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Development of an alpha dust monitor using a GPS scintillator plate

森下 祐樹; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 井崎 賢二; 矢島 辰雄*; 松浦 貢*; 田村 健; 鳥居 建男

Radiation Measurements, 122, p.115 - 120, 2019/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

A dust monitor with a silicon surface barrier detector (SSBD) is introduced at a nuclear fuel facility to detect airborne contamination of $$^{238}$$Pu and $$^{239}$$Pu released by past accidents. However, an SSBD frequently produces false alarms, especially in a room with high humidity. We developed an alpha-particle spectrometer based on a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$ (GPS) scintillator plate and a photomultiplier tube (PMT). The energy resolution for 5.5-MeV alpha particles was $$sim$$11.9% $$pm$$ 0.2% of the FWHM. The efficiency was 92%, and it had a uniform sensitivity. By applying an energy window, the count-rate of the Rn progeny decreased by 77%. The GPS scintillator plate was able to measure the alpha spectrum even though the GPS scintillator got wet.


Optimization of thickness of GAGG scintillator for detecting an alpha particle emitter in a field of high beta and gamma background

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 星 勝也; 鳥居 建男

Radiation Measurements, 112, p.1 - 5, 2018/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Nuclear Science & Technology)

高線量$$beta$$$$gamma$$バックグランド下でプルトニウム同位体を検出するため、低$$beta$$$$gamma$$感度の$$alpha$$線検出器が必要となる。そこで、$$alpha$$線検出器のためのGAGGシンチレータの厚みの最適化を行った。0.05mm, 0.07mm, 0.1mmの厚みのシンチレータを用い、角厚みのシンチレータに対し$$alpha$$, $$beta$$, $$gamma$$線をそれぞれ照射し、波高スペクトルを得た。$$alpha$$線のエネルギー分解能は0.05mm厚のGAGGシンチレータが最も良かった。0.05mm、0.07mm、0.1mm、全ての厚みで$$gamma$$感度は問題とならなかった。$$beta$$感度は0.05mm厚のGAGGシンチレータを用いることで、0.1mm厚のGAGGシンチレータに対し1/100に減少した。したがって、0.05mm厚のGAGGシンチレータを用いた$$alpha$$線検出器は、高線量$$beta$$$$gamma$$バックグランド下でのプルトニウム同位体に検出に期待できる。


Development of a new detector system to evaluate position and activity of plutonium particles in nasal cavities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 百瀬 琢麿; 金子 純一*; 根本 典雄

Radiation Protection Dosimetry, 178(4), p.414 - 421, 2018/03

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

二酸化プルトニウム(PuO$$_{2}$$)は高速炉に用いるMOX燃料の製造に用いられる。PuO$$_{2}$$を包蔵するグローブボックスに欠陥、例えばグローブやビニールバッグの破損があった場合、プルトニウム(Pu)の空気汚染が生じる可能性がある。もし作業者がPuO$$_{2}$$粒子を吸引した場合肺に沈着し、肺癌を引き起こす可能性がある。鼻スミヤやnose blowがPuO$$_{2}$$の摂取の確認に用いられるが、鼻腔内のPuの定量的な放射能は評価できなかった。また、鼻腔内の直接測定が可能な$$alpha$$線検出器も存在しなかった。そこで我々は作業者の正確な内部被ばく評価のため、鼻腔内の直接測定が可能な鼻モニタの開発を行った。2$$times$$2の角柱ライトガイドを用いて1つの検出器ブロックを構成し、ZnS(Ag)シンチレータを表面に貼りつけ、光検出器には8$$times$$8のSilicon photomultiplierを用いた。開発した鼻モニタの評価のため、実際のPuO$$_{2}$$粒子を鼻モニタで測定した。鼻モニタの5.5MeV$$alpha$$線に対する平均の検出効率(4$$pi$$方向)は左鼻が11.43%で右鼻が11.58%であった。$$gamma$$線と$$beta$$線の影響は無視できる程度であった。Puの放射能を鼻モニタと$$alpha$$線用放射能測定装置で評価した結果、差異は4.0%以内であった。以上の評価結果より、開発した鼻モニタは作業者の内部被ばくの正確な評価に有用であると考える。


Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12



Flexible alpha camera for detecting plutonium contamination

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 根本 典雄

Radiation Measurements, 103, p.33 - 38, 2017/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.27(Nuclear Science & Technology)



Charge-collection efficiency of single-crystal CVD diamond detector for low-energy charged particles with energies ranging from 100 keV to 2 MeV

佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 834, p.218 - 222, 2016/10

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

The performance of a diamond detector created from a single-crystal diamond grown by chemical vapor deposition was studied for application in detecting charged particles having energies ranging from 100 keV to 2 MeV. Energy peaks of these low-energy ions were clearly observed. However, we observed that the pulse height for individual incident ions decreases with increasing atomic number of the ions. We estimated the charge collection efficiency of the generated charge carriers by the incident charged particles. While charge collection efficiency above 95% is achieved for helium (He$$^+$$) at energies above 1.5 MeV, over the same incident energy range, the efficiencies are lower for heavy-ions: $$sim$$70% for silicon (Si$$^+$$) and $$sim$$30% for gold (Au$$^{3+}$$). We also found that the charge collection efficiency decreases as the generated charge density inside the diamond crystal increases.


Fano factor evaluation of diamond detectors for alpha particles

嶋岡 毅紘*; 金子 純一*; 佐藤 優樹; 坪田 雅功*; 新名 宏明*; 茶谷原 昭義*; 渡辺 幸志*; 梅沢 仁*; 杢野 由明*

Physica Status Solidi (A), 213(10), p.2629 - 2633, 2016/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.02(Materials Science, Multidisciplinary)

This report is the first describing experimental evaluation of Fano factor for diamond detectors. High-quality self-standing chemical vapor deposited diamond samples were produced using lift-off method. Alpha-particle induced charge measurements were taken for three samples. A 13.1 eV $$pm$$ 0.07 eV of the average electron-hole pair creation energy and excellent energy resolution of approximately 0.3$$%$$ were found for 5.486 MeV alpha particles from an $$^{241}$$Am radioactive source. The best Fano factor for 5.486 MeV alpha particles calculated from experimentally obtained epsilon values and the detector intrinsic energy resolution was 0.382 $$pm$$ 0.007.


Charge-collection efficiency and long-term stability of single-crystal CVD diamond detector under different carrier-drift conditions

佐藤 優樹; 村上 浩之*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 雅功*; 金子 純一*

Japanese Journal of Applied Physics, 55(4), p.046401_1 - 046401_5, 2016/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.37(Physics, Applied)

化学気相成長法(CVD)により育成した人工単結晶ダイヤモンドを用いて放射線検出器を製作し、検出器のエネルギー分解能、生成電荷キャリアの収集効率、及び長時間安定性の調査を行った。検出器固有のエネルギー分解能は半値幅で約0.4%であり、$$^{241}$$Amから放出される4つのエネルギー(5.389, 5.443, 5.486及び5.545MeV)の$$alpha$$粒子の観測ができた。電荷キャリアの収集効率は電子、正孔ともに98%を達成し、さらに、主として電子を検出器内でドリフトさせた場合、100時間以上の$$alpha$$粒子照射でもエネルギースペクトルや分解能の劣化は見られなかった。一方で、主として正孔を検出器内でドリフトさせた場合、照射時間と共にエネルギースペクトルが劣化するポーラリゼイション現象が観測された。


Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.81 - 86, 2014/05

核燃料施設では核燃料物質の検知のため、$$alpha$$線が測定される。本研究では、Si-PMアレイとGAGGシンチレータ接合した新たな$$alpha$$線イメージング装置を開発し、開発した装置の基本性能を評価した。シンチレータは0.1mm厚、ライトガイドは3.0mm厚のものを用いた。$$^{241}$$Am線源をすべての測定に用いた。空間分解能の評価では、1.6lp/mmのスリットが完全に識別でき、ここから空間分解能は0.6mm FWHM以下であると評価された。エネルギー分解能は13% FWHMであった。画像にはわずかなゆがみが確認されたが、中心付近の均一性は24%以内であった。これらの評価結果より、構築した$$alpha$$線イメージング装置は、核燃料施設におけるプルトニウム検知に有用であることが示された。


Current status of a new polarized neutron reflectometer at the intense pulsed neutron source of the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of J-PARC

武田 全康; 山崎 大; 曽山 和彦; 丸山 龍治; 林田 洋寿; 朝岡 秀人; 山崎 竜也; 久保田 正人; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Chinese Journal of Physics, 50(2), p.161 - 170, 2012/04

The construction of a new polarized neutron reflectometer is now in progress at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). MLF has the world's brightest pulsed neutron and muon sources (JSNS and MUSE). The user program of MLF has been already started in 2008, and now nine neutron and two muon spectrometers are in operation. Installation of the new reflectometer was expected to be completed in March 2011. However, the construction was interrupted by the massive earthquake hitting northeast Japan, including Tokai-mura where J-PARC is located. We expect to restart the user program of the new polarized neutron reflectometer at the beginning of next year (2012).


