Development of a GdSiO (GPS) scintillator-based alpha imaging detector for rapid plutonium detection in high-radon environments

森下 祐樹; 井崎 賢二; 金子 純一*; 山本 誠一*; 樋口 幹雄*; 鳥居 建男

IEEE Transactions on Nuclear Science, 67(10), p.2203 - 2208, 2020/10

https://doi.org/10.1109/TNS.2020.3014997

GdSiO(GPS)シンチレータベースの線イメージング検出器を開発し、実際のプルトニウム(Pu)粒子とRn子孫核種を測定することにより、Rn子孫核種存在下でのPu粒子検知の有効性を実証した。GPSシンチレータプレートの外形寸法は55cmで、シンチレータ層は厚さ3mmの高透明ガラス上に構成され、シンチレータ層の厚みは約50ミクロンであった。シンチレータプレートは、位置感知型光電子増倍管にシリコーングリースで光学的に結合した。開発した線イメージング検出器は良好な感度の均一性を示した。Pu粒子の放射能を検出器上の14か所の異なる位置で評価した。測定した線のカウントから放射能は正確に評価され、その差異は6%以内となった。Pu同位体の線エネルギー領域にエネルギーウィンドウを適用することにより、ラドン222子孫核種のカウントを65.3%減少することができた。Pu/Rn子孫放射能比は1/51であったが、Pu粒子は5分測定でRn子孫核種から識別された。したがって、開発した線イメージング検出器は、高いラドンバックグラウンド環境下でのでのPu粒子の汚染のモニタリングに有効である。

New precise measurements of muonium hyperfine structure at J-PARC MUSE

Strasser, P.*; 阿部 充志*; 青木 正治*; Choi, S.*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 勝彦*; et al.

EPJ Web of Conferences, 198, p.00003_1 - 00003_8, 2019/01

https://doi.org/10.1051/epjconf/201919800003

High precision measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium is a stringent tool for testing bound-state quantum electrodynamics (QED) theory, determining fundamental constants of the muon magnetic moment and mass, and searches for new physics. Muonium is the most suitable system to test QED because both theoretical and experimental values can be precisely determined. Previous measurements were performed decades ago at LAMPF with uncertainties mostly dominated by statistical errors. At the J-PARC Muon Science Facility (MUSE), the MuSEUM collaboration is planning complementary measurements of muonium HFS both at zero and high magnetic field. The new high-intensity muon beam that will soon be available at H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation for high-field measurements, and the latest results at zero field are presented.

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 勝彦*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

https://doi.org/10.1007/s10751-016-1331-4

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 764, p.383 - 386, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.07.046

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped GdSiO: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good (10% with PMT and 14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

Applicability of single mode fiber laser for wrapper tube cutting

涌井 遼平; 北垣 徹; 樋口 英俊; 竹内 正行; 小泉 健治; 鷲谷 忠博

Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 7 Pages, 2012/07

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing a fuel disassembly system with reliability for FBR fuel reprocessing. Laser technology has a high cutting performance and stable operation. However, it was hard to apply to the fuel disassembly system in our previous study, because of pin damage and dross adhesion between a wrapper tube and fuel pins. The advance of the laser cutting technology has recently attracted. Development of single mode fiber laser (SMFL) with small diameter of a beam spot has been especially reported. Then, we believed that it has become possible to prevent the dross adhesion in the disassembly. The main purpose of this study is to reevaluate an applicability of laser for the wrapper tube cutting by the basic cutting tests. Concretely, we researched whether cutting conditions such as SMFL etc, have the effects on dross adhesion and pin damage or not and tried to prevent these original matters. As the result, it was demonstrated that the kerf width of SMFL is still thinner than that of multi mode fiber laser (MMFL). The phenomenon is very important to decrease the amount of dross. Therefore, we confirmed that SMFL is suitable for prevention of the original matters and this experimental results shown the new feasibility method of wrapper tube cutting.

Development of short stroke shearing technology for FBR fuel pin

樋口 英俊; 小泉 健治; 平野 弘康; 田坂 應幸*; 鷲谷 忠博; 小林 嗣幸*

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 4(1), p.244 - 251, 2010/04

https://doi.org/10.1299/jpes.4.244

高速炉燃料の効率的な溶解に有効と考えられる燃料片の小粒径化を目的とした短尺せん断技術を開発している。燃料片を効率的に小粒径化するせん断条件等を把握するため、せん断速度,ギャグ固定圧力等をパラメータとして、工学規模の試験装置を用いて、模擬FBR燃料ピン束の短尺せん断試験を実施した。本試験で得られたせん断片の測定データ(せん断片の長さ及び開口率,燃料片の粒度分布)から、短尺せん断の基礎特性を把握するとともに、短尺せん断による燃料片の小粒径化の見通しを得た。

高減容処理施設の建設整備及び運転管理について

樋口 秀和; 大杉 武史; 中塩 信行; 門馬 利行; 藤平 俊夫; 石川 譲二; 伊勢田 浩克; 満田 幹之; 石原 圭輔; 須藤 智之; et al.

