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在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 門 一実
JAEA-Technology 2013-050, 39 Pages, 2014/03
JAEA-Technology-2013-050.pdf:3.56MB
200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置NWASを開発、実ウラン廃棄物の測定に適用して実績をあげた。廃棄物中ウランアルファ線と共存するフッ素等とのU-234(
,n)反応で生じる中性子とU-238自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し、16本のHe-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその成果の一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を記録した。多種多様なマトリックス、ウラン線源物質、広範囲のウラン質量を含有する廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた。その反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理した。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画を推進し、既に装置構築を完了した。これまでの経験の意義と課題を集約し次のステップへの糧とする。
在間 直樹; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 高瀬 操; 春山 満夫
no journal, ,
人形峠環境技術センターではウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。本装置は従前より開発を進め実績をあげてきたパッシブ中性子測定法の延長にあるものであり、当所で管理されている大量のウラン廃棄物に対するウラン定量測定、核物質管理データの充実に資するものである。機器構成及び測定原理としては(d,T)加速器により14MeV中性子を発生させることによりウラン廃棄物中のU-235核分裂を誘発させ、その二次的に発生する核分裂中性子をヘリウム-3比例計数管検出器により測定し、ウラン定量するものである。測定評価方法は原子力基礎工学部門で開発されたFNDI法であり、短い時間間隔で発生させたパルス状の中性子に同期させた中性子測定を行い、その減衰時間をもとに核分裂中性子成分を抽出しウラン量を定量するものである。模擬試験体を用いての基礎試験を実施し、位置依存性確認、ウラン線源種依存性、マトリックス依存性等の検証を行い、高感度の中性子測定、高精度のウラン質量定量が可能であることを実証した。本報告ではパッシィブ中性子測定法との比較も含めてNDA機器としての性能分析、実ウラン廃棄物に対する適用可能性について検討する。
中塚 嘉明; 在間 直樹; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 高瀬 操; 春山 満夫
no journal, ,
人形峠環境技術センターではウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。本装置は従前より開発を進め実績をあげてきたパッシブ中性子測定法の延長にあるものであり、当所で管理されている大量のウラン廃棄物に対するウラン定量測定、核物質管理データの充実に資するものである。機器構成及び測定原理としては(d,T)加速器により14MeV中性子を発生させることによりウラン廃棄物中のU-235核分裂を誘発させ、その二次的に発生する核分裂中性子をヘリウム-3比例計数管検出器により測定し、ウラン定量するものである。測定評価方法は原子力基礎工学部門で開発されたFNDI法であり、短い時間間隔で発生させたパルス状の中性子に同期させた中性子測定を行い、その減衰時間をもとに核分裂中性子成分を抽出しウラン量を定量するものである。本報告ではFNDI法によるアクティブ中性子NDA測定法の測定原理とそれを実現するために構築した中性子発生装置及び中性子検出体系について網羅的に解説する。また中性子発生管の性能、測定体系内での中性子分布、ヘリウム-3比例計数管検出器集合体の性能評価、データ解析手法について述べる。
在間 直樹; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 高瀬 操; 春山 満夫
no journal, ,
人形峠環境技術センターではウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。本装置は従前より開発を進め実績をあげてきたパッシブ中性子測定法の延長にあるものであり、当所で管理されている大量のウラン廃棄物に対するウラン定量測定、核物質管理データの充実に資するものである。機器構成及び測定原理としては(d,T)加速器により14MeV中性子を発生させることによりウラン廃棄物中のU-235核分裂を誘発させ、その二次的に発生する核分裂中性子をヘリウム-3比例計数管検出器により測定し、ウラン定量するものである。構築した装置構成の詳細を報告するとともに、模擬試験体を製作しての基礎試験を実施した。本報告では構築した検出体系を囲むユーティリティの機器構造、遮蔽性能、安全装置、中性子分布、放射化影響等の安全測定・安全評価について述べるとともに、実施したモックアップ試験の実施方法・着眼点について述べる。
在間 直樹; 時澤 孝之; 中塚 嘉明; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 春山 満夫; 高瀬 操; et al.
