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報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS), 3

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 門 一実

JAEA-Technology 2013-050, 39 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2013-050.pdf:3.56MB

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置NWASを開発、実ウラン廃棄物の測定に適用して実績をあげた。廃棄物中ウランアルファ線と共存するフッ素等とのU-234($$alpha$$,n)反応で生じる中性子とU-238自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し、16本のHe-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその成果の一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を記録した。多種多様なマトリックス、ウラン線源物質、広範囲のウラン質量を含有する廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた。その反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理した。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画を推進し、既に装置構築を完了した。これまでの経験の意義と課題を集約し次のステップへの糧とする。

論文

NWAS: パッシブ型ウラン廃棄物測定装置の開発,2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

核物質管理学会(INMM)日本支部第34回年次大会論文集(インターネット), 10 Pages, 2013/10

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、実ウラン廃棄物の測定に着手して実績をあげつつある。廃棄物中ウラン$$alpha$$線と共存するフッ素等との$$^{234}$$U($$alpha$$,n)反応で生じる中性子と$$^{238}$$U自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し16本のヘリウム-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物ドラム缶の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を上げた。多種多様なマトリックス,ウラン線源物質,広範囲のウラン量の廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理する。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画があり、これまでの経験の意義と課題を集約したうえ次のステップへの糧としたい。

論文

ウラン廃棄物ドラム缶のNDA測定の高度化計画; アクティブ中性子測定の導入

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実; 春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊

核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 8 Pages, 2012/10

200リットルドラム缶収納の廃棄物中の全ウランを定量するパッシブ中性子NDA測定装置"NWAS"を開発しフッ素元素を伴う製錬転換施設のウラン廃棄物の測定に活用している。本装置は主としてウランの$$alpha$$線と廃棄中に存在するフッ素元素等との反応で生じる$$^{234}$$U($$alpha$$,n)中性子を16本の$$^{3}$$He比例計数管を用い測定するものである。高感度・高精度の測定を実現できる反面、中性子透過率がドラム缶収納物の種類や密度に影響されるという問題点も内包しているため、いわゆる"unknown objects"に対しては正確な定量が困難となる傾向があった。この課題を解決する手段としてアクティブ測定方法へと改良する検討を進めている。測定体系全体をコンクリート壁で囲い、内部中央に測定対象ドラム缶、一端に中性子発生装置、対向位置に$$^{3}$$He比例計数管を配置する構造とし、ポリエチレンにより減速させた中性子によりドラム缶内部で$$^{235}$$U核分裂を誘発させ二次的に発生する中性子により全ウラン量を定量するものである。事前のシミュレーションにおいて現装置よりも大幅に感度・精度を向上させることが予測され、今後の核燃料物質管理測定実務の効率化に大いに貢献しうることが期待される。

論文

ウラン廃棄物ドラム缶のNDA測定手法改良検討; アクティブ中性子測定法の性能評価

春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊; 在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2012/10

人形峠環境技術センター製錬転換施設では、現在開発しているウラン量定量測定装置(NWAS)の高度化(高精度・高感度化)を目的にパッシブ中性子測定法からアクティブ中性子測定法への変更を検討している。このアクティブ中性子測定法の候補として、短時間で核分裂性ウランの定量化が可能な高速中性子直接問いかけ法を導入する計画である。この手法は、これまでドラム缶廃棄物中の微量の核分裂性物質(U, Pu)をドラム缶内の位置感度差がほとんどない状態で精度よく定量化する目的で開発されたものである。また、この手法はドラム缶廃棄物のウランの定量化のほかに、核テロ対策としての航空手荷物検査装置にも適用研究がなされ、少量核分裂性物質の高速探知(数秒)を実証した実績がある。本報では、本高速中性子直接問いかけ法を人形峠環境技術センターのNWAS用に導入・適用するにあたって、計測システムの設計とその性能をシミュレーションにより評価した結果について報告する。

報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS), 2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

