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町田 昌彦; 山田 進; 吉田 亨*; 長谷川 幸弘*; 柳 秀明*; 古立 直也*
Proceedings of Waste Management Symposia 2026 (WM2026) (Internet), 15 Pages, 2026/03
The decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) has been a long-standing wish of the residents and municipalities of Fukushima Prefecture, as well as a national crucial issue for the people of Japan. However, there have been numerous technical challenges associated with the actual decommissioning process. Then, resolving their problems and ensuring steady progress have been widely expected. Concurrently, the decommissioning of a nuclear power plant that experienced a severe accident has drawn global attention from nuclear professionals, scientists, and engineers, and international collaboration and knowledge integration have been strongly recommended. To respond such situations, Japan Atomic Energy Agency (JAEA), in collaboration with Tokyo Electric Power Company and other relevant organizations responsible for the decommissioning projects, has been conducting research and development with aiming at solving key technical issues associated with the decommissioning of 1F. This paper introduces a part of the research and development activities led by JAEA. The main topic of the present paper includes results from a government-commissioned R&D program. Now, one of the most critical challenges in the 1F decommissioning program is regarded as the safe retrieval of fuel debris that melted and relocated during the accident, and the subsequent treatment and disposal of this material as radioactive waste. To achieve this goal, improving the radiation environment in the working areas is now an essential R&D priority to ensure that retrieval operations can be carried out safely and efficiently.
町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 田中 伶詞*; 飛田 康弘*; 岩田 亜矢子*; 青木 勇斗; 青木 和久; 柳澤 憲一*; 山口 隆司; et al.
RIST News, (70), p.3 - 22, 2024/09
福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害となっている。日本原子力研究開発機構(JAEA)は、この課題解決に貢献するため、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の高機能化開発)」を受託し、令和(R)5年度4月より、廃炉屋内の放射線環境改善に係るデジタル技術の研究開発事業を進めている。本事業では、前期事業(R3
4年度実施)にて開発した3 D-ADRES-Indoor(プロトタイプ)を発展させ、現場で活用可能な高速デジタルツイン技術より成るFrontEnd、1F新事務本館等の居室で詳細解析を行うPro、そして、収集したデータ及び解析したデータを集中管理するデータベースの役割を果たすBackEndの3つの連携システムの開発を目標としている。本報告では、この3つの連携システムの中でも現場で活用するシステムとして、点群測定後、迅速に3Dメッシュモデルを作成し、線量率の計測結果から線源を逆推定し、その推定線源の位置や強度を更に高精度化する計算技術(再観測指示と再逆推定)を有するFrontEndを中心に、その開発状況について報告し、その検証結果として5号機での試験結果を示す。また、簡単に当該事業の今後の研究開発の計画も報告する。
町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 奥村 雅彦; 宮村 浩子; 志風 義明; 佐藤 朋樹*; 沼田 良明*; 飛田 康弘*; 山口 隆司; et al.
