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論文

Performance analysis of fusion nuclear-data benchmark experiments for light to heavy materials in MeV energy region with a neutron spectrum shifter

村田 勲*; 太田 雅之*; 宮丸 広幸*; 近藤 恵太郎; 吉田 茂生*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1127 - 1130, 2011/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.43(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉候補材料の開発のために核データは不可欠であるが、MeVエネルギー領域の核データのベンチマークは現在でも十分ではない。本研究では、14MeV中性子源を使用した実験におけるMeVエネルギー領域の核データベンチマーク性能を計算で調べた。解析は軽核から重核までの元素を対象として系統的に実施した。その結果、従来のベンチマーク実験は、中性子スペクトルについては十分MeVエネルギー領域の核データベンチマークに有効であったことが確認された。一方、$$gamma$$線については、従来のベンチマーク実験は十分ではなく、スペクトルシフターの使用が有効であることがわかった。シフターの材質としてはベリリウムが最も効果的であった。これまで、モンテカルロ計算における最後の衝突の直前のスペクトルのみを考慮して性能評価を行ってきたが、今回はこれが適切かどうかを調べた。その結果、最後の衝突だけではなく、それ以前の衝突も等しく考慮に入れられるべきであることがわかった。

論文

Measurement of reaction rates in Li/V-alloy assembly with 14 MeV neutron irradiation

田中 照也*; 佐藤 聡; 近藤 恵太郎; 落合 謙太郎; 村田 勲*; 高倉 耕祐; 佐藤 文信*; 加田 渉*; 飯田 敏行*; 今野 力; et al.

Fusion Science and Technology, 60(2), p.681 - 686, 2011/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Nuclear Science & Technology)

Li/V合金ブランケット設計における核計算精度を調べるため、内部に5cm厚のV合金層を設けた46$$times$$51$$times$$51cm$$^3$$の固体Liブロック体系に対する14MeV中性子照射実験を実施した。体系内にはNb, Ni, In, Au箔、及び$$^6$$Li濃縮($$^6$$Li: 95.5%), $$^7$$Li濃縮($$^7$$Li: 99.9%)Li$$_2$$CO$$_3$$ペレットを設置し、$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{rm 92m}$$Nb, $$^{58}$$Ni(n,p)$$^{58}$$Co, $$^{115}$$In(n,n')$$^{rm 115m}$$In, $$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au反応の反応率とトリチウム生成率を測定した。測定結果はMCNP5, JENDL-3.3, JENDL/D-99を用いた中性子輸送,反応率計算結果と比較した。Nb, Ni, In箔の反応率についての比較は、高速中性子輸送に関しておおむね10%以内で実験と計算が一致していることを示した。Au箔の反応率についてはV合金層表面において15%程度計算値が過小となり、過去に指摘されているVの4keV付近の弾性散乱断面積の問題に起因している可能性がある。トリチウム生成率については$$^6$$Li濃縮,$$^7$$Li濃縮Li$$_2$$CO$$_3$$ペレットで各々、2-8%及び1-4%で計算値と実験値は一致した。

論文

Preliminary spectrum shifter design for intermediate energy nuclear data benchmark experiments with DT neutrons

太田 雅之*; 近藤 恵太郎; 松中 允亨*; 宮丸 広幸*; 村田 勲*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1446 - 1449, 2009/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.15(Nuclear Science & Technology)

原子力機構のFNS施設では、核融合炉の核設計に必要な評価済み核データライブラリの精度検証のため、核融合炉の構造材や先進ブランケット材に対してこれまで多くのDT中性子による積分ベンチマーク実験が実施されてきた。本研究では、数MeV領域の中性子誘起の核データのベンチマークを効率よく行うため、ベンチマーク実験の試料と中性子源との間に「スペクトルシフター」となる散乱体を挿入して、試料に入射するDT中性子を減速させることを検討した。スペクトルシフターの効果を見積もるため、FNSでの実験条件において漏洩中性子と$$gamma$$線に占める14MeV中性子の寄与の割合を、改造したMCNP-4Cコードを用いて計算した。計算ではLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$を試料とし、スペクトルシフターにBe, LiD, D$$_{2}$$Oを用いた。計算の結果、スペクトルシフターとしてはBeが優れており、14MeV中性子の寄与は試料やスペクトルシフターの大きさや種類に依存することがわかった。特に、Beのスペクトルシフターは漏洩2次$$gamma$$線ベンチマーク実験に効果的であることがわかった。

論文

Surface wave on high speed liquid lithium flow for IFMIF

近藤 浩夫*; 藤里 敦史*; 山岡 信夫*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 飯田 敏行*; 中村 博雄; 井田 瑞穂*; 松下 出*; 室賀 健夫*; et al.