JAEA-Technology 2012-023, 36 Pages, 2012/08

JAEA-Technology-2012-023.pdf:1.54MB

200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定に着手して実績をあげつつあるので、前報で報告した以降の状況について報告する。ウランの$$alpha$$線と廃棄物中に存在するフッ素元素等との反応で生じる$$^{234}$$U($$alpha$$,n)中性子と$$^{238}$$Uの自発核分裂中性子を16本のヘリウム-3($$^{3}$$He)比例計数管を用い測定する。検出器周囲は厚さ100mmのポリエチレンで遮蔽する。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を装荷したモックアップ試験を、対象を拡大して行いそれぞれの条件に対応する較正定数を求め、実際のウラン廃棄物中全ウランの定量評価に用いた。製錬転換施設にはウラン廃棄物が多数保管されており、現在それらの全ウラン定量の作業を着実に進めつつある。実際のウラン廃棄物は内蔵されるマトリックス・嵩密度・収納状態・ウラン量等さまざまな態様を呈し、モックアップ試験で模擬したドラム缶試料とは異なる測定条件となることもある。そこで、幾つかの応用的な評価手法も試み、さまざまな態様のウラン廃棄物に対しても本NWAS測定装置の適用性を確認しつつある。

論文

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

論文

IF$$_{7}$$処理技術の除染性能評価とIF$$_{7}$$製造手法の実証

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

日本原子力学会和文論文誌, 10(3), p.194 - 204, 2011/09

本論文では、IF$$_{7}$$処理技術に関する研究として、IF$$_{7}$$処理条件を設定するまでの検討結果を明らかにするとともに、本実規模実験の結果より、遠心分離機に対するIF$$_{7}$$処理技術の除染性能を評価する。また、IF$$_{7}$$製造技術に関する研究として、IF$$_{7}$$ガス製造条件を設定するまでの検討結果を明らかにするとともに、実規模実験結果からプラント規模でのIF$$_{7}$$製造手法の有効性を実証する。

論文

遠心分離機内部のウラン定量方法の提案とIF$$_{7}$$処理反応生成物の分離・精製性能評価

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

日本原子力学会和文論文誌, 10(3), p.205 - 215, 2011/09

本論文では、付着ウラン計測技術に関する研究として、複雑な内部形状を持つ遠心分離機を対象に、外部から高純度型半導体(Ge)検出器を使用し、ウランから放出される$$gamma$$線を計測することで、遠心分離機内部のウラン付着量を定量する手法を理論的に構築する。また、UF$$_{6}$$とIF$$_{5}$$混合物の分離技術に関する研究として、小規模実験及び実規模実験を実施し、得られた実験データからUF$$_{6}$$とIF$$_{5}$$の混合物からのIF$$_{5}$$分離・精製性能を明らかにする。

報告書

On performance experience and measurements with Ningyo Waste Assay System (NWAS)

在間 直樹; 中島 伸一; 金田 弘司; 門 一実

JAEA-Technology 2010-046, 31 Pages, 2011/02

JAEA-Technology-2010-046.pdf:2.84MB
JAEA-Technology-2010-046(errata).pdf:0.05MB

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用として大口径NaI(Tl)シンチレーション検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、近々人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始する予定である。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

