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and 
particles from grayscale radiation imagesLaffolley, H.; 坪田 陽一; 辻 智也; 本田 文弥
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1082(Part 2), p.171029_1 - 171029_11, 2026/02
被引用回数：1 パーセンタイル：55.05(Instruments & Instrumentation)日本原子力研究開発機構(JAEA)は福島第一原子力発電所の廃炉作業において、多種多様な放射性試料を分析している。本研究は、多種多様な試料の特性評価プロセスの簡素化と省力化に資する多目的な分析ツールを開発することである。ハイブリッド半導体ピクセル放射線検出器であるMiniPIX TPX Standard検出器を基に、分析装置の開発を開始した。この検出器は、電離放射線の相互作用に基づくグレースケール画像を得ることができ、ピクセルの輝度はエネルギーに対応している。最終的な目標は、、、放射線を区別し、高度に汚染されたサンプルに対して簡便な線スペクトロメトリを含む2次元放射能マップを高速に生成する装置を構築することである。放射線と半導体との相互作用によって生成されたクラスタの形状は、その線種に応じた特徴的な形状となる。放射線画像のクラスタに対し、9つの特徴量に基づき、8つの教師あり機械学習モデルで学習と比較を行った。訓練データセットとしては線(
Am)、線(
Sr)、線(
Co及び
Cs)に対応する画像を用いた。最良のモデルは約80%の精度で粒子を識別でき、低エネルギー線のみの露光の場合には96%の精度に達し、1画像フレームあたり数マイクロ秒の処理時間で動作する。粒子の識別は100%の精度であった。
金城 克樹*; 藤林 裕己*; 松村 拓輝*; 堀 文哉*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; et al.
Science Advances (Internet), 9(30), p.2736_1 - 2736_6, 2023/07
被引用回数：25 パーセンタイル：91.17(Multidisciplinary Sciences)Superconducting (SC) state has spin and orbital degrees of freedom, and spin-triplet superconductivity shows multiple SC phases because of the presence of these degrees of freedom. However, the observation of spin-direction rotation occurring inside the SC state (SC spin rotation) has hardly been reported. Uranium ditelluride, a recently found topological superconductor, exhibits various SC phases under pressure: SC state at ambient pressure (SC1), high-temperature SC state above 0.5 gigapascal (SC2), and low-temperature SC state above 0.5 gigapascal (SC3). We performed nuclear magnetic resonance (NMR) and ac susceptibility measurements on a single-crystal uranium ditelluride. The b axis spin susceptibility remains unchanged in SC2, unlike in SC1, and decreases below the SC2-SC3 transition with spin modulation. These unique properties in SC3 arise from the coexistence of two SC order parameters. Our NMR results confirm spin-triplet superconductivity with SC spin parallel to b axis in SC2 and unveil the remaining of spin degrees of freedom in SC uranium ditelluride.
continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates (-aerosols) under high humidity environment坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1030, p.166475_1 - 166475_7, 2022/05
