料以外の部分で消滅した陽電子の情報を取り除くことが必要となり、試料周囲をシンチレータで囲み、取り除くイベントを抽出することを試みており、その発光によりアンチコインシデンス手法を用い20%程度取り除くことに成功した。

口頭

微小試験片を用いた陽電子消滅寿命評価手法の開発

安藤 太一*; 山脇 正人*; 平出 哲也; 秋吉 優史*

no journal, , 

陽電子寿命計測法(PALS)は金属、半導体などの物質中のナノメートルサイズの欠陥を評価する上で有用な手段である。しかし、PALS測定では陽電子源の両側に2枚の平らな試験片が必要であったため、1つの複雑な形状の小さな試験片にPALSを適用することは困難であった。本研究の目的は、複雑な形状を有する1つの小さな試料に適用可能なPALS手法を開発することであり、1つの試料でPALSスペクトルを測定することに成功した。

口頭

陽電子消滅$$gamma$$線寿命-運動量相関(AMOC)測定の高計数化の試み

平出 哲也; 安藤 太一*; 真鍋 賢介*; 上田 大介*

no journal, , 

陽電子消滅$$gamma$$線寿命-運動量相関(AMOC)測定はほかの手法では得がたい情報を得ることができるが、その測定には長時間を要することとなる。時間分解能と計数率はトレードオフの関係にあり、時間分解能の良い測定を行う場合、さらに非常に長い時間を要することとなる。今回、我々は検出器を増やすという新しい方法で、計数率の向上を試みた。検出器の位置が1mmずれると、3ピコ秒時間軸上でずれる。よって、ジオメトリの違いで簡単に数十ピコ秒ずれが生じてしまう。複数台の検出器を導入してもそれぞれの検出器で得られる時間情報を一致させることは非常に困難であるため、今まで行われてこなかった。そこで、今回、我々は、各検出器からの信号に特徴的な形を積極的に導入し、その形状からひとつひとつのスタート信号がどの検出器が発生させたものかを検出し、それぞれの検出器ごとのスペクトルを作り、さらにそれぞれのスペクトルが時間軸上でどれだけずれているかを解析し、全体の解析をそのずれを補正しながら行うことで、測定系の装置類の変更などは何も行わずに高計数率でAMOC測定を行うことに成功した。

口頭

微小試験片を用いた陽電子消滅寿命評価手法の開発

安藤 太一*; 山脇 正人*; 平出 哲也; 秋吉 優史*

no journal, , 

陽電子寿命計測法(PALS)は金属, 半導体などのナノメートルサイズの空孔欠陥を評価する上で有用な手段である。特に核融合炉や原子炉の材料開発において、放射線による損傷挙動の解明は重要な課題であり、PALSが注目されている。しかし、PALSにおいては試料の形状、数の制約により測定方法が制約されてきた。現在、照射場が非常に限られており、また放射化による放射能低減のため、測定試料の微小化が強く求められているが、この制約はPALS適用の大きな妨げになっている。本研究では、任意の形状の試験片1枚で陽電子寿命計測が可能な測定システムの開発を行った。試験片周囲をシンチレータで取り囲み試験片に入射されなかった陽電子をシンチレータの発光で検知し、排除処理(アンチコインシデンス)することにより試料中におけるPALS計測を試みた。その結果、従来の測定手法と概ね一致しているスペクトルを得ることに成功した。

口頭

Degradation by irradiation with low-energy electrons in AlInGaP solar cell

奥野 泰希; 喜多村 茜; 石川 法人; 秋吉 優史*; 安藤 太一*; 春元 雅貴*; 柴田 優一*; 今泉 充*; 山口 真史*

no journal, , 

宇宙太陽電池の変位損傷量(DDD)法は、低エネルギー電子照射時の劣化予測において、はじき出し閾値エネルギー(Ed)の影響を大きく受ける。本研究では、現在のDDD法におけるAlInGaP太陽電池にとって予測不可能な劣化が観察された。この知見は、現在のDDD法では、低エネルギー電子への曝露中に予測される劣化量が実際の値と異なる可能性がある。しかし、材料中のEd値が再評価されると、非イオン化エネルギー損失は、低エネルギーを含む広範囲のエネルギーを有する電子の照射下でのAlInGaPの正確な誘導欠陥率を示し、正確な劣化予測ができることを示唆している。

口頭

もんじゅ模擬燃料集合体の設計・製造

榊原 博; 青木 伸廣; 武藤 雅祐; 小田部 隼; 高橋 謙二*; 藤田 直幸*; 檜山 和彦*; 鈴木 宏和*; 鴨川 敏幸*; 横須賀 徹*; et al.

no journal, , 

現在、高速増殖原型炉もんじゅの廃止措置は第1段階と呼ばれる燃料体取出し期間にある。この炉心燃料集合体の取出し作業では、その取出し箇所に、代替構造物である模擬燃料集合体を装荷する必要がある。模擬燃料集合体は、炉心燃料集合体と外観形状こそ同じものの、核燃料ではないためその内部構造は異なる。原子力機構のプルトニウム燃料技術開発センターでは、この模擬燃料集合体を設計し、製造を行った。設計にあたり、炉心燃料集合体の重量の模擬やナトリウム流路の確保等の設計要求事項に加え、残部材の活用、プルトニウム燃料第三開発室の既存設備を使用すること等を考慮した。また製造にあたり、事前に模擬燃料集合体組立の作業性等を確認し、抽出した課題について対策を行った。結果、模擬燃料集合体120体について、炉側の製造打診から納入まで約3年で完遂した。本発表では、模擬燃料集合体の設計・製造について報告する。

特許

陽電子消滅寿命測定装置、放射線計測器の調整方法、放射線計測器

平出 哲也; 安藤 太一; 真鍋 賢介; 上田 大介

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特願 2017-239693  公開特許公報  特許公報

【課題】複数の放射線検出器を並列に用いた場合に、各放射線検出器を同時に用いて高精度の測定を行わせる。 【解決手段】スタート用検出器11Aからのパルス出力P0A、スタート用検出器11Bからのパルス出力P0Bと、ストップ用検出器からのパルス出力P1との間の時間差ΔTを測定し、ΔTのヒストグラムを生成する。パルス出力P1とパルス出力P0Bの時間間隔は、パルス出力P0Aを基準とした場合において、本来の時間間隔であるΔTBに加えて一様にシフト時間Tだけ広がるように設定される。測定されたΔTのヒストグラムである図2の(III)においては、ΔTBに対してTが一様に付加されたために、左側のピークの分布がΔTAのヒストグラムに対応し、右側のピークの分布がΔTBのヒストグラムに対応する。このΔTBのヒストグラムを横軸方向にシフトさせれば、ΔTAのヒストグラムと重複させることができる。

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