論文

Uranium refining and conversion plant decommissioning project

在間 直樹; 森本 靖之; 杉杖 典岳; 門 一実

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.311 - 320, 2010/10

The uranium refining and conversion plant at Ningyo-toge (URCP) was constructed in 1981 for the purpose of demonstration on refining and conversion processes from yellow cakes to UF$$_{6}$$ via UF$$_{4}$$. Through 20 years, 385 tons of natural uranium of UF$$_{6}$$ and 336 tons of reprocessed uranium of UF$$_{6}$$ had been conducted. The basic policies are the optimization of the labor costs and the minimization of the radioactive wastes. The procedures are followings; (1) monitoring by high sensitivity surveymeters and identificating nuclide by $$gamma$$ ray spectrometry, (2) estimating uranium mass inventory, (3) planning workers distributions including of radiation control staffs, (4) deciding dismantling methods and decontaminating schematically if required, (5) measuring and classifying doserate and contamination level, (6) managing for radioactive waste container, (7) control for personal exposures. Through two years and half, almost all equipment had been dismantled except building decontamination. Several hundreds tons of dismantled wastes had accumulated in 200 litter drums. In addition, the secondary wastes had also been generated. Several thousands day of working time had spent totally. Simultaneously we are now developing for waste measuring systems with better accuracy. The further tasks imposed us summarized the followings; (1) dismantling method for higher doserate area, (2) reduction of radioactive wastes volume, (3) decontamination for the buildings, (4) waste disposal.

論文

C-axis critical current of a PrFeAsO$$_{0.7}$$ single crystal

柏谷 裕美*; 白井 一実*; 松本 哲郎*; 柴田 肇*; 神原 浩*; 石角 元志; 永崎 洋*; 伊豫 彰*; 社本 真一; 黒沢 格*; et al.

Applied Physics Letters, 96(20), p.202504_1 - 202504_3, 2010/05

 被引用回数:27 パーセンタイル:24.67(Physics, Applied)

高圧合成されたPrFeAsO$$_{0.7}$$単結晶のc軸伝導特性をs字型ジャンクションを用いて調べられた。50Kで観測された約120倍の抵抗の異方性は、電子状態の異方性の存在を示している。c軸方向の得られた臨界電流密度は、2.9$$times$$10$$^{5}$$A/cm$$^{2}$$であり、Bi$$_{2}$$Sr$$_{1.6}$$La$$_{0.4}$$CuO$$_{6+delta}$$の値よりも2ケタ高いものとなっている。

論文

Picosecond snapshot of the speckles from ferroelectric BaTiO$$_{3}$$ by means of X-ray lasers

Tai, R.; 並河 一道*; 岸本 牧; 田中 桃子; 助川 鋼太*; 長谷川 登; 河内 哲哉; 加道 雅孝; Lu, P.; 永島 圭介; et al.

Physical Review Letters, 89(25), p.257602_1 - 267602_4, 2002/12

 被引用回数:37 パーセンタイル:18.5(Physics, Multidisciplinary)

温度に対する無秩序表面ドメイン構造の振舞を調べるためにピコ秒X線レーザースペックル計測が初めて行われた。フェロエレクトリックドメインによって引き起こされた過渡的な表面構造はキューリー温度へ向かっての温度増加に伴い減少し、キューリー温度以上で完全に消滅する。c/aドメインの空間的な配置の急激な変化は、キューリー温度より2度以下から始まることが観測された。そしてそこでは、平気的なドメインの大きさは(Tc-T)$$^{0.37pm0.02}$$により減少することがわかった。キューリー温度近くのパラ状態において存在すると考えられていながら、従来の手法では不可能であった分極クラスターの観察を遂行できる見通しが得られた。

論文

Progress in X-ray laser development at JAERI

加藤 義章; 大道 博行; 永島 圭介; 河内 哲哉; 長谷川 登; 田中 桃子; Tang, H.; Tai, R.; Lu, P.; 岸本 牧; et al.

AIP Conference Proceedings 641, p.31 - 39, 2002/00

光量子科学研究センターにおけるX線レーザー開発の最新の成果を報告する。X線レーザー研究専用装置として開発したコビーム,1ps Nd:ガラスレーザーを用い、進行波励起によりNi様銀イオンで13.9nmにおいて、また同すずイオンにより12.0nmにおいて、飽和増幅を得ることに成功した。さらに、Ni様ランタンイオンで8.8nm,気体アルゴンターゲットで46.9nm,同キセノンで9.98nmでの高利得増幅を観測した。プラズマ増幅器への注入増幅による高コヒーレントX線レーザー光の生成の計画を報告するとともに、新たに開発した340TWチタンサファイアレーザーによる内殻イオン化X線レーザーの研究について述べる。

