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論文

Application of neutron imaging plate and neutron CT methods on nuclear fuels and materials

安田 良; 松林 政仁; 仲田 祐仁; 原田 克也; 天野 英俊; 笹島 文雄; 西 雅裕; 堀口 洋二

IEEE Transactions on Nuclear Science, 52(1), p.313 - 316, 2005/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:65.49(Engineering, Electrical & Electronic)

本稿では、中性子イメージングプレート(IP)法及び中性子断層法など先進的な中性子ラジオグラフィ法を核燃料に適用した結果について報告する。試験は、JRR-3Mの中性子ラジオグラフィ第二撮影室TNRF-2において行った。試験に用いた燃料ピンは、形状・寸法及び濃縮度が制御・調整されたペレットを装荷している。中性子IP法では、燃料ピンの透過像を撮影し、CT法では、断面像を取得した。試験の結果、IP法・CT法ともに燃料ピン内のペレットの良好な画像を取得できた。

報告書

JRR-4熱外中性子ビームの${it in vitro}$生物学的効果; フリービーム条件並びにファントム条件での測定(協力研究)

山本 哲哉*; 山本 和喜; 松村 明*; 熊田 博明; 岸 敏明; 堀 直彦; 鳥居 義也; 堀口 洋二; 能勢 忠男*

JAERI-Research 2002-011, 56 Pages, 2002/05

JAERI-Research-2002-011.pdf:3.17MB

本研究では、JRR-4熱外中性子ビームに対する放射線生物学的評価によりその特性を明らかにし、熱外中性子ビームによる開頭BNCTに向けた課題と方向性について検討する。熱外中性子ビームについて、フリービーム条件と水ファントム条件での物理線量測定並びに${it in vitro}$生存率測定を行い、BNCTにおける各線量成分(速中性子線量,窒素線量,$$gamma$$線量,ホウ素線量)とそれぞれの生物学的効果比(RBE$$_{neutron}$$,RBE$$_{beam}$$,CBE$$_{boron}$$)を算出し、混合中性子ビーム及び従来の熱中性子線主体の熱中性子ビームと比較した。ホウ素線量に対する生物学的効果比CBE$$_{boron}$$では、ホウ素化合物による違いも検討に加えた。フリービーム条件では、$$^{10}$$B存在・非存在下の全ての細胞生存率測定において、同一物理線量に対して熱外中性子ビームで最も高い細胞致死効果を認めた。JRR-4熱外中性子ビーム,熱中性子ビームI、熱中性子ビームIIのそれぞれに対するビーム単独RBE$$_{beam}$$値は1.22$$pm$$0.16,1.23$$pm$$0.16,1.21$$pm$$0.16,RBE$$_{neutron}$$値は2.50$$pm$$0.32,2.34$$pm$$0.30,2.08$$pm$$0.28,CBE$$_{boron}$$値は3.99$$pm$$0.24,3.04$$pm$$0.19,1.43$$pm$$0.08であった。本研究で示したRBEの実験的決定法は異なるBNCT臨床研究間の中性子ビーム比較に応用できる。

報告書

JRR-3高性能冷中性子源装置の検討

熊井 敏夫; Liem, P. H.*; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2002-023, 49 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-023.pdf:2.1MB

冷中性子束を増加するために、冷中性子源装置(CNS)の減速材容器(セル)の高効率化を検討してる。高効率化では、冷中性子束の発生に影響するセルの形状,寸法,材料等のパラメータを組み合わせたケースについて、高い冷中性子束のセルを求めるサーベイ計算をMCNPを用いて行った。また、冷中性子束の大きなセルについて製作性,設置性,運転性等も考慮して、その基本仕様を検討した。この結果、現状比約2倍の冷中性子束が得られる船底形セルのモデルを得た。このモデルでは、既存水筒形セルの液体水素厚さを50mmから25mmに、材料をステンレス鋼厚さ0.8mmからアルミニウム合金厚さ1.0mmに、冷中性子取出面形状を凸から凹に変える等の変更を行っている。今後、船底形セルのJRR-3への適用にあたっては使用条件下における核発熱・温度解析,熱流動実験等を予定している。