Post irradiation examination analyses with a continuous-energy Monte Carlo code MVP for long-lived fission products in LWR spent fuels

奥村 啓介; 浅井 志保; 半澤 有希子; 鈴木 英哉; 利光 正章; 伊奈川 潤; 片倉 純一; 篠原 伸夫; 金子 悟*; 鈴木 健介*

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2010/10

長寿命核分裂生成核種の正確なインベントリ評価のため、最新の核データに基づき、MVP-BURNコード用の新しい燃焼チェーンモデルと崩壊データを開発した。それらを、$$^{79}$$Se, $$^{99}$$Tc, $$^{126}$$Sn, $$^{135}$$Csのインベントリ測定を含む3つの照射後試験に適用した。それらの1つは原子力機構が実施した新しい測定である。解析結果から、原子力機構の新しい測定は別の研究所で別の技術で得られた他の照射後試験の結果とよく整合していることが確認できた。また、本計算結果は、$$^{79}$$Seと$$^{135}$$Csの実験値と10%以内で一致することが確認できた。一方、$$^{99}$$Tcと$$^{126}$$Snについては、計算に最大50%の過大評価が見られたが、これらの差異は測定における不溶解残渣の影響又は解析における核分裂収率の誤差の影響と考えられる。


Observation of high-$$j$$ quasiparticle states in $$^{249}$$Cm by in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy using heavy-ion transfer reactions

石井 哲朗; 牧井 宏之*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 重松 宗一郎*; 金子 順一*; 静間 俊行; et al.

Physical Review C, 78(5), p.054309_1 - 054309_11, 2008/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:31.26(Physics, Nuclear)

We have measured deexcitation $$gamma$$ rays in $$^{249}$$Cm populated by one-neutron stripping reactions with a $$^{248}$$Cm target and a 162 MeV $$^{16}$$O, a 162 MeV $$^{18}$$O, and a 120 MeV $$^{13}$$C beams. $$gamma$$ rays in $$^{249}$$Cm were identified by measuring kinetic energies of outgoing particles using Si $$Delta E$$-$$E$$ detectors. It was demonstrated that high-$$j$$ orbitals were selectively populated in the ($$^{16}$$O,$$^{15}$$O) reaction having a large negative $$Q$$ value. We have observed eight quasi-particle states above the deformed shell gap of $$N=152$$. The 1/2$$^{+}$$[620], 1/2$$^{-}$$[750], and 7/2$$^{+}$$[613] bands were extended up to 19/2$$^{+}$$, 19/2$$^{-}$$, and 13/2$$^{+}$$ states, respectively. We have established the 9/2 9/2$$^{+}$$[615] state at 526 keV, the 9/2 9/2$$^{+}$$[604] state with a short life of $$T_{1/2}ll 2$$ ps at 1030 keV, and the 11/2 11/2$$^{-}$$[725] state with $$T_{1/2}=19(1)$$ ns at 375 keV. Furthermore, the 17/2 1/2$$^{+}$$[880] state, having a large component of the $$k_{17/2}$$ spherical single-particle state, has been identified at 1505 keV. We discuss the properties of those quasi-particle states in the framework of a deformed shell model.


In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich nuclei in the uranium region through the heavy-ion transfer reaction

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; et al.

Nuclear Physics A, 805(1-4), p.257 - 259, 2008/06

中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{240,242}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を初めて測定し、それぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 8$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 12$$^{+}$$状態までの回転バンドを確立した。さらに$$^{240}$$Uでは、9$$^{-}$$状態までの八重極振動バンドを観測した。これらの原子核は、$$^{rm{nat}}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm標的と$$^{18}$$Oビームとの($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)及び($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2核子移行反応により生成した。Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$O及び$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより、残留核の$$gamma$$線を同定した。回転バンドの慣性能率及び中性子軌道のエネルギー準位の系統性より、中性子数152の変形閉殻が、陽子数96以上では存在するが陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。また第1励起エネルギーの中性子数依存性より、中性子数164が球形閉殻になる可能性を示唆した。


The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:21.34(Biochemistry & Molecular Biology)



Measurement of internal strain in materials using high energy white X-ray at SPring-8

柴野 純一*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 桐山 幸治; 梶原 堅太郎*; 金子 洋; 小林 道明*