JAEA-Technology 2007-038, 189 Pages, 2007/07

JAEA-Technology-2007-038-01.pdf:15.13MB
JAEA-Technology-2007-038-02.pdf:38.95MB
JAEA-Technology-2007-038-03.pdf:48.42MB
JAEA-Technology-2007-038-04.pdf:20.53MB
JAEA-Technology-2007-038-05.pdf:10.44MB

高減容処理施設は、放射性廃棄物の廃棄体を作製する目的で日本原子力研究開発機構原子力科学研究所(旧日本原子力研究所東海研究所)に建設された施設である。施設は、大型金属廃棄物の解体・分別及び廃棄体等の保管廃棄を行う解体分別保管棟と溶融処理等の減容・安定化処理を行って廃棄体を作製する減容処理棟からなる。減容処理棟には、金属溶融炉,プラズマ溶融炉,焼却炉,高圧圧縮装置といった減容・安定化処理を行うための設備が設置されている。本報告では、施設建設の基本方針,施設の構成,各設備の機器仕様と2006年3月までに行った試運転の状況などについてまとめた。

原子力耐震情報管制システムの開発

中島 憲宏; 木村 英雄; 樋口 健二; 青柳 哲雄; 鈴木 喜雄; 平山 俊雄; 矢川 元基

第23回日本シミュレーション学会大会発表論文集, p.117 - 120, 2004/06

原子力プラントの安全・安心ソリューションとして、より確実な担保が求めらている。発電プラント全体を組立品として安全解析するシステムを並列分散コンピュータ(グリッド・コンピューティング)上で開発した。弱連成を主体とした構造-流体-熱問題をシミュレーションできる環境を実現した。これにより原子力の設計・安全基準などへの計算科学による裏づけを与え、安全・安心な技術を支援する。

仮想研究環境ITBL基盤ソフトの応用事例

樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*; 鈴木 喜雄; 山岸 信寛*; 木村 和幸*; 前迫 浩*; 福田 正大; 矢川 元基

計算工学講演会論文集, 8(2), p.797 - 800, 2003/05

平成13年度に開発したITBL基盤ソフト版を用いて、航研及び理研との接続実験を行い、二種類のスーパーコンピュータ(スパコン)による熱伝導計算と流体計算の連成計算を実現した。実験は、平成15年2月17日に日本科学未来館で行われた「第3回ITBLシンポジウム」において公開された。その内容は、航研のユーザが自サイトから原研のスパコン(ITBL計算機: Fujitsu PRIMEPOWER)にジョブを投入し熱伝導計算を開始後、理研のスパコンNEC SX-6iに流体計算をspawn(以上、連成計算)、さらに毎時間ステップごとに二つの解析結果を合成し、端末に実時間表示するというものである。この実験で実証された技術は、いずれもグリッド・コンピューティングに不可欠なものであり、ITBL基盤ソフトのような実用のミドルウェアにおいて機能実証され、しかもネットワークとスパコンに関わる実運用システム上で動作確認されたことは、世界で初めてのことである。この実験成功により日本のグリッド研究は大きな一歩を踏み出したと言える。

study of hydrogen hydrate clathrates for hydrogen storage within the ITBL environment

Sluiter, M. H. F.*; Belosludov, R. V.*; Jain, A.*; Belosludov, V. R.*; 安達 斉*; 川添 良幸*; 樋口 健二; 大谷 孝之

Lecture Notes in Computer Science 2858, p.330 - 341, 2003/00

「水素分子が氷に大量に吸蔵されメタンと同様のクラスレートを形成する可能性がある」という実験的報告がある。構造はメタン吸蔵クラスレートと同様であり、水素ガスの500倍もの濃度で吸蔵がなされるという。ところが、実験的にはX線や中性子線を使っても水素分子の吸蔵位置や結合状況の詳細を決定できていなかった。われわれは、この結果に興味を持ち、その構造と物性の詳細を第一原理シミュレーション計算によって研究することにした。しかしながら、その計算には大規模な計算能力が不可欠である。このため、原研が開発しているITBL基盤技術を活用することによって複数台のスーパーコンピュータを連携し、大規模な第一原理計算を実現した。