報告書

中性子ラジオグラフィによる照射済燃料・材料の非破壊試験法の開発,3; 中性子イメージングプレート法及びCT法による未照射燃料ピンの撮影

安田 良; 松林 政仁; 仲田 祐仁; 原田 克也; 天野 英俊; 安藤 均*; 笹島 文雄; 西 雅裕; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2002-001, 23 Pages, 2002/02

JAERI-Tech-2002-001.pdf:3.79MB

日本原子力研究所ホット試験室では、照射済燃料・材料中のクラック,形状変化及び水素化物等の欠陥・組成分布等を調べる非破壊検査法として中性子ラジオグラフィの有効性に着目し、中性子イメージングプレート法(IP法)や中性子断層撮影法(CT法)等を用いた先進的な中性子ラジオグラフィ技術の照射後試験(PIE)への適用を検討している。IP法及びCT法を核燃料に応用した例は少ないため、照射後試験への適用を検討するための基礎データの収集を必要としている。本稿では、基礎データ収集を目的として行った未照射燃料ピンを用いた中性子ラジオグラフィ試験の結果について報告する。試験は、JRR-3Mの中性子ラジオグラフィ装置TNRF-2において行った。中性子イメージングプレート法は、燃料ピンの透過像を撮影し、CT法では、燃料ピンの断面画像データを取得した。試験に用いた燃料ピンは、寸法,形状及び濃縮度の異なる複数の燃料ペレットが装荷されており、画像上及び画像解析処理によりそれらの相違を評価した。試験の結果、中性子イメージングプレート法においては、ペレットの形状,ペレット間の寸法の相違及びペレット間の濃縮度の相違が、画像上から確認され、CT法においても、ペレットの断面形状を示す良好な画像が得られた。

論文

Present status and future prospect of JRR-3 and JRR-4

桜井 文雄; 堀口 洋二; 小林 晋昇; 高柳 政二

Physica B; Condensed Matter, 311(1-2), p.7 - 13, 2002/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:39.68(Physics, Condensed Matter)

JRR-3は1985-1990年において、利用ニーズに対応するため大改造され、その後中性子ビーム実験を中心に利用されている。さらに、使用済み燃料発生の抑制のためのシリサイド燃料化を1999年に実施した。また、ビーム利用要求の増大に対応するために、熱中性子ビーム導管のスーパーミラー化を1998年から実施している。JRR-4においては、1996-1998年において、低濃縮シリサイド燃料化,原子炉施設の更新,医療照射設備の新設等を実施した。JRR-3の将来計画としては、連続中性子ビームの特徴を考慮し、物質・生命科学を中心とした中性子利用研究の一層の推進を図るための設備の整備を進め、大陽子加速器との相補的利用を図る。JRR-4については、医療設備を中心に利用促進を図る。

論文

JRR-4 Medical irradiation facility

鳥居 義也; 山本 和喜; 堀 直彦; 熊田 博明; 堀口 洋二

JAERI-Conf 2001-017, p.352 - 356, 2001/11

JRR-4は低濃縮ウラン燃料への転換のために改造工事を行い、その際新たにBNCT用の中性子ビーム設備を設置した。BNCTは腫瘍細胞に選択的に集積するボロン薬剤をあらかじめ患者に注入した状態で中性子照射を行い、B-10の核反応で生じる高エネルギーの荷電粒子($$alpha$$線とLi粒子)により腫瘍細胞を破壊するものである。このため適切な照射を実施するためには、腫瘍に集積したボロン濃度(血液中のボロン濃度にほぼ等しい)及び熱中性子束を正確に把握する必要がある。JRR-4におけるBNCTにおいては、ボロン濃度を即発$$gamma$$線分析により、熱中性子束を金の放射化法により測定している。即発$$gamma$$線分析には、JRR-4に整備した垂直型の中性子導管を利用した即発ガンマ線分析装置を用い、金の放射化量測定には$$beta$$-$$gamma$$同時計数装置を用いている。JRR-4 BNCT照射設備の概要及びこれらの測定の状況について報告する。

論文

Development of computational dosimetry system and measurement of dose distribution in water head phantom for BNCT in JAERI