Materials Science Forum, 571-572, p.267 - 270, 2008/00

In this paper, the strain in the bulk of material was measured using high energy white X-rays from synchrotron radiation sources of BL14B1 and BL28B2 at SPring-8 in Japan. JIS-S45C carbon steel and JIS-SHY685 high-tensile steel were used as specimens. As a result, the internal strain of SHY685 of 15 millimeters thickness could be evaluated using X-rays with energy of 155 keV diffracted by $$alpha$$-Fe321 lattice plane. It is suitable for the high accuracy measurement to include more than or equal to 5000 grains of crystal in the gauge volume. Furthermore, the measurement error peak count and the profile which is close to Gaussian curve. However, the measurement accuracy of the internal strain of S45C was relatively low. Because the diffracted X-ray peak counts at each measurement position fluctuated with the relationship between grain size of S45C and the irradiated X-ray beam size.


Z dependence of the $$N = 152$$ deformed shell gap; In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich $$^{245, 246}$$Pu

牧井 宏之; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人*; 市川 進一; et al.

Physical Review C, 76(6), p.061301_1 - 061301_5, 2007/12

 被引用回数:25 パーセンタイル:14.56(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Pu標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる($$^{18}$$O, $$^{16}$$O), ($$^{18}$$O, $$^{17}$$O)中性子移行反応を用いたインビーム$$gamma$$線分光により、$$^{246}$$Pu$$_{152}$$$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定に初めて成功した。$$^{246}$$Pu$$_{152}$$については基底状態バンドをスピン12まで確立し、慣性能率の系統性から中性子数$$N = 152$$の変形閉殻が$$_{94}$$Pu同位体では消滅していることを見いだした。$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定により$$N = 152$$を挟む中性子軌道のエネルギー差が小さくなっていることを確認した。この結果からも$$_{94}$$Pu同位体で$$N = 152$$の変形閉殻が消滅していることを裏付けた。


Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the Large Helical Device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 武藤 敬*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S668 - S676, 2007/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:20.71(Physics, Fluids & Plasmas)

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上に加え、革新的な運転シナリオの発見により、無電流ヘリオトロンプラズマの性能を改善することに成功した。その結果、特に、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、5$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。4.5%の体積平均ベータ値や、54分間の放電時間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均入力パワー: 490kW)を達成することにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。



柴野 純一*; 菖蒲 敬久; 鈴木 賢治*; 平田 智之*; 金子 洋; 小林 道明*

材料, 56(10), p.985 - 992, 2007/10

高エネルギー白色X線を用いた応力測定技術開発を原子力機構専用ビームラインを用いて行った。鉄鋼材の1つであるWEL-TEN780E(JIS G3128 SHY685)に負荷ひずみを加えた状態で内部ひずみをエネルギー分散法により測定した結果、マクロひずみとほぼ同等なひずみを求めることに成功した。特に本手法では、50$$mu$$m程度の微小領域のひずみを求めることができることから、今後き裂先端などの局所ひずみを求めるなどの応用が期待される。


In-beam $$gamma$$-ray study of the neutron-rich nuclei of $$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, and $$^{250}$$Cm produced by the ($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) reaction

石井 哲朗; 重松 宗一郎*; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 70(8), p.1457 - 1461, 2007/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:41.71(Physics, Nuclear)

中性子過剰核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの励起準位構造をインビーム$$gamma$$線分光法により研究した。これらの原子核は、原子力機構・東海タンデム加速器施設において、$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) 2中性子移行反応により生成した。Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$Oを識別し、さらに$$^{16}$$Oの運動エネルギーを選択することにより、残留核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を同定した。$$gamma$$線測定の結果より、これらの原子核の基底回転バンドを12$$^{+}$$ 状態まで確立した。回転バンドの慣性能率より、中性子数152の変形閉殻が陽子数96のCmまでは存在し、陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。


Ground-state bands of neutron-rich $$^{236}$$Th and $$^{242}$$U nuclei and implication of spherical shell closure at $$N=164$$

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; et al.

Physical Review C, 76(1), p.011303_1 - 011303_5, 2007/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:29.38(Physics, Nuclear)

$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu標的と($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2陽子ピックアップ反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの基底状態バンドをそれぞれ10$$^+$$, 8$$^+$$状態まで確立した。$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより同定した。U, Puの第1励起準位のエネルギーはN=146付近で極小値をとることが明らかになり、このことより、Z=92領域ではN=164で球形閉殻になる可能性を指摘した。さらにKoura-Yamada単一粒子ポテンシャルを用いた計算により、$$^{256}$$U原子核では、N=164に1.8MeVのエネルギーギャップが存在することを示した。

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