革新的アルファダスト撮像装置と高線量率場モニタの実用化とその応用(委託研究); 令和6年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2026-016, 64 Pages, 2026/06

JAEA-Review-2026-016.pdf:3.06MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度から英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、さまざまな分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究および人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和4年度に採択された研究課題のうち、「革新的アルファダスト撮像装置と高線量率場モニタの実用化とその応用」の令和4年度から令和6年度分の研究成果について取りまとめたものである。ここでは、二つの検出器の開発を実施している。一つ目は、作業員の安全の確保のための線核種の炉内の分布を明らかにする技術の実現を目指し、スミヤろ紙上に付着するより細かい線核種を含む、微細なダストの詳細な分布を可視化することを可能にする技術の開発である。令和6年度末までに、発光波長が500-800nmかつ5.5MeVのアルファ線入射で、発光量が70,000光子相当の材料開発といった目標値を満たす材料の開発などを実施することができた。あわせて、粒子とそれ以外の粒子との判別方法を確立し現場適用ができた。二つ目の検出器は、光ファイバーを用いた超高線量率場での線量率モニタの開発であり、これまでよりも線量率の測定下限値を低くでき、当初の目標値(下限値)よりも低い線量率である1mSv/h未満から測定が可能になった。また、上限値も1kSv/h以上までの線量率が測定でき、非常に幅広いダイナミックレンジを有した検出器の開発に成功し、現場適用が決定した。加えて、放射線で発電する放射線電池などへの応用も検討した。あわせて、学生を含む若手研究者に対する活躍の場も提供できた。

新規制基準施行後における廃止措置段階にある東海再処理施設のリスクに応じた安全対策

TRP廃止措置技術開発部

JAEA-Review 2026-004, 262 Pages, 2026/06

JAEA-Review-2026-004.pdf:18.3MB

東海再処理施設は平成30年6月に廃止措置計画の認可を受けて廃止措置段階に移行したものの、未だに多くの高放射性廃液を貯蔵している。高放射性廃液のガラス固化処理の完遂までには相応の期間を要すること、また立地場所が太平洋沿岸部であって地震・津波によるリスクを有していることから、東京電力福島第一原子力発電所の事故の教訓と反省を踏まえて平成25年7月に大幅に改正された原子炉等規制法(新規制基準)に照らして、リスクに応じた適切な安全対策を実施した。東海再処理施設のリスクの状況として、東海再処理施設内の放射能インベントリの多くが高放射性廃液として特定の施設に集中して貯蔵していること、貯蔵している高放射性廃液は比較的高い崩壊熱を持つこと、さらに、漏えいや沸騰による施設外への放射性物質の放出が挙げられる。また、立地場所が太平洋沿岸部であって地震・津波によるリスクを有していることから、これらの高放射性廃液を取り扱うリスクが集中する高放射性廃液貯蔵場(HAW)及びガラス固化技術開発施設(TVF)ガラス固化技術開発棟を中心に新規制基準を踏まえた安全対策を講じた。主な安全対策工事として、耐震性向上のための地盤補強工事及び排気筒補強工事、津波対策としての津波漂流物防護柵の設置、竜巻飛来物に対する防護扉等の設置、森林火災対策である防火帯の設置、内部火災・内部溢水事象への対策強化を行った。これらの一連の工事は令和2年7月から着工し、令和7年3月までの約5年間で全て完了したことから、今後のガラス固化処理に向けて施設の安全性は大きく向上したものと考える。

燃料デブリ取り出しに向けた遠隔ロボット-計測技術の統合のための研究教育人材育成(委託研究); 令和6年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東京大学*

JAEA-Review 2026-001, 140 Pages, 2026/06

JAEA-Review-2026-001.pdf:9.25MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度から英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、さまざまな分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和6年度に採択された研究課題のうち、「燃料デブリ取り出しに向けた遠隔ロボット-計測技術の統合のための研究教育人材育成」の令和6年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、1Fにおける燃料デブリ取り出しに関して、性状把握・キャラクタリゼーションを遠隔で実現するためのロボット技術やセンサ及び放射線計測技術の開発、そして、それらの技術をシステムとして統合できる人材の育成を目指す。また、関連する研究実績や講義等のリソースを再整理することでSEEM学の構築を目指すとともに、実際の教育現場へ展開する。令和6年度の実績としては、過酷環境での放射線計測・センサ技術において、高い放射線耐性が見込める中性子検出器の最適化や放射線の入射イベントを適切に生成できるシミュレータの構築、3次元体積モデル生成のためのローバーの設計・開発を行った。また、取り出し工法に調和した遠隔ロボット技術では、遠隔操作支援のためのシミュレーション及び実機環境の構築と放射線分布推定を実現するためのセンサ構成の検討を行うとともに、運搬機能を備えたモジュール分割型軌道構造体として吊下式多腕型軌道構造体の提案、デブリサンプリングのための軽量化アームの検討、多視点遠隔操縦システム及び軌道計画器に入力するインタフェースを検討した。計測-遠隔ロボット統合技術と実証では、実スケール環境構造モデリングのための画像処理手法の開発や画像データ伝送法の検討、統合DXプラットフォームの開発、センサ・ロボットのモジュール化の基礎検討を行った。そして、廃炉工程を俯瞰した性状把握、キャラクタリゼーションでは、燃料デブリ分布推定に向けた剛体・弾性体解析手法の開発に着手するとともに、気中工法における性状把握・廃棄物管理方針を検討し、ジオポリマーの充填材として適用性を検討した。また、SEEM学の構築では、未知の課題の抽出並びに課題解決方法や高等専門学校におけるSEEM学教育を検討した。