Fusion Engineering and Design, 75-79, p.865 - 869, 2005/11

 被引用回数:20 パーセンタイル:79.69(Nuclear Science & Technology)

高速リチウム流の自由表面挙動を解明するため、大阪大学リチウムループにてIFMIFの約1/2.5のサイズの絞りノズルを用いて流速2.5$$sim$$14.0m/sの水平流れを生成し、CCDカメラと高速ビデオカメラにて自由表面を記録した。通常、実験は0.15MPaのAr雰囲気で実施され、ノズル出口付近では、流速5$$sim$$7m/sで波長1$$sim$$2mmの2次元波が現れ、流速の増加とともに短波長となった。このときのリチウム流表面の輝度の時間変化の主たる周波数成分は2000$$sim$$3000Hzであった。今回リチウム表面に現れた2次元波は水実験で報告されたものに似ていたが、波長は約1/2であった。さらに、本研究ではリチウムと水の表面張力や密度の違いによる表面波挙動への影響を理論に基づき論じ、IFMIFターゲットでの表面波挙動と照射領域への影響を予測した。

論文

High speed lithium flow experiments for IFMIF target

近藤 浩夫*; 藤里 敦史*; 山岡 信夫*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 佐藤 文信*; 飯田 敏行*; 堀池 寛*; 松下 出*; 井田 瑞穂*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part1), p.208 - 212, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.05(Materials Science, Multidisciplinary)

本論文では、IFMIFターゲット流の挙動を研究するための模擬実験においてリチウム流の自由表面に現れた航跡に焦点を当て、理論との比較を交えて論じた。航跡の形状は、静止水面上を等速度で移動する点状擾乱からの航跡の形状として予測されたものとよく一致した。本実験での航跡の発生源はノズル出口に付着したリチウム化合物及びノズル出口と側面壁との角である。後者による航跡はIFMIFターゲットでも発生し得るものの、重陽子ビームの照射領域にまで達することがないことを明らかにした。

論文

Leaching behavior of simulated bituminized radioactive waste form under deep geological conditions

中山 真一; 飯田 芳久; 永野 哲志; 秋元 利之

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(4), p.227 - 237, 2003/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:61.24(Nuclear Science & Technology)

ビチューメン放射性廃棄物固化体の地層処分の性能評価に必要な浸出データを得るために、小規模模擬固化体を用いて、地下深部に特有な低酸素濃度条件を中心に浸出挙動を調べた。浸漬液は、セメント接触地下水を模擬するためのアルカリ性水溶液,処分場の沿岸立地を想定した塩水、及び標準としての純水である。NaやCsなど溶解性成分の浸出は膨張したビチューメン固化体内部での拡散に支配され、またBaやNpなど難溶性成分の浸出は、固化体の浸出程度とともに、それらの難溶性成分を含む化合物の溶解度によって抑制された。Npのように酸化還元性環境の変化に敏感な元素の浸出は、大気下のような酸化性雰囲気と地下深部のような還元性雰囲気とでは、存在する安定化合物の化学的特性の違いを反映して、明らかに異なる浸出挙動を示した。

論文

Water jet flow simulation and lithium free surface flow experiments for the IFMIF target

井田 瑞穂*; 堀池 寛*; 秋場 真人; 江里 幸一郎; 飯田 敏行*; 井上 正二*; 宮本 斉児*; 室賀 健夫*; 中村 秀夫; 中村 弘史*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part2), p.1686 - 1690, 2002/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.97(Materials Science, Multidisciplinary)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットの要素技術確証の一環として、水流による模擬実験を実施した。水流れの表面波挙動の上流ノズル内壁の表面粗さ依存性(6.3,100$$mu$$m)と流れ表面雰囲気の圧力依存性(1,0.15atm)を調べた。その結果、表面波成長に与える影響はノズル内壁の表面粗さが支配的であり、100$$mu$$mの粗さのノズルでは10m/s以上の高い流速で流れ表面の乱れが顕著になることが判明した。この結果をノズルの設計,製作に反映したLi流れ実験を、大阪大学のLiループで計画中である。この実験は、15m/sの流速及び真空雰囲気の条件で実施する予定である。なお本発表では以上の結果に加えて、Li流れ表面の不安定性,表面からのLi蒸発,Li流れによるノズルの腐食と浸食,電磁ポンプでのキャビテーションの解析等に関しても発表する。

