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報告書

汚染部位調査用ガンマカメラの開発; 福島第一原子力発電所2号機オペレーティングフロア汚染調査を通じた$$gamma$$-eyeIIの性能実証

金山 文彦; 岡田 尚; 福嶋 峰夫; 吉元 勝起*; 羽生 敏紀; 川野邊 崇之

JAEA-Technology 2013-049, 60 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2013-049.pdf:25.84MB

東京電力は、2号機原子炉建屋5階のオペレーティングフロアからの燃料取り出し準備として遮へい・除染計画を立案するため、当該フロアの状況調査を行い、空間線量率が数十mSv/hから数百mSv/hであることをロボットで確認しているが、汚染部位計測には至っていない。そこで、原子力機構は自ら開発したガンマカメラである$$gamma$$-eyeIIの汚染部位計測への適用性を事前に確認したうえで、当該フロアの詳細な汚染分布や汚染密度の情報収集を実施した。事前確認の結果、$$gamma$$-eyeIIが比較的高い空間線量率環境下にあっても、当該フロアに想定された高い汚染部位を計測可能であることを確認した。そして当該フロアの汚染部位計測の結果、調査範囲の主たる汚染源は原子炉ウェル上部であり、推定表面汚染密度は約10Mから100MBq/cm$$^{2}$$であること、またブローアウトパネル開口部近辺の床面にも原子炉ウェル上部と同程度の汚染があると推定されること、さらに当該フロアの西側床面の推定表面汚染密度は10MBq/cm$$^{2}$$未満であることが評価できた。以上の調査を通し、$$gamma$$-eyeIIの性能を実証するとともに、ガンマカメラ開発に係る種々の知見を得ることができた。

口頭

$$gamma$$カメラによる福島第一2号機原子炉建屋オペレーティングフロアの汚染部位計測,2; $$gamma$$カメラの性能確認試験

岡田 尚; 金山 文彦; 福嶋 峰夫; 吉元 勝起; 羽生 敏紀; 川野邊 崇之; 高橋 嘉明*; 及川 景晴*; 松本 康弘*; 岸 和良*; et al.

no journal, , 

原子力機構が開発した$$gamma$$カメラによる2号機原子炉建屋オペレーティングフロアの汚染部位計測を行うにあたり、同様の測定条件で装置の性能及び無線遠隔操作の確認のための試験を実施し、測定精度や精度に影響を与える要因等を確認した。

口頭

$$gamma$$カメラによる福島第一2号機原子炉建屋オペレーティングフロアの汚染部位計測,3; オペレーティングフロアの汚染部位計測及び解析評価

福嶋 峰夫; 岡田 尚; 金山 文彦; 吉元 勝起; 羽生 敏紀; 川野邊 崇之; 高橋 嘉明*; 及川 景晴*; 松本 康弘*; 岸 和良*; et al.

no journal, , 

$$gamma$$カメラ($$gamma$$-eyeII)による福島第一2号機原子炉建屋オペレーティングフロアの汚染部位計測をブローアウトパネル(BOP)開口部から行った結果、主たる汚染は原子炉ウェル上部であり、原子炉ウェル奥西側の床面は検出下限値以下の汚染であった。

口頭

小型ラマンライダーによる放射線環境下の大気計測

千明 倫之*; 椎名 達雄*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫

no journal, , 

放射線計測においては、GM管等の接触式センサの他、ダストサンプリングによる測定方法が存在するが、作業者の安全性や機器そのものの被曝に課題が残る。本研究ではこれまで計測範囲0-50mで水素濃度1%まで検知が可能な水素漏洩検知用小型ラマンライダーを開発してきた。今回、この小型ラマンライダーを改良し、放射線環境下における大気計測にて、放射線の大気への影響を考察した。本研究では、放射線源として9MBqのAm-241線源を、光源として349nmのレーザを使用し、水蒸気ラマン光の400nm及び液体の水ラマン光の396nmを検知した。その結果、放射線の影響により液体の水ラマン光が増加し、水蒸気ラマン光が減少した。液体の水ラマン光の増加率と水蒸気ラマン光の減少率の比はおよそ3倍であり、これは液体の水ラマン及び水蒸気ラマンの散乱断面積の比に等しい。このことより放射線の影響により、水蒸気がイオン化し、水クラスタが生成されたことをライダの測定実験で検証できた。また、生成された水クラスタの半径は0.2$$mu$$mと算出され、水蒸気(一般に1nm径)と比べ十分に大きいため、妥当な大きさであると考えられる。

口頭

Compact Raman lidar measurement of liquid and vapor phase water under the influence of ionizing radiation

椎名 達雄*; 千明 倫之*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫

no journal, , 

A compact Raman lidar has been developed for studying phase changes of water in the atmosphere under the influence of ionization radiation. The Raman lidar is operated at the wavelength of 349 nm and backscattered Raman signals of liquid and vapor phase water are detected at 396 and 400 nm, respectively. Alpha particles emitted from $$^{241}$$Am of 9 MBq ionize air molecules in a scattering chamber, and the resulting ions lead to the formation of liquid water droplets. From the analysis of Raman signal intensities, it has been found that the increase in the liquid water Raman channel is approximately 3 times as much as the decrease in the vapor phase water Raman channel, which is consistent with the theoretical prediction based on the Raman cross-sections. In addition, the radius of the water droplet is estimated to be 0.2 micro m.

口頭

小型ラマンライダーを用いた放射線分解による水相計測

椎名 達雄*; 斎藤 隼人*; 眞子 直弘*; 久世 宏明*; 羽生 敏紀; 金山 文彦; 福嶋 峰夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所での作業や原子力施設の解体作業において、放射能の遠隔分布計測のニーズはあるが、計測手法はガンマカメラ等に限られ、その使用状況にも制限が多い。本研究では、水素ガス検知用のラマンライダーの発展として、光学的遠隔計測手法を利用し、放射線の影響による大気の電離及びこれによる水相変化をとらえることを考案した。具体的な事象として、放射線分解による大気イオンの上昇に伴って、水蒸気量の減少と水クラスタの生成を予想した。本研究ではこれまでに開発してきた、349nmのレーザを発する水素ガス漏えい検知用小型ラマンライダーに水蒸気ラマン及び水ラマンエコーを計測するためのポートを追加することで、水相計測を行った。各ラマン光の計測は光電子増倍管を介して、ホトンカウンティング法によって行った。$$alpha$$線源であるAm-241を用いた試験の結果、放射線の影響により水ラマンエコーの増加及び水蒸気ラマンエコーの減少が測定された。これらの増減比はそれぞれのラマン散乱断面積とよく合致したことより、放射線の影響により水蒸気がイオン化し水クラスタが生成されたことを、ラマンライダーの測定実験で検証できたと考えられる。

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