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報告書

試験研究用原子炉の解体により発生する廃棄物の放射能濃度評価方法の検討

村上 昌史; 星野 譲; 中谷 隆良; 菅谷 敏克; 福村 信男*; 三田 敏男*; 坂井 章浩

JAEA-Technology 2019-003, 50 Pages, 2019/06

JAEA-Technology-2019-003.pdf:4.42MB

試験研究用原子炉施設の解体廃棄物に対する共通的な放射能濃度評価方法の構築に向けて、立教大学のTRIGA-II型炉を対象として、アルミニウム合金, 炭素鋼, 遮蔽コンクリート及び黒鉛構造材中の放射化生成核種の放射能を、放射化学分析及び放射化計算により評価した。採取した構造材サンプルは放射化学分析及び構造材組成分析の両方に使用した。放射能を測定した核種はアルミニウム合金について$$^{3}$$H, $$^{60}$$Co, $$^{63}$$Ni、炭素鋼について$$^{3}$$H, $$^{60}$$Co, $$^{63}$$Ni, $$^{152}$$Eu、遮蔽コンクリートについて$$^{3}$$H, $$^{60}$$Co, $$^{152}$$Eu、黒鉛について$$^{3}$$H, $$^{14}$$C, $$^{60}$$Co, $$^{63}$$Ni, $$^{152}$$Euであった。中性子束分布の計算にはDORTコード、誘導放射能の計算にはORIGEN-ARPコードを使用した。アルミニウム合金, 炭素鋼及び遮蔽コンクリートでは、概ね保守的かつよい精度で放射能濃度を評価できる見通しが得られた。一方で黒鉛では、材料組成分析では全ての元素が定量下限値未満であったにも拘らず、全測定核種の放射能分析値が得られた。

論文

Spontaneous formation of suboxidic coordination around Co in ferromagnetic rutile Ti$$_{0.95}$$Co$$_{0.05}$$O$$_2$$ film

Hu, W.*; 林 好一*; 福村 知昭*; 赤木 和人*; 塚田 捷*; 八方 直久*; 細川 伸也*; 大和田 謙二; 高橋 正光; 鈴木 基寛*; et al.

Applied Physics Letters, 106(22), p.222403_1 - 222403_5, 2015/06

 被引用回数:28 パーセンタイル:17.47(Physics, Applied)

The local atomic structures around Co in high temperature diluted ferromagnetic semiconductor Co-doped TiO$$_2$$ has been investigated using X-ray fluorescence holography and X-ray absorption fine structure experiments. While the Co atoms in the Ti$$_{0.99}$$Co$$_{0.01}$$O$$_2$$ simply substituted for Ti sites in the rutile structure, a suboxidic arrangement of CoO$$_2$$Ti$$_4$$ was found to form around Co in the Ti$$_{0.95}$$Co$$_{0.05}$$O$$_2$$ films. First-principles calculations supported the stability of the aggregated suboxidic clusters in the rutile TiO$$_2$$. The suboxidic coordination may be the source of strong exchange interaction, resulting in the high Curie temperature in Co-dopedTiO$$_2$$.

論文

原子力船「むつ」原子炉容器の一括撤去工法の検討

長根 悟; 北原 勝美; 吉川 静次; 宮坂 靖彦*; 福村 信男*; 西沢 市王*

デコミッショニング技報, (42), p.2 - 10, 2010/09

原子力船「むつ」の中央部分に搭載された原子炉室は、1996年から附帯陸上施設の原子炉室保管棟に安全に保管,展示されている。主要な放射性廃棄物である原子炉容器及び炉内構造物等は、将来の合理的な廃止措置計画を考えるうえで特に重要な機器であると位置づけている。本報告では、原子炉容器と炉内構造物を収納容器又は追加遮へいにより廃棄体化し、撤去する一括撤去工法について述べる。原子炉容器の一括廃棄体(最大100トン)は、放射能濃度上限値からピット処分に区分され、また、容器密封処置を含む輸送上の要求に基づきIP-2型容器相当の輸送物に該当する。