報告書

核融合炉用無機絶縁ケーブルの中性子照射効果に関する研究(委託研究)

飯田 敏行*; 田中 照也*; 佐藤 文信*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

JAERI-Tech 2002-077, 38 Pages, 2002/09

JAERI-Tech-2002-077.pdf:2.7MB

核融合診断系の設計のために、中性子照射下における電気絶縁材料の過渡的な特性低下の問題が注目されている。本研究では、酸化マグネシウムを絶縁体とした同軸型無機絶縁(MI)ケーブルの14MeV中性子照射下における電気的特性の変化について調べている。14MeV中性子照射実験は日本原子力研究所FNS施設において実施した。MIケーブルの芯線-シース間の漏れ電流の変化を中性子誘起伝導の効果として測定した。中性子誘起電流は芯線-シース間電圧及び中性子フラックスにほぼ比例して増加した。また、中性子フラックスが大きく変化する時に大きな誘起電流が過渡的に発生することや、芯線とシースが同電位である場合にも誘起電流が生ずることを観測した。これらの現象は、ケーブル絶縁層内に電荷蓄積が起こっていることやそれに伴う分極効果が複雑にケーブルの電気伝導特性に影響していることを示唆している。また、放射線誘起伝導の機構を調べるために行った$$gamma$$線照射実験及びパルスX線照射実験の結果と若干の考察を述べる。

論文

Diamond radiation detector made of an nultrahigh-purity type IIa diamond crystal grown by high-pressure and high-temperature synthesis

田中 照也; 金子 純一; 竹内 大輔*; 角谷 均*; 片桐 政樹; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*; 大串 秀世*

Review of Scientific Instruments, 72(2), p.1406 - 1410, 2001/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:44.76(Instruments & Instrumentation)

従来の高純度IIa型ダイヤモンド放射線検出器では、結晶中の不純物に起因する電荷キャリアの捕獲が問題となっていた。そこで今回、窒素不純物を従来の1/10(0.1ppm)に低減した高圧高温合成超高純度IIa型ダイヤモンド結晶を用いてダイヤモンド放射線検出器を製作した。正孔のドリフトが信号形成の主体となる条件で測定した5.486MeV$$alpha$$線のエネルギースペクトル中に複数のピークが観測された。このことは、結晶中に特性の異なる複数の領域が存在していることを示す。そのうちの一つのピークは、従来の高純度IIa型ダイヤモンド検出器と比較して、370nmの紫外光照射の影響を受けにくかったことから、結晶の一部分は不純物の影響が少なく、検出器製作に適した特性を持っている可能性が高い。

論文

High-temperature operation of a radiation detector made of a type IIa diamond single crystal synthesized by a HP/HT method

谷村 嘉彦; 金子 純一; 片桐 政樹; 池田 裕二郎; 西谷 健夫; 竹内 浩; 飯田 敏行*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 443(2-3), p.325 - 330, 2000/04

 被引用回数:32 パーセンタイル:88.17(Instruments & Instrumentation)

高温高圧合成法によってつくられた高純度IIa型単結晶ダイヤモンドをもちいた放射線検出器を196$$^{circ}C$$までの高温環境下で動作させた。高温環境下で顕著化する漏れ電流を抑制するため、ショットキー電極とオーミック電極からなる表面障壁型構造をTiをもちいて実現した。I-V特性を25~200$$^{circ}C$$までの温度範囲で測定した結果、検出器は整流性を示し、高温環境下においても測定に必要な高電圧を検出器に印加可能であることがわかった。$$^{241}$$Amからの5.486MeV$$alpha$$線を測定した結果、人工ダイヤモンド放射線検出器が150$$^{circ}C$$程度の高温環境下でもエネルギースペクトロメータとして動作することを確認した。また検出器温度25$$^{circ}C$$で測定された5.486MeV$$alpha$$スペクトルと比較して、68$$^{circ}C$$で測定されたスペクトルはピーク位置が高エネルギー側にシフトし、エネルギー分解能も向上した。これは電荷キャリアである正孔に対する捕獲-再放出温度が温度上昇によって抑制され、電荷収集率が改善された結果である。また検出器温度が150$$^{circ}C$$をこえると電荷損失が顕著になり、196$$^{circ}C$$では分極現象によって測定を継続することができなかった。

