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論文

Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素LX線分光分析

前田 亮*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 高崎 浩司; 中村 圭佑; 青木 克憲; 満田 和久*; 田中 啓一*

no journal, , 

核燃料取扱施設における、プルトニウム等の超ウラン元素の計測を目的として、超ウラン元素から放出されるLX線を対象としたTES型マイクロカロリーメータを開発した。TES型マイクロカロリーメータは数百mKの極低温環境にて動作するエネルギー分散型のX線検出器であり、従来の半導体検出器と比較して非常に高いエネルギー分解能を持つ。開発したTES型マイクロカロリーメータを用いて、プルトニウム線源を用いたLX線スペクトル計測実験を行った。その結果、約70eVのエネルギー分解能でプルトニウムから放出されるLX線のスペクトルが得られた。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素から放出されるLX線スペクトル計測

中村 圭佑; 前田 亮*; 青木 克憲; 安宗 貴志; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 満田 和久*; 田中 啓一*

no journal, , 

Pu等のTRU核種の内部被ばく評価のための、当該核種から放出されるLX線を測定する代表的な非破壊測定の方法としては、半導体検出器を用いたX線スペクトロメトリーがある。しかし$$^{241}$$Puの子孫核種である$$^{241}$$AmのLX線とエネルギーが近接していることから、正確な測定が困難となる。主用なLX線の弁別のためにはエネルギー分解能で約100eVの性能が要求される。近年、高いエネルギー分解能を有する検出器として、超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータが注目されている。TES型マイクロカロリーメータは、超伝導から常伝導へと遷移する時に発生する急激な抵抗変化を利用した検出器であり、極低温環境において動作させる。TES型マイクロカロリーメータをTRUのLX線計測に適用することで、より正確なTRUの非破壊測定が期待できる。今回、TES型マイクロカロリーメータを用いたTRUから放出されるLX線の分別性の評価を目的として、TRU核種のLX線計測実験を実施したのでその成果について報告する。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素LX線スペクトル高精度分光分析に係る研究

中村 圭佑; 青木 克憲; 高崎 浩司; 前田 亮*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 満田 和久*; 田中 啓一*

no journal, , 

超ウラン元素(TRU)の非破壊測定法の開発を目的としてTRUから放出されるLX線を対象とした分光分析実験を行った。分光分析には高分解能検出器であるTES型マイクロカロリーメータを用い、線源にはTRUとしてPu-238,239及びAm-241を使用した。実験は原子力機構核燃料サイクル工学研究所内で行い、エネルギー分解能約40eVにてTRU核種から放出されるLX線データを取得した。

口頭

Development of a microcalorimeter for measurement of L X-rays emitted from transuranium elements

中村 圭佑; 前田 亮; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 高崎 浩司; 満田 和久*

no journal, , 

超伝導相転移端温度計型マイクロカロリーメータはその優れたエネルギー分解能の故に、多くの研究がなされている。本研究では、超ウラン元素から放出されるLX線を測定するために、4ピクセルTES型マイクロカロリーメータを開発した。各TESは120nmのAuと50nmのTiの二層薄膜構造となっており、超伝導転移温度は約130mKである。各TESに上には5$$mu$$厚のAu吸収体が配置されており、これにより、対象とするLX線(10-30keV)に対して35-80%の吸収効率を有する。開発した4ピクセルTES型マイクロカロリーメータを用いて、Pu-238、Pu-239及びAm-241から放出されるLX線の照射実験を行った。その結果、半値幅約40eVという高いエネルギー分解能にてLX線エネルギースペクトルを取得することに成功した。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素LX線スペクトル測定

中村 圭佑; 前田 亮; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 満田 和久*

no journal, , 

超ウラン元素から放出されるLX線は、微細なエネルギー成分を有しているため、その放出率を精度よく測定することが困難である。これらのLX線を正確に測定することは、核燃料物質を取り扱う施設における放射線管理や核物質管理において核種の定性、定量を行う上で有益な情報となり得る。本研究では、TESマイクロカロリーメータを用いて、超ウラン元素から放出されるLX線スペクトルの高分解能測定を試みた。講演では超ウラン元素のひとつであるCm-244から放出されるLX線スペクトルとその解析の詳細について述べる。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素LX線分光分析

中村 圭佑; 杉本 哲也*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 満田 和久*

no journal, , 

超ウラン元素(TRU)の非破壊測定法の開発を目的としてTRUから放出されるLX線を対象とした分光分析実験を行った。分光分析には高分解能検出器であるTES型マイクロカロリーメータを用い、線源にはTRUであるNp-237を使用した。実験の結果、高分解能エネルギースペクトルが得られた。発表では、TES型マイクロカロリーメータによって得られたLX線スペクトルの解析結果について報告する。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素の高精度分光分析

中村 圭佑; 杉本 哲也*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 満田 和久*

no journal, , 

超ウラン元素から放出されるLX線測定用の超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータについて、主要な超ウラン元素から放出されるLX線測定実験を行った。得られたLX線エネルギースペクトルより分光分析に十分な性能(エネルギー分解能)を有していることを確認した。

口頭

TES型マイクロカロリーメータの放射線計測設備への応用の検討

中村 圭佑; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 森下 祐樹; 高崎 浩司

no journal, , 

TES型マイクロカロリーメータは非常に高いエネルギー分解能を有するエネルギー分散型X線検出器である。TES型マイクロカロリーメータの高いエネルギー分解能は核燃料物質や超ウラン元素から放出されるLX線分光分析に有効であることが期待される。発表者は、TES型マイクロカロリーメータの核燃料物質測定への応用について研究を行ってきた。これまでの研究成果を基に、核燃料物質測定用TES型マイクロカロリーメータの性能評価を行い、実用化に向けた検討として、内部被ばく評価用の放射線計測設備である肺モニタ及び傷モニタへの応用についての評価を行った。

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