論文

Laser expulsion of an organic molecular nanojet from a spatially confined domain

後藤 真宏*; Zhigilei, L. V.*; Hobley, J.*; 岸本 牧; Garrison, B. J.*; 福村 裕史*

Journal of Applied Physics, 90(9), p.4755 - 4760, 2001/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:41.31(Physics, Applied)

有機分子を位置選択的にナノメートルオーダーの領域に配置する技術の実現を目的とした新しい極微小領域分子注入法の開発を試みた。有機分子を、開口径100nmのマイクロピペットの先端部に結晶化させたものを注入源として使用し、そこに光ファイバーで導かれたパルスレーザ光を照射し、先端部の分子を光励起して有機分子クラスターを発射させる。注入分子としてクマリン545などを用いた注入実験を行い、最小670nmの微小領域に分子注入できたことを確認した。さらに注入部位の表面形態を近接場光顕微鏡を用いて観察し、高分子フィルムの隆起を生じること、隆起量は注入分子量に依存することを調べた。さらにレーザー光強度をコントロールすることにより、有機分子クラスターを高分子フィルム上に置くことができることがわかり、ナノサイズの高分子粒を近接場光顕微鏡プローブを使ってフィルム上を自由に移動させることができることを示した。

論文

高温ガス炉臨界実験装置「VHTRC」の廃止措置

竹内 素允; 中嶋 勝利; 福村 信男*; 中山 富佐雄*; 大堀 秀士*

デコミッショニング技報, (24), p.27 - 46, 2001/09

高温ガス炉臨界実験装置「VHTRC」の廃止措置にかかわる概要と第1段階の解体工事で行った施設特性評価,物量評価,表面密度測定,試料分析と計算による評価並びに解体撤去工事(原子炉の機能停止にかかわる措置から原子炉本体の解体撤去)の手順,方法等のほか、工事全般にかかわる管理についてまとめた。

論文

Microscopic laser patterning of functional organic molecules

岸本 牧; Hobley, J.*; 後藤 真宏*; 福村 裕史*

Advanced Materials, 13(15), p.1155 - 1158, 2001/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.54

次世代デバイスとして注目されている機能性有機分子素子の作成には、分子を基板上の任意の位置にミクロン・ナノサイズで配置する技術の確立が必要である。そこで極短パルスレーザー照射によって有機分子が非破壊的に高分子マトリックス中を移動する現象を利用し、顕微鏡とレーザーシステムを組み合わせることによってパルスレーザー光をミクロンサイズ以下に集光させることにより、蛍光色素分子を高分子フィルムの任意の位置に注入することに成功した。実験では最小4$$mu$$m$$phi$$の微小スポットに蛍光色素を注入することに成功し、将来ナノサイズの分子素子の可能性を示すことができた。

論文

Shielding analysis and evaluation of JRR-2 decommissioning

岩下 充成*; 有金 賢次; 岸本 克己; 青木 義弘*; 福村 信男*; 三尾 圭吾*

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.372 - 378, 2000/03

JRR-2は平成8年12月に原子炉を永久停止し解体届を提出した後、平成9年8月に原子炉の解体工事に着手した。原子炉の廃止措置を行うにあたっては内部の誘導放射能による作業中の被曝を低減するため遮蔽措置とその評価が必要になる。本発表においては、原子炉直下の重水配管の遮蔽措置を行うにあたって実施した遮蔽計算の方法とその評価を発表する。遮蔽計算は、DOT3.5を使用し、群定数はAMPX48群ライブラリを用いたANISNにより作成し、放射化計算は固定線源問題とした。計算結果を炉体各部の実測値と比較した結果、原子炉直下配管貫通部においてファクター2程度で一致した。

論文

Measurement of induced radioactivity in copper exposed to high energy heavy ion beam