RIST News, (69), p.2 - 18, 2023/09
福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害の一つとなっている。この課題解決に資するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術の開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の開発)」を受託し、令和3年度より2年間に渡り、放射線源の逆推定と推定線源に対する対策を仮想空間で実施可能とするためのデジタル技術の研究開発を実施してきた。本記事では、上記プロジェクトの成果(以下、前期プロジェクトと呼び、その2年間の研究開発の成果)を紹介する他、令和5年度4月より、新たに開始した継続プロジェクト(以下、後期プロジェクトと呼ぶ)の計画についても報告する。前期プロジェクトにて当初予定していた機械学習技術(LASSO)については、建屋内の複雑な構造情報と汚染源の性質を反映した一つの派生版手法へと結実させた成果を報告する他、実際の原子炉施設での検証結果を示す。更に、開発技術を集約したプラットフォームとしての機能を持つソフトウエア:3D-ADRES-Indoorを紹介し、継続して実施する予定の後期プロジェクトの研究開発計画も紹介する。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
NEA/NSC/R(2020)4 (Internet), p.345 - 349, 2022/10
原子炉から発生する長寿命核分裂生成物(LLFP)は安定ないし短寿命な核種へと変換することが強く望まれている。こうした中、近年、高エネルギー粒子による破砕反応によってLLFPを核変換処理することが検討されており、いくつかの実験研究からは重陽子による破砕反応断面積が陽子によるものよりも大きいことが明らかにされている。これらの結果は重陽子ビームによるLLFPの核変換処理が陽子ビームによるものよりも有効である可能性を示唆している。他方、我々はこれまでに重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発してきた。DEURACSは元々、重陽子加速器中性子源の設計に資するために開発されてきたが、本研究ではDEURACSをLLFPに対する破砕反応断面積の計算に適用する。実験値との比較を通じ、LLFPの核変換応用へのDEURACSの適用性を議論する。
国枝 賢; 古立 直也*; 湊 太志; 岩本 信之; 岩本 修
NEA/NSC/R(2020)4 (Internet), p.329 - 331, 2022/10
長寿命核分裂生成核種の核変換研究のために、新たな核データライブラリImPACT/LLFP-2018を開発した。測定データの少ない不安定核種の核反応断面積を推定するために、微視的理論に基づく核構造モデルをCCONEコードに導入した。また、理化学研究所で得られた最新の断面積測定データを用いて高エネルギー反応で重要な前平衡パラメータを決定した。開発したライブラリには
Se, 
Zr, 
Pdおよび
Csを含む160核種に対する中性子および陽子入射の断面積が200MeVをエネルギー上限に格納されている。さらに、既存の安定核種に対する測定値と比較することにより調査した結果、本ライブラリは他のライブラリと比べて実験データへの再現性が高いことが判った。
町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 奥村 雅彦; 宮村 浩子; Malins, A.; 志風 義明; 佐藤 朋樹*; 沼田 良明*; 飛田 康弘*; et al.
RIST News, (68), p.3 - 19, 2022/09
福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害の一つとなっている。この課題の解決に資するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術の開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の開発)」を受託し、令和3年6月より放射線源の逆推定と推定線源に対する対策を仮想空間にて実施するためのデジタル技術及びその関連技術の研究開発を開始した。本記事では、上記技術のコアとなる概念(逆推定に用いるLASSO: Least Absolute Shrinkage and Selection Operator)を紹介するとともに、開発技術を集約したプラットフォーム機能を持つソフトウエア: 3D-ADRES-Indoorの開発進捗と、その活用の際に重要な役割を果たす放射線量の可視化技術等の研究開発の進捗について報告する。
岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 佐藤 達彦; 松田 規宏; 国枝 賢; 
elik, Y.*; 古立 直也*; 仁井田 浩二*
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(5), p.665 - 675, 2022/05