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 山本 哲也*; 中川 義信*; 堀口 洋二

JAERI-Conf 2001-017, p.357 - 362, 2001/11

JRR-4の医療照射設備により、熱外中性子によるBNCTを実施することが可能となった。この熱外中性子によるBNCTの実施においては、頭部内の照射線量をシミュレーションにより評価し、事前に治療計画を作成する必要がある。現在原研では、MCNPにより頭部内の照射線量を評価し、治療計画を作成するためのソフトウェアであるBNCT線量評価システムを開発している。また頭部内の照射線量分布を正確に把握するため、頭部水ファントムを用いた実験を行い、頭部内の熱中性子束及び$$gamma$$線量の分布測定を行った。この実験より得られたデータは、現在行われているBNCTでの患者頭部内の照射線量評価に用いるとともに、線量評価システムの精度向上のための検証にも適用することができる。

報告書

腫瘍細胞を用いたJRR-4中性子ビームの評価(協力研究)

山本 和喜; 山本 哲哉*; 熊田 博明; 鳥居 義也; 岸 敏明; 松村 明*; 能勢 忠男*; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2001-017, 38 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-017.pdf:2.5MB

中性子ビーム線質の効果を観察するために、筑波大学と協力して、放射線感受性の異なる2種類のガン細胞を用いた細胞照射実験を実施した。使用したファントムは、円筒型のもので、内部に水を満たすことができるものである。培養した細胞懸濁液をウェルプレートに充填し、各モードで同じフルエンスになるよう照射を行った。結果、BSHを含んだ場合、最低生存率が0.001程度まで下がることがわかった。また、熱外中性子ビームが示すフラックス分布に比例し、深さ約2cmのところに最低生存率を示すこともわかった。線量単位についての考察から、熱外混合中性子ビームに対して従来から行ってきたホウ素+窒素線量を用いて整理、評価を行っても、十分対応可能であることを示した。

報告書

JRR-4即発$$gamma$$線分析装置によるBNCT用血液サンプルのホウ素濃度測定

山本 和喜; 岸 敏明; 堀 直彦; 熊田 博明; 鳥居 義也; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2001-016, 34 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-016.pdf:1.56MB

BNCTにおいて、効果的な線量を与えるためには、患部内のホウ素濃度を正確かつ迅速に測定することが必要とされている。即発$$gamma$$線分布装置は$$^{10}$$B濃度測定に対し、高感度、前処理不要などの利点があり、本報告は、JRR-4に新設された即発$$gamma$$線分析装置を用いたホウ素濃度の測定方法について報告する。ボロンのピークは一般に見られるガウス分布の形をとらない。これは$$^{10}$$B(n,$$alpha$$)反応で生成された$$^{7}$$Li核が高速運動中に$$gamma$$線を放出するため、ドップラー効果により真の$$gamma$$線エネルギーよりずれた波長を伴う。このドップラーピークの関係形態を明らかにするとともに、スペクトルデータより非線型最小二乗法を用いてフィッティングするプログラムの開発を行った。本方法で検証された検量線を用いて実際のBNCTが行われた。

報告書

ファントム内の2次元熱中性子束の分布測定と線量分布特性評価

山本 和喜; 熊田 博明; 鳥居 義也; 岸 敏明; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2001-015, 43 Pages, 2001/03

JAERI-Tech-2001-015.pdf:4.95MB

BNCTにおける頭部照射を模擬することを目的に、水ファントム内の2次元熱中性子束分布をJRR-4中性子ビームに対して測定した。熱中性子束の2次元分布測定には金線を用い、これを相互遮蔽効果を避けるために30度ごとにスポーク状に配置した。データの処理には2次元ラグランジュ補間(半径方向,角度)を用いて行った。ファントム内の照射野にVoidを含んでいる場合、深部方向の線量改善に優れた効果があることがわかった。その反面、Void周りに円環状のピーク部分を持った歪んだ分布となっていることがわかった。これらの結果を用いて、BNCT時の線量評価を行い、コリメータの効果、Voidの効果などの線量コントロールについて議論し、照射時間コントロールを加えることで中性子のコントロールができることを示した。