Kim, E.; 中村 尚司*; 上蓑 義明*; 伊藤 祥子*; 福村 明史*

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.811 - 815, 2000/03

高エネルギー加速器施設において、ターゲット、加速器機器の放射化量を評価することは、施設の設計や被ばく防護の観点から重要である。しかし、イオンビーム照射時の放射化量を評価するための実験データは極めて少ない。そこで、核子あたり290MeV及び400MeVの$$^{12}$$Cイオン、400MeVの$$^{20}$$Neイオンを、厚さ3cm及び5cmの銅ターゲットに入射させ、核破砕反応により生成される放射性核種のターゲット中での分布を調べた。また、この結果を用いて、ビーム停止後の経過時間に対するターゲット周辺における線量当量率を評価した。以上の結果から、加速器保守時の作業者の外部被ばく評価に利用できる有用な知見を得た。

論文

Laser implantation of dicyanoanthracene in poly(methyl methacrylate) from a 100nm aperture micropipette

後藤 真宏*; 河西 俊一; 福村 裕史*

Applied Surface Science, 154-155, p.701 - 705, 2000/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:36.79(Chemistry, Physical)

新しい機能を備えたデバイス作製のためナノメートルオーダーで金属や半導体の構造制御を行うことが注目されつつある。しかし、有機分子を用いたナノ構造体作製は、その分子制御が難しいので実現には至っていない。もし、これが実現すれば有機分子特有の性質を生かした新規機能性材料作製の可能性が生ずる。われわれは、ジシアノアントラセン分子をガラスマイクロピペットの先端内壁部に付着させたもの分子注入源として使用し、パルスレーザー光で光励起し、先端の100nm開口から射出することにより注入を行った。被注入フィルムの蛍光顕微鏡観察の結果から、直径800nm以下の領域に注入されていることがわかった。

論文

Laser-induced implantation of organic molecules into sub-micrometer regions of poymer surfaces

後藤 真宏; Hobley, J.; 河西 俊一; 福村 裕史

Applied Physics A, 69(suppl.), p.S257 - S261, 1999/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.72(Materials Science, Multidisciplinary)

有機分子は、それ自身が非常に多用な機能を持ち合わせており、化学センサー、光学・電子回路等への応用が注目されつつある。ところがこれまでこれら分子を意図した通りに配列することは困難であり、それらデバイスの実現には至っていない。われわれは、中空ファイバーチップ中に有機分子を導入し、レーザー光により励起、射出することを利用した新しい分子注入装置を作製した。その結果、高分子固体中のサブミクロンの微小領域に位置選択的に分子を注入することができた。またそれらを複数回、等間隔で注入することもできた。これにより光制御デバイス実現の道が開けた。

論文

Implantation of organic molecules into biotissue by pulsed laser irradiation

後藤 真宏*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 38(1A-B), p.L87 - L88, 1999/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.72(Physics, Applied)

これまで人体への薬品の投与は経口法及び注射による手法が行われてきた。今回新たな手法としてレーザー光を用いた有機分子の生体組織への注入の可能性を調べる目的で実験を試みた。有機分子の微粒子を分散させた高分子ペレットを注入源としエキシマレーザーを使用して注入を試みた。被注入組織には鶏の皮膚を使用した。その結果レーザー照射された皮膚組織から注入された有機分子の蛍光が観測され、有機分子が注入されていることがわかった。

論文

Single pulse nm-size grating formation in polymers using laser ablation with an irradiation wavelength of 355nm

Lippert, T.*; Gerber, T.*; Wokaun, A.*; Funk, D. J.*; 福村 裕史; 後藤 真宏

Applied Physics Letters, 75(7), p.1018 - 1020, 1999/00

 被引用回数:38 パーセンタイル:17.85(Physics, Applied)

回折格子は光電子デバイスや液晶の配向等その応用性は注目されている。その作成法はおもに2つある。1つは機械的な手法、もう1つは光学的に作製する方法である。前者は高い精度で均一な格子を作製することが困難である。われわれは、マイケルソン干渉法と光分解ポリマーを組み合わせることにより、180nmと1090nmの回折格子を作ることに成功した。表面形状は原子間力顕微鏡を用いて測定した。さらに、レーザー照射回数、照射強度の違いによる回折格子形状変化を解析し、最適なナノメートルサイズ回折格子作製条件を見いだした。

論文

Laser implantation of molecular aggregates into poly(methyl methacrylate)

後藤 真宏*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Applied Surface Science, 138-139, p.471 - 476, 1999/00