被引用回数：45 パーセンタイル：96.73(Nuclear Science & Technology)粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器施設の放射線遮蔽設計に広く利用されている。本研究では、NEA/NSCの遮蔽積分実験ベンチマーク・アーカイブデータベース(SINBAD)の中から、陽子加速器施設の中性子遮蔽実験に関するデータを用いて、最新のPHITSバージョン3.24の精度検証を行った。検証では、中性子源に用いる陽子入射核反応が(1)43及び68MeV陽子-リチウム、(2)52MeV陽子-炭素、(3)590MeV陽子-鉛、(4)500MeV陽子-タングステン、及び(5)800MeV陽子-タンタルの条件で、遮蔽体における中性子エネルギースペクトル及び反応率を計算した。その結果、PHITSの標準設定である核反応モデルINCL4.6を用いた計算結果は(1)及び(2)のケースの100MeV以下で実験値を再現しなかったが、高エネルギー核データライブラリJENDL-4.0/HEを用いた場合は全ケースで実験値を良く再現した。本検証により、陽子加速器施設における中性子遮蔽設計において、JENDL-4.0/HEを用いたPHITSの計算が有効であることが明らかになった。
国枝 賢; 古立 直也; 湊 太志; 岩本 信之; 岩本 修; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 吉田 亨*; 西原 健司; 渡辺 幸信*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(12), p.1073 - 1091, 2019/12
被引用回数：10 パーセンタイル：61.29(Nuclear Science & Technology)長寿命核分裂生成核種(LLFP)の核変換技術確立に向けた革新的研究開発に資することを目的とし、新たな核データライブラリJENDL/ImPACT-2018を開発した。開発した核データライブラリは主要なLLFPであるSe, Zr, Pd, Csおよび周辺核種(計163核種)に対する中性子及び陽子入射の評価済核反応断面積がエネルギー200MeVを上限として格納されている。断面積の評価においては核反応モデルコードCCONEを用いると共に、測定データの乏しい核種やエネルギー領域の断面積を根拠を持って推定するために微視的な核構造理論を積極的に活用した。また、近年RIBF/RIKENにおいて逆運動学を用いて測定された測定データに基づいて主要な核反応モデルパラメータを最適化した。得られたデータは従来手法により求められた既存の核データライブラリJENDL-4.0/HEやTENDL-2017に比べて、安定核種に対する測定データをよく再現することを確認した。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
Physical Review C, 100(1), p.014610_1 - 014610_7, 2019/07
被引用回数：2 パーセンタイル：18.35(Physics, Nuclear)共鳴パラメータの統計的性質を使って求められた熱中性子捕獲断面積
の統計的不定性について調べた。本研究では、乱数を用いて生成された共鳴パラメータから、の確率密度分布を数値的に導出した。この結果、熱中性子エネルギーに最も近い最初の共鳴の統計的ゆらぎによって、熱中性子捕獲断面積が広い範囲に分布することが分かった。また、平均共鳴幅が平均崩壊幅と比較して十分に大きな値を持つ原子核においては、それぞれのの確率密度分布が似た形状をしていることも分かった。計算された確率密度分布は、193核種の熱中性子捕獲断面積の実験データと比較され、両者が良い一致を示していることが分かった。
古立 直也*; 湊 太志; 岩本 修
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(5), p.412 - 424, 2019/05
被引用回数：5 パーセンタイル：35.85(Nuclear Science & Technology)本研究では、球形状態と変形状態において異なる準位密度パラメータで与えられる現象論的準位密度の計算手法と、
波中性子共鳴幅の実験データを用いた準位密度パラメータの最適化法について議論を行う。球形状態から変形状態への遷移の記述は、微視的核構造計算から導出された計算結果をもとに、パラメータ化を実行し、準位密度を導出した。また、得られた準位密度を用いて、統計モデルによる核子・核反応計算も行った。球形,変形およびそれらの中間の状態を持つ原子核を標的核として計算を実行し、得られた結果が実験データとほぼ良い一致を示すことが分かり、本モデルの妥当性が示された。本研究では、計算された断面積に対する回転集団運動による状態密度の増大の効果についても議論を行う。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
Physical Review C, 98(4), p.044606_1 - 044606_8, 2018/10
被引用回数：17 パーセンタイル：73.53(Physics, Nuclear)近年、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理に中高エネルギーにおける重陽子入射核破砕反応を利用することが提案されている。重陽子ビームを用いた核変換システムの設計研究のためには、LLFPに対する精度の良い重陽子入射反応断面積のデータが不可欠である。本研究では、核子当たり100-200MeVでのZrおよびPdに対する重陽子入射反応からの残留核生成断面積を、分解過程を明示的に考慮した計算コードDEURACSで計算した。その結果、計算値は実験データを定量的に良く再現した。また、成分に分けた解析から、非弾性分解後の核子吸収過程が残留核生成に大きな寄与を果たしていることがわかった。こうした結果は、重陽子入射反応における残留核生成の精度の良い予測のためには分解過程を考慮することが本質的に重要であることを強く示すものである。