no journal, ,
人形峠環境技術センターでは、ドラム缶中の廃棄物中ウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器による(D-T)反応を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。装置の機器構造、遮蔽性能、インターロック等安全装置、中性子分布、放射化影響等につき、設計、放射線量率の実測及びモンテカルロ計算コードによるシミュレーション等について、多角度からの安全評価に係る検討を実施したのでその結果を報告する。評価結果・実測結果はいずれも安全基準を下回り、安全に運用している。あわせて、現在実証試験を進めている非破壊分析装置としての性能についても紹介する。
中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 藤木 直樹*; 大図 章; 春山 満夫; 呉田 昌俊
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、人形峠環境技術センターの施設解体で発生するウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を非破壊で定量化する測定技術の開発を進めてきた。この測定技術の精度を向上させることを目的として、超小型の加速器(D-T)反応を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成する、アクティブ中性子NDA測定法による装置を人形峠環境技術センターに構築した。本装置は、当機構原子力基礎工学研究センターにおいて、高速中性子直接問いかけ法(FNDI)と呼ぶ非破壊測定技術を発案し、基礎的・基盤的な研究開発を実施してきた装置を導入したものである。本法による実用化を目指して、基礎工と、解体物などを収納した廃棄物ドラム缶の計量管理等に係わる測定精度の向上が必要な人形峠とが共同して新しい装置(JAWAS-N)の研究開発を進めている。本報告では、アクティブ中性子測定法(FNDI)を人形峠のウラン廃棄物ドラム缶に適用するために製作したNDA測定装置の基本構造、特長及び構成等について紹介する。また本装置を用いてFNDI法によるウラン量定量化測定手法の概略及び試験の現状について報告する。
洲脇 拓郎*; 在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 呉田 昌俊; 大図 章
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人形峠環境技術センターでは、原子力基礎工学研究センターとの連携により同センターで開発されたFNDI法を応用した廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の(d,T)加速器を利用した14MeV中性子発生装置とヘリウム-3比例計数管中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。測定原理は、短い時間間隔で発生させたパルス状の高速中性子を廃棄物ドラム缶に照射することによりU-235核分裂を誘発させ二次的に発生する中性子を検出、さらに中性子計数値の時間分析を行いその減衰時間の差異から核分裂中性子成分のみを抽出しウラン-235質量を定量するものである。(ウラン濃縮度は別途評価)本装置の活用により当所で管理されている大量の核燃料物質・廃棄物測定に適用し、核物質管理データの充実に資するものである。本報告では、測定原理とそれを実現するために構築した装置の特性を網羅的に解説するとともに、実ウラン廃棄物の測定実績について詳述する。
中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 藤木 直樹*; 洲脇 拓郎*; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
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ドラム缶収納廃棄物中のウラン定量を目的としたアクティブ中性子測定装置の導入経緯・目標・SG/MA機器としての要求項目を整理する。従前運用されていたパッシブ中性子測定法(NWAS)ではいくつかのの課題が挙げられ、ウラン計量管理機器としては更なる改善・高度化が必要とされていた。これらの課題解決とさらに短時間・高精度の測定装置開発を目指して、アクティブ中性子測定法による測定装置の導入を図ることとした。保障措置上のウラン計量管理機器としての適用性を評価するための目標を設定し、FNDI法の特質を説明しつつ同装置の活用による課題解決の方法及び検証項目を整理した。
藤木 直樹*; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 洲脇 拓郎*; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
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アクティブ中性子測定装置の装置性能・運転実績・放射線安全管理の実績について紹介する。同装置は超小型の加速器と中性子検出器の組み合わせであり、安定した測定データ取得には装置の日常的な装置の維持・点検・運転状態の監視、さらにはそれを支える要員の訓練が不可欠である。中性子検出器計数効率測定等の機器較正、運転中のビーム安定性監視等の項目とその結果を網羅的に報告するとともに、その中性子計測によるドラム缶収納廃棄物中のウラン定量に及ぼす影響についても検討する。また、放射線安全の観点からの線量率測定実績についても報告する。
洲脇 拓郎*; 在間 直樹; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
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アクティブ中性子測定装置の基礎特性把握を目的として実施したウラン標準線源と模擬廃棄体を用いたモックアップ試験による装置性能の評価について紹介する。ウラン質量既知の標準線源を用いてドラム缶内マトリックスに種々の体系を模擬し、中性子検出器応答のバリエイションを精査した。その結果マトリックス物質及びその密度に応じて中性子の消滅時間(die-away time)及び中性子応答感度が顕著に変化することを確認できた。こうして取得したパラメータは、実ウラン廃棄物の定性・定量に活用しうることを確認した。また、ウラン濃縮度評価のためのGe半導体検出器による
線測定手法についても紹介する。
在間 直樹; 中塚 嘉明; 中島 伸一; 藤木 直樹*; 洲脇 拓郎*; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
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アクティブ中性子測定装置の現場適用として実ウラン廃棄物測定を試み、既に数百体の測定実績を重ねている。モックアップ試験により得られたパラメータを活用し中性子検出器応答計数効率として評価し、中性子計数率からU-235質量の定量を行う手法を適用した。また、ウラン濃縮度データを援用して全ウラン質量も評価している。さらに、シミュレーション計算による実ウラン廃棄物測定時の時間スペクトルも評価し、さらなる適用範囲の拡大も進めている。実例をもとにその概要について報告するとともに、保障措置上のウラン計量管理機器としての有用性について検討する。