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.51(Chemistry, Physical)

有機分子を用いた新規機能性材料の作製が最近注目を集めつつある。これらデバイスを作製する方法の1つにパルスレーザーを用いた高分子固体中への分子注入がある。このレーザー注入の注入ソースには、これまで有機分子と高分子を共通の溶媒に溶かした溶液から作製したフィルムが用いられてきた。そのため注入分子種に大きな制限があった。我々は溶媒を必要としない新手法を用いてレーザー注入を行った。有機分子と高分子粉末をタブレットにし、それをソースに用いた。注入後の被注入フィルムの吸収、蛍光スペクトルから、有機分子が未分解で注入されていることがわかった。さらにフィルム表面の原子間力顕微鏡像の解析により、1パルス目のレーザー照射で分子集合体が注入され、それ以降の照射で被注入フィルム中に拡散していくことがわかった。

論文

Forward-transfer laser implantation of pyrene molecules in a solid polymer

D.M.Karnakis*; 後藤 真宏*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Applied Physics Letters, 73(10), p.1439 - 1441, 1998/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:62(Physics, Applied)

従来の方法とは異なった、レーザー光進行方向にそって分子を移動させ、高分子固体中に注入する方法を試みた。ピレン分子が分散されたPMMA高分子を原料フィルムとして用い、被注入フィルムにはPBMAを使用した。分子注入後のフィルム表面の状態を原子間力顕微鏡で測定し、ある薄膜では表面にクレーター状の構造が見え、部分的にアブレーションが起こっていることがわかった。また、注入された分子の量を蛍光分光法を用いて測定した結果、原料フィルムの膜厚が分子注入量に大きく影響していることがわかった。これらの結果を光熱過程及び熱・分子拡散を取り入れたメカニズムにより議論する。

論文

Laser induced molecular transfer using ablation of a triazeno-polymer

D.M.Karnakis*; T.Lippert*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Applied Surface Science, 127-129, p.781 - 786, 1998/00

 被引用回数:31 パーセンタイル:18.9(Chemistry, Physical)

爆発的に光分解するトリアゼノ高分子に移動する分子としてピレンを添加し石英基板上に薄膜(ソースフィルム)を作成しPEMA,PBMAなどの被注入薄膜(ターゲットフィルム)に密着させた。この試料のターゲットフィルム側からYAGレーザーの3倍波(355nm)を照射すると、ピレンがターゲットフィルムへ移動することが、ターゲットフィルムの吸収、蛍光測定から示された。蛍光顕微鏡による注入分子のスポットサイズはレーザーフルエンスと共に増大し、衝撃波の挙動に類似していることから、この分子注入はトリアゼノ高分子の爆発的なレーザーアブレーションによって生じる衝撃波によって起こるものと考えた。

論文

Laser implantation of photochromic molecules into polymer films; A New approach towards molecular device fabrication

福村 裕史*; 雲林院 宏*; 番條 宏美*; 増原 宏*; D.M.Karnakis*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 内田 欣吾*; 入江 正浩*

Applied Surface Science, 127-129, p.761 - 766, 1998/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:30.27(Chemistry, Physical)

レーザー分子注入法によって有機分子をそのまま高分子表面層に空間選択的にドープすることが可能となった。したがって機能性有機分子をさまざまのデバイス製作へ応用することができる。この論文では、光異性化分子が351nmあるいは355nmのナノ秒パルスレーザーを用いて注入可能であること、また注入された分子が紫外光と可視光によって交互に、かつ繰り返しスイッチされることが示されている。空間選択性の一例として、レーザー注入法により回折格子の作製が試みられ、デバイス応用の観点から評価が行われた。

論文

Effect of hydrogen bonding on laser-induced transfer of 1-pyrenebutyric acid in solid polymers

齋藤 健一*; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一; 福村 裕史*

Chemical Physics Letters, 291(3-4), p.433 - 437, 1998/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.92(Chemistry, Physical)