口頭

Recent progress in X-ray laser research in JAEA

河内 哲哉; 岸本 牧; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 國枝 雄一; et al.

no journal, , 

原子力機構では、波長13.9nmのニッケル様銀レーザーを用いて、物質科学,高密度プラズマ診断,X線によるアブレーション物理,シングルショットホログラフィー、そして原子分子物理等への応用研究の展開を図っている。また、0.1Hzで動作する高繰返しドライバーレーザーの導入により、多数のショットを必要とする応用研究への展開も可能となっており、その利用を目的としたX線干渉計用ビームラインを建設している。X線レーザーの短波長化に関しては、最近、レーザー加速により加速された電子と種光を衝突させることで短波長コヒーレント光が発生することの原理実証に成功した。また、インコヒーレントX線励起による水の窓領域のX線レーザーの発生方法についても理論シミュレーションによる研究を行っている。本招待講演ではこれらの最新の研究成果について報告する。

口頭

Recent progress on plasma X-ray laser and its application at JAEA

加道 雅孝; 河内 哲哉; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 佐々木 明; 長谷川 登; 岸本 牧; 田中 桃子; et al.

no journal, , 

原子力機構では、独自に開発した高強度レーザーとダブルターゲット増幅法により波長13.9nmにおいてフルコヒーレントなX線レーザーの0.1Hzでの連続運転を実現している。このX線レーザーの高いコヒーレント性能を利用したスペックル計測法による強磁性体材料のドメイン構造の時間相関やX線干渉計測による固体表面のナノスケールダイナミクスに関する研究を行っている。また、X線レーザーを細胞に照射することにより通常のX線とは違ったDNA損傷が得られることがわかってきている。講演では、原子力機構におけるX線レーザー開発及びその利用研究における最近の成果について報告する。

口頭

NWASの導入と測定経験について

在間 直樹; 中島 伸一; 金田 弘司; 門 一実

no journal, , 

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用として大口径NaI(Tl)シンチレーション検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、近々人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始する予定である。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

口頭

IF$$_{7}$$処理技術の除染性能に関する実験的知見

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

濃縮プラントの廃止措置を進めるうえにおいて、ウラン化合物が付着した遠心分離機をコストミニマムで、合理的に処理・処分することが重要な課題となってくる。本研究では、ウラン化合物が付着した遠心分離機を乾式除染する手段として、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)ガスを使用したIF$$_{7}$$処理技術を提案し、除染特性を実験的に明らかにする。

口頭

化学反応を用いた放射性物質の除染方法の提案

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

原子力産業界において、原子力施設を解体する場合、解体対象の機器・配管等に付着している放射性物質を除去する作業が行われる。除染作業は、その方法により、除染設備の大型化や、放射能レベルが高く残存し廃棄物の処理処分費用が増加してしまうというように、原子力施設の解体において、その選定は重要な問題となっている。これを受け、本研究では、ウラン化合物が付着したプラント機器を、七フッ化ヨウ素(IF$$_{7}$$)ガスを使用し、化学反応により乾式で除染する新たな技術を提案する。

口頭

NWASの導入と測定経験について,2

在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実

no journal, , 

200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び$$gamma$$線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と$$gamma$$線測定用としてGe半導体検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、また人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始している。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。

口頭

放射性廃棄物量の低減に向けた除染技術の研究

江間 晃; 門 一実; 鈴木 和彦*

no journal, , 

IF$$_{7}$$ガスを用いた除染技術の研究の一環として、プラント規模でのIF$$_{7}$$製造手法の適用性を実証することを目的に、IF$$_{7}$$製造の実規模実験を実施した。その結果、製造目標値として設定した3,300kgに対し、3,355kgのIF$$_{7}$$ガスを製造でき、プラント規模で本製造手法の有効性を実証することができた。

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