論文

大強度陽子加速器用中性子冷減速材容器の残留応力測定

盛合 敦; 粉川 広行; 山本 和喜; 神永 雅紀; 皆川 宣明; 堀口 洋二

日本材料学会第37回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.35 - 37, 2001/00

原研と高エネルギー加速器研究機構が共同で推し進めている大強度陽子加速器建設計画(統合計画)の、中性子散乱実験施設に設置される中性子減速材容器の残留応力について測定した。本容器は、アルミニウム合金から機械加工によって部品ごとに削出し成形し、溶接によって接合されている。溶接付近の母材は、製造段階のこのような加工や溶接入熱によって導入される残留応力により、材質の機械的変化が著しく劣化することがある。そこで、容器の健全性の確認の一つとして、最近、材料の内部の応力状態を非破壊的で観測ができる方法として注目されている中性子回折法を用いて残留応力測定を行い、その定量的な把握を試みた。その結果、溶接線に比較的近い溶接熱影響を受けやすい位置では、容器材料の室温での引張強さ360MPaより低い、最高で250MPa程度の引張残留応力の状態であることが確認できた。また、この位置から20mmまで離れたところでは、逆に、-100MPa程度の圧縮応力状態であることが確認できた。

論文

The BNCT irradiation facility of JRR-4

鳥居 義也; 山本 和喜; 岸 敏明*; 堀 直彦; 熊田 博明; 堀口 洋二

Proceedings of 9th International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, p.241 - 242, 2000/10

JRR-4は燃料濃縮度低減化のため改造され、併せてホウ素中性子捕捉療法(BNCT)のための医療照射設備が整備された。JRR-4医療照射設備は重水タンクの重水厚さを変更すること及びカドミンシャッタを開閉させることにより熱中性子から熱外中性子までエネルギーを選択できるように設計されている。これらは3つの代表的モードで分類され、それぞれ熱中性子モード1、熱中性子モード2、熱外中性子モードと呼ばれている。このため、これまで行われてきた熱中性子利用BNCTの継続及び深部治療に有効な熱外中性子利用BNCTにも対応できる設備となっている。JRR-4医療照射設備を用いた第1回BNCTは平成11年10月24日に行われ、これを含めて平成11年度中に5例のBNCTが実施された。本発表はこのJRR-4医療照射設備の概要について行うものである。

論文

Status of JRR-4 modification works

中島 照夫; 番場 正男; 舩山 佳郎; 桜井 文雄; 堀口 洋二; 海江田 圭右

Proc. of 6th Meeting of the Int. Group on Research Reactors, p.51 - 56, 1998/00

JRR-4は、軽水減速冷却、濃縮ウランETR型スイミングプール型で熱出力3.5MWである。1965年1月28日臨界以来、1996年1月12日まで幅広い研究者により多くの実験が継続して行われた。JRR-4改造工事は、炉心改造、利用施設設備、原子炉設備の更新のため1996年10月開始した。RERTR計画に従って、新燃料は、形状寸法を変えることなく20%濃縮シリサイド燃料を製作している。利用施設は、BNCTの医療照射施設、短寿命用放射化分析装置、大口径照射装置を設置する。また、計測制御設備更新、原子炉建家改修など多くの工事も行われている。計画は、順調に進められており、1998年7月の再臨界を予定している。

論文

大口径半導体シリコン製造のための均一照射装置の整備

鳥居 義也; 堀口 洋二; 大友 昭敏; 鯉淵 薫; 落合 康明; 重本 雅光; 一色 正彦

UTNL-R-0333, 0, p.9.1 - 9.10, 1996/00

大口径でかつ高品位な電気特性を有する半導体シリコンの製造は、在来法では限界がある。これに対し、原子炉の中性子照射を利用し製造された半導体シリコンは均一度が優れることから、高い電気特性を有し、半導体製造分野において欠くことのできない存在である。これまで、原研研究炉では最大口径4インチの半導体シリコン製造のための照射を実施してきた。しかし、半導体開発の進展に伴いより大口径の照射が望まれた。このためJRR-3M均一照射装置を改造し、口径6インチ長さ60cmのシリコンを3%の均一度で照射できる装置とした。本発表では、改造の概要及び開発した新機構について報告し、特性測定の結果を解説する。

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