湊 太志; 岩本 修; 蓑茂 工将*; 緒方 一介*; 岩本 信之; 国枝 賢; 古立 直也
EPJ Web of Conferences, 146, p.12032_1 - 12032_4, 2017/09
被引用回数：1 パーセンタイル：55.66(Nuclear Science & Technology)現象論的光学ポテンシャルは弾性散乱プロセスをよく記述するものとして知られている。そのため、中重核から重核までの核反応断面積の核データ評価に広く用いられている。これまで多くの光学ポテンシャルが研究されてきたが、それらのパラメータは実験データを再現するように決められたものである。そのために、実験データのない中性子過剰核などの計算にそれらのパラメータを利用することは、必ずしも信頼性が保障されていない。最近、微視的有効反応理論(MERT)と呼ばれる手法による光学ポテンシャルが提案された。MERTの手法はNN有効相互作用から出発したものであり、実験データのない核種の光学ポテンシャルも引き出すことができる。我々は、MERTによって導出された光学ポテンシャルを、核反応シミュレーションコードCCONEに取り込み、いくつかの核種の核データ評価を開始している。この発表では、MERTと従来の現象論的な光学ポテンシャルを使って評価された断面積の結果を紹介し、その違いについて議論を行う。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
JAEA-Conf 2016-004, p.93 - 98, 2016/09
長寿命核分裂生成物(LLFPs)の核変換の実現可能性を調べるためには、核変換システムのシミュレーション計算に用いられる核データは必要不可欠である。シミュレーション計算の精度を向上させるには、シミュレーション計算に含まれるLLFPsの核変換により生じる様々な核種の核データもまた重要となる。核変換の方法に依存して広い領域の核種が生成され、またそのうちいくらかの核種については利用可能な実験データが存在しないため、微視的な計算に基づいた系統的な情報が望まれる。この仕事において、我々は核データ評価に用いられる構造のパラメータを導出するため微視的核構造計算を行った。Se, Zr, Pd, Csの核変換によって生成されることが予想される偶奇核、奇奇核を含むZ=30-55の核について、Hartree-Fock-Bogoliubov理論を用いて変形パラメータ、基底状態スピン、パリティの計算を行った。計算はHFBTHOコードにより行った。結果を利用可能な実験データと比較し、現在の方法での予言の信頼性を議論する。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
安定核の核準位密度(NLD)計算にはフェルミガスタイプの現象論模型が広く使われるが、不安定核に対して信頼性のあるNLDを得るためには微視的な手法の開発が重要となる。NLDの微視的な計算手法の一つとして、Hartree-Fock-Bogoliubov(HFB)理論を用いた核構造計算に基づいた手法がある。基本的にHFB計算において核子間有効相互作用が唯一のインプットであるため、我々は計算のNLDがどのように有効相互作用に依存するかを特に対相関力に注意して調査し、微視的手法の信頼性の議論をする。以前の我々の研究で用いたSkM*力に加えて、本研究のHFB計算ではSLy4, SkP, UNEDF1力を用いた。HFB計算に基づいたNLDを導出するための手法として統計模型を用いた。計算されたNLDから導出されるs波中性子共鳴間隔を実験と比較した結果、SkPとUNEDF1を用いた結果がSkM*, SLy4を用いた結果に比較して実験とよく一致することを見出した。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
no journal, ,
ImPACTプロジェクトでは、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換システムにおける入射ビームとして重陽子が第一候補に挙げられており、LLFP等に対する重陽子核データの高精度化が求められている。そこで、これまでに開発してきた重陽子入射断面積計算コードDEURACSをLLFPに対する重陽子入射破砕反応に適用した。実測値との比較により、重陽子入射破砕反応に対するDEURACSの適用性を検証する。また、他の計算手法との比較を通じて、本反応における分解過程の役割についても議論する。
岩本 修; 国枝 賢; 古立 直也*; 湊 太志; 岩本 信之; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 西原 健司; 吉田 亨*; 渡辺 幸信*; et al.
no journal, ,
原子炉の稼働に伴い生成される高レベル放射性廃棄物の処理は原子力にとって非常に重要な課題である。核変換によるLLFPの有害度低減・資源化を目指したImPACTプロジェクトの一部として、核変換システムの検討に資するために、新たな核データライブラリーJENDL/ImPACT-2018を開発した。LLFPの核変換では、不安定核を含む様々な二次生成物が作られることが見込まれるため、理論的な計算の予測精度の向上をはかり、核反応データの評価を実施した。
町田 昌彦; Shi, W.*; 山田 進; 宮村 浩子; 沼田 良明*; 佐藤 朋樹*; 飛田 康弘*; 吉田 亨*; 柳 秀明*; 古立 直也*; et al.