被引用回数：6 パーセンタイル：56.48(Instruments & Instrumentation)福島第一原子力発電所(1F)の長期的な廃止措置において、損傷した原子炉に残存する核燃料デブリの取り出しは、技術的に多くの困難を伴う不可避の重要課題である。デブリ取り出しは機械的な切断を伴い、放射性核種を含む微粒子(エアロゾル)が高濃度で発生し、吸入時の健康リスクが大きい。1Fの解体・廃止措置における作業員の放射線被ばくを最小化するためには、粒子の発生場所である原子炉格納容器(PCV)内におけるエアロゾルの濃度を監視することが重要である。このため、エアロゾルのin-situモニタリングシステム(in-situ alpha air monitor: IAAM)を開発し、1Fの実環境で想定される条件下でその技術的性能を検証した。IAAMは次の4つの技術的要求を満たすことが確認された。(1)高湿度下での安定動作、(2)フィルターレス動作、(3)高計数率の線測定能力、(4)高バックグラウンドの/線下でも線が選択的に測定できること。IAAMは、高湿度環境(相対湿度100%)及び/線高バックグラウンド(最大100mSv/hの線)下で、濃度3.3 
10
Bq/cm
以上のエアロゾルを計数の飽和なしに、選択的に測定することが可能であることが確認された。これらの結果は、IAAMが燃料デブリの解体時及び1Fの長期的な廃止措置全体において、信頼性の高いエアロゾルのモニタリングシステムとして利用できる可能性を示すものである。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島第一原子力発電所事故初期に地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、ウェザリング効果を反映する2-コンパートメントモデルを応用して、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故初期の空間線量率分布(グランドシャイン)を推定するとともに、被災住民の避難行動パターンから外部被ばく線量評価を行った。福島第一原子力発電所から北西方向の避難指示区域内に居住していた被災住民の行動パターンにおける外部被ばく線量は、空間線量率の経時変化を保守的に推定した先行研究結果に較べ、最大で約40%低くなることを明らかにした。なお、避難等による移動中の外部被ばく線量は、先行研究結果に対して係数4程度で一致した。
ダストデータの取得及び解析吉田 将冬; 川崎 浩平; 會田 貴洋; 坪田 陽一; 菊池 遼*; 本田 文弥
no journal, ,
核燃料物質を取扱ったGBの解体は、密閉したテント内で囲い、内部でエアラインスーツを着用した作業者が切断等の作業を行う。エアラインスーツの使用は、作業環境の空気中濃度限度が定められることから、テント内の空気中放射性物質濃度を常時モニタする管理が求められる。今後、同種作業の安全遂行を図るため、作業の実データに基づき、ダストの発生・挙動について整理・解析する。「常陽」MOX燃料製造に供した乾式GBの解体撤去作業を記録した映像に、ダストモニタの指示値データを同期し、ダスト評価・解析のインプットデータとした。作業内容は約20項目に細分し、作業開始・終了時刻、その際のダストモニタの指示値をデータベース化した。解析の結果、短時間でダストが上昇する傾向が強く、高リスクの作業、ダストの上昇に時間を要することから中リスクの作業,時間に依存せずダストの上昇が見られない低リスクの作業の三つに分類することができた。飛散量の解析では、ダストが最も飛散した作業は、GB缶体の切断・細断で約15kBqであり、総作業時間も約10.6時間と全作業中で2番目に多い。飛散量は工具の種類・特性に関連することも解析より判明している。解析の結果は今後のGB解体撤去作業において、エアラインスーツ作業の放射線安全、および効率的な作業計画立案等に有効な資料となる。今後もGB解体撤去作業からデータを取得し、ダストの発生・挙動の解明、飛散量の抑制、工具特性による影響等、同種作業の安全に資する解析を行う。
本田 文弥; 坪田 陽一; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 池田 篤史; 中川 貴博
no journal, ,
福島第一原子力発電所の燃料デブリ回収時には、粒子を中心とした大量の放射性エアロゾルが発生することが予想される。周辺環境や人が立ち入るエリア周辺の汚染防止の観点から、一次格納容器(PCV)内の空気中の放射性物質の放射能濃度を測定することが重要である。特に、吸入時の実効線量係数が高い核種を含む微粒子(エアロゾル)の濃度を監視する必要がある。本発表では、フラット型フローパス(FFP),エアヒーター,ZnSシンチレータ,マルチアノード光電子増倍管を組み合わせて、エアロゾルを直接測定するin-situ空気モニター(IAAM)を開発した。このモニターは、高湿度下で動作し、最大計数速度が約2.110
cpmであることが求められている。この2つの要求を達成するために、モニターは検出器を過熱させずに空気を十分に乾燥させ、粗い粒子の検出を抑えるように設計した。また、本研究では、開発したIAAMにFFPを改良したものを用いて、基本的な性能試験を行った。その結果、FFPの入口を80
Cに加熱することで、空気の湿度を30%RH以下に保つことができた。また、FFPを縦置きにし、吸気口に曲げ物を設けることで、粗い粒子を約1/2-1/3に低減することができた。これらの成果により、内部被ばく評価の観点から、エアロゾルをより正確に測定可能となった。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島原子力発電所事故初期の外部被ばく線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、ウェザリング効果を反映する分布状況変化モデルを応用して、福島第一発電所から半径80km圏内における事故初期の空間線量率分布を推定した。福島原子力発電所事故1ケ月後は、放射性セシウム以外の核種の寄与は約16%程度であることを明らかにするとともに、本研究の成果である空間線量率の推定結果は実測結果と係数3程度で一致することを確認した。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島事故後の生涯線量算定や事故初期時の外部被ばく(グランドシャインによる)線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種組成を仮定し、空間線量率の分布状況変化モデルの応用により、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故3ヶ月後までの空間線量率分布を推定した。その結果、福島原子力発電所事故2週後程度までは、短半減期核種の空間線量率への寄与が支配的であったことが示唆された。本手法による推定結果は、空間線量率の実測結果と係数3程度で一致した。したがって、本手法による事故初期の空間線量率の推定は、外部被ばく線量の推計評価に有用と考える。
坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 池田 篤史; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿
no journal, ,
福島第一原子力発電所における燃料デブリの本格取り出し時や核燃料サイクル施設の廃止措置においては、大量の放射性微粒子、特に粒子の飛散が想定される。従来型の1チャンネルのSi半導体と捕集ろ紙を用いた線用ダストモニタでは計数率上限が高くないことや、ろ紙への捕集であるためその場の空気中濃度の算出が困難である等の課題があった。本件では前述の課題解決を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機のU
O
線源に対する検出効率は約80.8%であり、約3MBqのAm線源を用いた試験においては20Mcpm以上での測定が可能であった。従来型のSSBDを用いたダストモニタの10倍以上の高計数率でも動作することが確認された。ラドンチャンバーを用いた試験において空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。
線用ダストモニタの要素技術開発坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿
no journal, ,
燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。本件では捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機は20Mcpm以上の高計数率での測定が可能であり、空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。
線用ダストモニタの高度化坪田 陽一; 本田 文弥; 吉田 将冬; 中川 貴博; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 池田 篤史
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。特に核種を含む粒子(エアロゾル)は吸入時の実効線量係数が非常に高いため、適切な管理測定が必要となる。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。我々は、高濃度のエアロゾルの発生箇所近傍でのモニタリングを実現するために、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路入口を加熱し、エアロゾルを乾燥させたうえでエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、構成部品類の改良を実施している。本件においては、種々の基礎試験の結果とともに、空気乾燥による粒径変化や1Fへの現場実装を目指した検出部の給電方法の改善等に関して報告する。
線用ダストモニタの開発坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業における燃料デブリ(Nuclear Fuel Debris: NFD)の本格取り出しにおいては、格納容器(PCV)内に放射性エアロゾルの飛散が想定される。NFDの生成履歴や加工法により、エアロゾル挙動も大きく違う。特に内部被ばく影響が大きい線放出核種を含むエアロゾル(エアロゾル)についてはその閉じ込めとモニタリングが重要であるため、原子力機構ではエアロゾルを1F-PCV内で測定するための機器開発を進めている。過酷環境である1F-PCV内の「その場」でエアロゾルを測定するために設計・開発されたIn-situ Alpha Air Monitor (IAAM)は高湿度,高線環境で動作し、1F-PCV内で想定される濃度の30倍以上のエアロゾル測定性能が立証された。
エアロゾルモニタリング装置の設計と開発坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
no journal, ,
燃料デブリの切断で発生するエアロゾルは吸入したときの内部被ばく影響が大きいため、作業状況の把握や周辺への迅速な情報提供の観点から、作業場所近傍の「その場」での濃度モニタリングが重要である。しかし、1F-PCV内の過酷(高湿度、高線量)環境で高濃度のエアロゾル測定について、従来型線用ダストモニタ(ろ紙集塵・半導体検出器による測定)では、高湿度の影響による検出器誤作動、ろ紙使用に伴う技術的課題(目詰まり・ろ紙交換の困難さ)、濃度測定レンジ(上限)の制限、/線による誤計数等の課題があり、その適用は難しい。本発表では、上述1F過酷環境下におけるエアロゾルの「その場」モニタリングを目的として開発中のIn-situ Alpha Air Monitor (IAAM)の設計と開発について報告する。