有機分子をドープした高分子フィルム(ソースフィルム)と何もドープしていない高分子フィルム(ターゲットフィルム)とを重ねあわせ、ナノ秒パルスレーザーを照射すると、ドーパント分子のみをターゲットフィルム中に注入することができる。ドーパントにピレンと1-ピレン酪酸を用いたところ、分子体積はほとんど同じであるにもかかわらず、注入量に20倍もの差が出ることを見いだした。ソースフィルムの高分子の種類を変えた測定、またドーパントの拡散の活性化エネルギーの見積もりから、高分子と1-ピレン酪酸の水素結合が注入量を著しく低下させると考察した

論文

銅フタロシアニン誘導体凝集フィルムのレーザーアブレーションダイナミクス

細田 昌宏*; 古谷 浩志*; 福村 裕史*; 増原 宏*; 西井 正信; 一ノ瀬 暢之; 河西 俊一

レーザー研究, 25(4), p.306 - 311, 1997/04

銅フタロシアニン誘導体凝集フィルムにおけるレーザーアブレーションの動的挙動をナノ秒干渉、ナノ秒画像観察、AFM観察などで調べた。アブレーションしきい値(20mJ/cm$$^{2}$$)以上のレーザー強度(140mJ/cm$$^{2}$$)の照射で、フィルム表面から気体成分はパルス巾内に飛散した。一方、固体成分はミリ秒領域で飛び出した。こられの飛散成分はいずれも銅フタロシアニン誘導体の基底状態であった。このことから、レーザーアブレーションの機構として光熱反応の寄与が大きいことがわかった。また、飛散成分を高分子上に吸着させAFMで観測したところ120nmの大きさを持っていることがわかった。アブレーションした表面も同様の構造を観測したことから、飛散物は一分子で起こるのではなく、サブミクロンの大きさの粒子として起こっているものと結論した。

論文

ナノ秒干渉画像計測システムの開発とレーザーアブレーションダイナミクス解明への応用

古谷 浩志*; 福村 裕史*; 増原 宏*

レーザー研究, 25(4), p.288 - 295, 1997/04

エキシマレーザー照射による高分子フィルムのナノメートルオーダーの微小な形態変化をナノ秒の時間分解能で測定するために開発したナノ秒干渉画像計測について述べ、3種類の物理的・化学的に異なる高分子フィルムのレーザー誘起形態変化のダイナミクスに関する研究結果をまとめた。その結果から、エキシマレーザー照射によって誘起される高分子の微小な形態変化が、高分子の性質及び集合状態・構造を反映していることがわかった。この手法は、高分子のレーザーアブレーション過程、レーザー誘起状態変化を観測し、その機構を解明する有効な手法であることを示した。

報告書

超ウラン元素を含む放射性廃棄物の光分解消滅のための基礎研究(II)

中村 尚司*; 山寺 亮*; 加瀬 健*; 福村 明史*; 柴田 誠一*; 藤原 一郎*

PNC-TJ4601 88-001, 51 Pages, 1988/03

PNC-TJ4601-88-001.pdf:3.92MB

放射性廃棄物中の長寿命放射性核種である超ウラン元素やSUP90/Sr、SUP137/Csなどの核分裂生成物を短寿命または安定な核種に変換する消滅処理の基礎研究として、制動放射線を用いた光核反応による変換について研究した。電子ライナックからの20、30、60MeVの電子ビームを白金コンバータにあてて制動放射線を発生させ、それをSUP238/U及びSUP237/Npの試料に照射して光中性子反応($$gamma$$,n)及び光核分裂反応($$gamma$$,f)により生成された核種の質量分布を求め、その結果から核変換量を算出した。またSUP235/U、SUP239/Puに関しても予備実験を行った。また制動放射線を天然のSr(炭酸ストロンチウム)及びCs(炭酸セシウム)の厚い体系に照射し、光核反応により生成された核種の体系内での分布を求め、計算結果と比較した。この体系は実際の消滅処理においてターゲットとなる廃棄物の形状を模擬したものである。光核反応による消滅処理は巨大共鳴を利用するので、電子エネルギーが数10MeVと低くてよく経済性に優れている点から有望な方法と期待されており、本研究がその開発のための基礎データを提供するものと思われる。

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