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(以下「1F」)における燃料デブリ取り出し作業の本格的な実施に先立ち、線量率の高い原子炉建屋(以下「R/B」)内でのアクセスルート構築を、安全,効率的に行うための環境改善が必要であり、このための除染・遮へい戦略の検討をサイバー空間上で柔軟に実施できるシステムの開発を実施している。本報告では、上記システムの中核を成す、線源逆推定・線量率推定・可視化を担当する各エンジンの役割や研究開発計画とその進捗について報告する。
小川 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 佐藤 達彦; 松田 規宏; 国枝 賢; elik, Y.*; 古立 直也*; 仁井田 浩二*; 古田 琢哉; et al.
no journal, ,
原子力機構が中心となって開発を進めている汎用の放射線挙動解析コードPHITSについて、開発の最新状況と近年実施した遮蔽ベンチマークについて発表する。近年の重要な改良点は以下の通りである、(1)重陽子・アルファ粒子・光子に関する核データライブラリの読み込み機能の追加、(2)燃焼計算コードDCHAINの核データの更新、(3)系統的不確かさ評価機能の実装、(4)3次元ジオメトリビューアーPHIG-3Dの開発、(5)宇宙線ソース機能の開発、(6)飛跡構造解析モードの実装、(7)GUI版RT-PHITSの開発、(8)XorShift64アルゴリズムに基づく乱数生成アルゴリズムの実装、(9)ユーザー定義LETの設定機能、(10)EXFORの実験値を参照した核反応イベントを再現可能とする変換プログラムの開発、(11)光子からのミュー粒子対生成モデル実装。本発表ではさらに、岩元らの発表したSINBADに基づくPHITSのベンチマーク研究論文についても解説する。同論文では、エネルギースペクトルの正確な評価のためにはJENDL-4.0/HE等の高エネルギー核データライブラリの仕様が望ましいことが示された。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
長寿命核分裂生成物(LLFP)を核変換するシステムを構築するには、核変換システムの数値シミュレーションを高精度化する必要がある。そのためには、LLFPだけでなく核変換後に生成される核種の核データもまた重要となる。しかしながら、LLFPの核変換により生成される核種には実験値の存在しない不安定核も含まれることが予想される。実験値の存在しない核において、理論的な予測が非常に難しいものの一つが熱中性子捕獲断面積である。熱中性子捕獲断面積は、最初の共鳴のエネルギーとその幅によって大きく支配され、それらの微小な変化でも大きく値を変えてしまう。それらを高精度に予測するのは非常に困難な一方で、共鳴の幅は核構造の複雑さとランダム性からPorter-Thomas分布に従うことが知られており、また共鳴のエネルギー間隔はWigner分布に従うことが知られている。そこで我々は共鳴パラメータの統計性を用いて、モンテカルロ法による熱中性子捕獲断面積の評価を行った。結果は、熱中性子捕獲断面積の確率分布として得られる。実験値の存在する約250核種について計算を行ったところ、実験値のばらつきが計算で得られた確率分布によりよく説明できることがわかった。
古立 直也; 湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
統計模型や前平衡の模型を用いた核反応の計算では、原子核の準位密度の情報が必要不可欠となる。準位密度の計算にはFermi gas模型といった現象論的な模型が広く用いられているが、その信頼性は主にs波中性子共鳴間隔D0の実験値を再現するようなパラメータ調節に依存しているため、実験値の存在しない不安定核などの計算ではより微視的な理論による準位密度計算が望まれる。Hartree-Fock(HF)理論に基づいた微視的統計模型や、微視的combinatorial法は、D0の実験再現性において現象論的模型の計算精度に近い結果を得ることに成功している理論模型の一つである。しかし、その計算結果は対相関力の強さに強く依存していることがわかっており、その不定性が計算精度に影響していると考えられる。そこで本研究では、主に核構造計算における対相関力の改善を行い、準位密度の計算精度にどのように影響するかを分析した。