, and radiation sources discrimination software using a 2d-imaging radiation detectorLaffolley, H.; 坪田 陽一; 辻 智也; 本田 文弥; 二田 郁子; 菊池 里玖
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃止措置に向けた取り組みを支援するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性試料中のアルファ線源、ベータ線源、ガンマ線源を正確に弁別するためのTRACEソフトウェアを開発している。この技術は、市販の2次元イメージング半導体放射線センサーであるMiniPIXを利用し、そのピクセルマトリクス内での放射線相互作用の画像と、付与エネルギーの定量化の両方を利用する。TRACEは、放射線イベントによって生成されるピクセルクラスターのエネルギーと形状に対する機械学習により、MiniPIXからのデータを分析する。アルファ粒子は付与エネルギーが高い、ガンマ粒子はほぼ点状の飛跡、ベータ粒子はクラスター形状となるなど、これらの特徴量を抽出し、放射線の種類ごとのエネルギースペクトル二次元マッピングを提供する。TRACEの主要な構成要素は機械学習アルゴリズムであり、Co-60、Sr-90、Cs-137、Am-241など、福島からの試料との関連性から選ばれた標準線源から取得されたデータを用いて訓練した。今後は、XYZ電動ステージとの統合が計画されており、データ取得の自動化、効率向上、放射性試料や非平面試料の取り扱いの容易化、および取得時間のリアルタイム調整を可能にすることを目指す。
辻 智也; 古渡 意彦*; 片岡 憲昭*; 谷村 嘉彦; 本田 文弥
no journal, ,
X線透過法による非破壊検査は、コンクリート内部の鉄筋や電線管などの埋設物を非破壊で確認できるため、建築現場で広く利用されており、X線を使用する管理区域では被ばく管理の一環としてサーベイメータによる線量当量率の測定が行われている。非破壊検査においては、作業者の被ばくの主因としてコンクリート等で散乱しエネルギーが変化したX線が考えられ、これが測定結果に影響を与える可能性がある。本研究ではX線透過法を模擬した作業場における光子フルエンススペクトル及び線量当量率を実測し、被ばく管理に係る測定上の注意点を抽出した。
線ダストモニタの開発と現場実証坪田 陽一; Laffolley, H.; 辻 智也; 本田 文弥; 中村 博樹; 鈴木 政浩
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福島第一原子力発電所(1F)等の高線量環境下における放射性ダストの遠隔監視は、廃炉作業の安全確保に不可欠である。原子力機構では、遠隔ダスト測定機器として「DICAS-OS」を試作した。四足歩行ロボットへの搭載を前提に、機器を軽量化(約3kg)し、半導体ピクセル検出器を用いた線ダストモニタや補助測定装置(粒子センサ、超音波式風向風速計)を搭載し、遠隔での一元的なダスト情報の連続監視を可能にする。しかし遮蔽体フリー設計であるため、高い空間線量が測定ノイズとなる。そこでこの問題を解決する機械学習システム「DICAS-ML」を開発した。半導体ピクセル検出器で捉えた放射線の飛跡データの特徴に基づき、LightGBMアルゴリズムで線を弁別し、空間線量の影響を減算することでダストの放射能を正確に評価可能である。両システムの組み合わせにより、2025年1月に1F 3号機原子炉建屋内の空気中放射性物質濃度と風向風速等の実証測定に成功し、その有効性を確認した。
木名瀬 栄; 本田 文弥*
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本研究では、平成24年度から平成26年度までに原子力機構が開発した空間線量率の分布状況変化モデルを応用し、空間線量率の初期分布推定手法を開発した。福島事故3ヶ月後の福島第一原子力発電所から80km圏内の空間線量率分布の推定結果は、実測結果(平成23年6月に実施した走行サーベイ結果)と係数2程度で一致した。本初期分布推定手法において炉内インベントリ計算や実測による核種組成比を適切に用いることにより、簡便に事故初期(事故3ヶ月後まで)の空間線量率分布を推定することが可能である。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島第一原子力発電所事故初期時の外部被ばく(グランドシャインによる)線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、原子力機構が開発したウェザリング効果を反映する分布状況変化モデルを用いて、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故3ヶ月後までの空間線量率分布を推定した。本手法による推定結果は、空間線量率の実測結果と係数3程度で一致し、事故初期時の外部被ばく線量の推計評価に有用と考える。
本田 文弥; 磯崎 航平; 生天目 聖
no journal, ,
管理区域内での作業において空気汚染が発生し、複数人の身体汚染が発生した場合、内部被ばく防止の観点から迅速な除染が必要である。本研究では、従来よりも迅速な新しい除染方法および汚染拡大防止方法として吸引除染等を検討した。
ダストモニタの要素技術開発坪田 陽一; 吉田 将冬; 本田 文弥; 床次 眞司*; 中川 貴博; 川崎 位
no journal, ,
「その場」における空気中放射性物質濃度のリアルタイム測定を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平流路内の粒子濃度を直接計測するダストモニタを試作し、性能評価を実施した。試作機は高湿度環境で動作し、従来のSSBDを用いた機器の10倍以上の計数率を測定可能であった。