令和7年度研究開発・評価報告書 評価課題「原子力基礎工学研究」(中間評価)

原子力基礎工学研究センター; NXR開発センター

JAEA-Evaluation 2026-001, 44 Pages, 2026/05

JAEA-Evaluation-2026-001.pdf:0.93MB
JAEA-Evaluation-2026-001-appendix(CD-ROM).zip:18.67MB

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)は、「国の研究開発評価に関する大綱的指針」(平成28年12月21日内閣総理大臣決定)及びこの大綱的指針を受けて作成された「文部科学省における研究及び開発に関する評価指針」(平成29年4月1日文部科学大臣決定)、並びに原子力機構の「研究開発課題評価実施規程」(平成17年10月1日制定、令和5年4月4日改正)等に基づき、原子力基礎工学研究に関する中間評価を原子力基礎工学研究・評価委員会に諮問した。これを受けて、原子力基礎工学研究・評価委員会は、原子力機構から提出された原子力基礎工学研究に係る資料に基づき評価を行った。本報告書は、原子力基礎工学研究・評価委員会より提出された中間評価の内容をまとめるとともに、「評価結果(答申書)」を添付したものである。

原子力科学研究所等の放射線管理(2024年度)

原子力科学研究所 放射線管理部; 青森研究開発センター 保安管理課

JAEA-Review 2025-055, 107 Pages, 2026/03

JAEA-Review-2025-055.pdf:2.26MB

本報告書は、日本原子力研究開発機構の原子力科学研究所、播磨放射光RIラボラトリー及び青森研究開発センターにおける放射線管理に関係する2024年度の活動をまとめたものである。これらの研究開発拠点で実施した放射線管理業務として、環境モニタリング、原子力施設及び放射線業務従事者の放射線管理、個人線量管理、放射線管理用機器の維持管理等について記載するとともに、放射線管理に関連する技術開発及び研究の概要を記載した。これらの研究開発拠点において、施設の運転・利用に伴って、保安規定等に定められた線量限度を超えて被ばくした放射線業務従事者はいなかった。また、各施設から放出された気体及び液体廃棄物の量とその濃度は保安規定等に定められた放出の基準値及び放出管理目標値を下回っており、これらに起因する周辺監視区域外における実効線量も保安規定等に定められた線量限度以下であった。放射線管理の実務及び放射線計測技術に関する技術開発・研究活動を継続実施した。

Pretransitional multiscale structure preceding third-phase formation in solvent extraction systems

Guerinoni, E.*; 上田 祐生; 元川 竜平; Zemb, T.*; Pellet-Rostaing, S.*; Dourdain, S.*

Langmuir, 42(12), p.8313 - 8321, 2026/03

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c05633

Third phase formation in liquid-liquid extraction poses operational challenges by inducing organic phase separation, limiting extraction efficiency and process safety. Here, we employ combined ultra-small-angle X-ray (USAXS) and neutron scattering (USANS) to elucidate pre-transitional structures occurring during uranium extraction by tri-octylamine (TOA) in octane as diluent. SAXS highlights uranium-filled aggregates, while SANS captures all aggregates, regardless of uranium content. Extending the q-range from 0.004 to 3 reveals two distinct populations: small spherical reverse micelle-like aggregates (radius 11 AA) and larger fluctuating domains exceeding 150 nm, consistent with Ornstein-Zernike critical fluctuations. Increasing TOA concentration amplifies these superstructures until divergence, the formation of a third phase. This study demonstrates that phase instability originates from the hierarchical condensation of water-filled aggregates around uranium-filled aggregates, rather than from simple micelle growth. Predicting such instability therefore requires accounting for the complete distribution of species, including water. The U-U distance in neighboring aggregate forming a supercluster is evidenced without ambiguity. Understanding such multiscale pre-transitional phenomena offers new routes to predict and mitigate phase separation in solvent extraction processes critical for nuclear fuel recycling.