論文

Leaching tests of simulated COGEMA bituminized waste form

中山 真一; 秋元 利之; 飯田 芳久; 永野 哲志

Proceedings of International Conference on Scientific Research on the Back-end of the Fuel Cycle for the 21st Century (ATALANTE 2000) (Internet), 4 Pages, 2000/00

仏COGEMA社から返還されるビチューメン固化体は、我が国で地層処分されることが考えられており、安全評価のために固化体性能に関するデータが必要である。実験室規模の模擬COGEMAビチューメン固化体を作製し、深部地下を模擬した低酸素濃度環境下及び対照試験としての大気条件下で、25$$^{circ}C$$または45$$^{circ}C$$において、100日間以上の浸出試験を行った。大気条件下では、イオン交換水中に比べCa(CH)$$_{2}$$水溶液(アルカリ環境を模擬)中で浸出が抑制された。この原因は、大気中のCO$$_{2}$$ガスがCaと結合して生成した難溶性固化体CaCO$$_{3}$$が固化体表面を被覆するためだと思われ、CO$$_{2}$$ガスを含まない低酸素条件下ではこのような抑制は認められなかった。浸漬液中におけるNp濃度は浸漬液の種類によって異なったものの、大気下・低酸素濃度下の違いは現れなかった。Npが固化体作製時の価数を維持しているためと思われる。

口頭

Li/V合金模擬体系内の反応率及びトリチウム生成率測定

田中 照也*; 室賀 健夫*; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 近藤 恵太郎; 今野 力; 加田 渉*; 佐藤 文信*; 村田 勲*; et al.

no journal, , 

液体Li冷却核融合ブランケットのニュートロニクス設計における計算精度を検証するために、Li/V(バナジウム)合金模擬体系に対する14MeV中性子照射実験を原子力機構・FNS施設において実施した。模擬体系は金属Liブロックを用いて45$$times$$50$$times$$50cm$$^{3}$$の寸法に構築し、模擬体系内部の前面から15cmの位置に23$$times$$24$$times$$5cm$$^{3}$$のV合金層を設けた。また、模擬体系の中心軸上には直径20mmの貫通孔を設け、小型リチウムガラスシンチレーション検出器を挿入して、$$^{6}$$Liからのトリチウム生成率分布を測定した。得られたトリチウム生成率分布はV合金層近傍において増加しており、これは、V合金の弾性・非弾性散乱による中性子の減速,反射及び(n, 2n)反応に起因すると考えられる。また、模擬体系の中心軸上にNb, Ni, In, Au箔を設置した中性子照射を行い、反応率の測定も行った。講演会では、MCNP5コードとJENDL-3.3ライブラリーを用いた計算結果との比較についても報告する。

口頭

PET-Optical Imagingによるマルチモダリティイメージングの有用性

飯田 靖彦*; Paudyal, P.*; 吉岡 弘樹*; 富永 英之*; 花岡 宏史*; Zhang, S.*; 穂坂 正博*; 竹内 利行*; 飛田 成史*; 渡辺 智; et al.

no journal, , 

本研究では、PET及び蛍光イメージングを組合せたマルチモダリティの有用性について検討するために、分子内に、放射性核種(RI)標識部位と蛍光標識部位を有するProbeを作製し、各々の画像を直接比較することで両者から得られる情報の同一性,画像の特徴を明らかにすることを目的とした。RI及び蛍光色素で標識するprobeは、CD20を抗原とする抗体:NuB2を用い、$$^{64}$$Cu及び蛍光色素を標識したNuB2をマウスに投与し、24時間後にPET及び蛍光撮像を行った。蛍光イメージングは体表面付近しか検出できないため、PET画像とは異なる画像を得る結果となったが、皮下に移植した腫瘍の評価には有用であると考えられる。マルチモダリティは各々の長所を組合せて利用することを可能とし、有用な情報をもたらすことが期待できる。

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