Field theory of linear spin waves in finite textured ferromagnets

Valet, T.*; 山本 慧; Pigeau, B.*; de Loubens, G.*; Klein, O.*

Physical Review B, 113(10), p.104437_1 - 104437_17, 2026/03

https://doi.org/10.1103/qyr8-9817

In the context of an ever-expanding experimental and theoretical interest in the magnetization dynamics of mesoscopic magnetic structures, both in the classical and quantum regimes, we formulate a low-energy field theory for the linear spin waves in finite and textured ferromagnets and we perform its constrained canonical quantization. The introduction of a manifestly gauge invariant Lagrangian enables a straightforward application of the Noether's theorem. Taking advantage of this in the context of a broad class of axisymmetric ferromagnets of special conceptual and experimental relevance, a general expression of the conserved and quantized spin-wave total angular momentum is rigorously derived, while separate conservation and quantization of its orbital and spin components are established for a more restricted class of uniaxial exchange ferromagnets. Further particularizing this general framework to the case of axially saturated magnetic thin disks, we develop a semi-analytic theory of the low frequency part of the exchange-dipole azimuthal spin-wave spectrum, providing a powerful theoretical platform for the analysis and interpretation of magnetic resonance experiments on magnetic microdots as further demonstrated in a joint paper.

革新的アルファダスト撮像装置と高線量率場モニタの実用化とその応用(委託研究); 令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2025-048, 56 Pages, 2026/02

JAEA-Review-2025-048.pdf:2.89MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和4年度に採択された研究課題のうち、「革新的アルファダスト撮像装置と高線量率場モニタの実用化とその応用」の令和5年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、二つの検出器の開発を実施している。一つ目は、作業員の安全の確保のための線核種の炉内の分布を明らかにする技術の実現を目指し、スミヤろ紙上に付着するより細かい線核種を含む微細なダストの詳細な分布の可視化を可能にする技術の開発である。令和4年度の研究開始時は資材等の準備からはじまり、優れた位置分解能と高感度化を目指した検出素子などの材料開発や光検出器などのハード及びソフトウェアの準備を順調に行うことができた。また、令和5年度末までに発光波長が500-800nmかつ5.5MeVの線入射で、発光量が70,000光子相当の目標値の中に入る材料開発などを実施することができた。さらに、画像から、線等との分別ができるようなアルゴリズムの開発を進めることができた。二つ目は、光ファイバーを用いた超高線量率場での線量率モニタの開発である。こちらについても、高感度化を目指した検出素子などの材料開発及びシミュレーション体系の構築とその解析ができた。モニタとしての実証試験も実施して、20mSv/h未満から1kSv/h以上までの線量のダイナミックレンジを有することがわかり、現場適用に対応可能な検出器の開発が進められた。

Tailoring neutron-shielding boron-metakaolin geopolymers with BC filler; Surfactant-driven interfacial and microstructural control

Niu, X.*; Elakneswaran, Y.*; 菊池 亮佑*; Li, A.*; Seralathan, S.*; 平木 義久; 佐藤 淳也; 大杉 武史; 加美山 隆*; Walkley, B.*

Cement and Concrete Research, 200, p.108096_1 - 108096_17, 2026/02

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2025.108096

The incorporation of boron (B) as a neutron absorber into metakaolin-based geopolymers for the remediation of radioactive debris following nuclear accidents has attracted considerable attention. In this study, boron carbide (BC) was employed as a functional filler, while cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) acted as both a dispersant and a stabiliser to enhance the neutron shielding properties of metakaolin-based geopolymers. Although the addition of BC improved processability via a roller-ball effect and had no discernible impact on the geopolymerisation process, its weakly polar, negatively charged surface led to the formation of a loose, weak-shell interfacial transition zone (ITZ) between the filler and the matrix, thereby reducing mechanical strength and chemical stability. In contrast, CTAB self-assembled into an interdigitated monolayer on the BC surface, reversing its surface charge to positive and promoting its uniform dispersion within the matrix. This work offers a promising approach for engineering high-performance, multifunctional geopolymer composites for nuclear and environmental applications.

簡易非破壊測定に向けた革新的なn・シンチレーション検出システムの開発(委託研究); 令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2025-046, 70 Pages, 2026/01

JAEA-Review-2025-046.pdf:5.46MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和5年度に採択された研究課題のうち、「簡易非破壊測定に向けた革新的なn・シンチレーション検出システムの開発」の令和5年度の研究成果について取りまとめたものである。令和5年度に1Fでは、原子炉格納容器(PCV)からの燃料デブリの取り出しが予定され、さらに、将来的には段階的な取り出し規模の拡大が検討されている。本研究では、標的試料取り出し時のスクリーニングならびに連続監視に資する、革新的なシンチレーション放射線検出システムを開発する。また、1Fをはじめとした原子力施設廃止措置の炉内調査に資する遠隔測定システムを実用化する。より具体的には、(1)革新的な中性子・線核種弁別シンチレータの研究(東北大学)、(2)センサーならびに信号処理システムの小型化(東京大学)、(3)多様な放射線場構築と特性評価(産業技術総合研究所)、(4)簡易非破壊測定システムの開発とホットセル内実証試験(原子力機構)の各要素技術に対し、垂直統合的に研究を展開することでPCV内や各受け入れセル内において、10Gy/hを超える環境下で線、中性子線を弁別し、それぞれの線量率と核種同定を同時に行う検出器の開発に向け、令和5年度に計画した各研究項目に関する研究開発を実施した。