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論文

Status of LBE study and experimental plan at JAEA

斎藤 滋; Wan, T.*; 大久保 成彰; 大林 寛生; 渡辺 奈央; 大平 直也*; 木下 秀孝; 八巻 賢一*; 北 智士*; 吉元 秀光*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011041_1 - 011041_6, 2021/03

原子力機構(JAEA)では、鉛ビスマス共晶合金(LBE)を核破砕中性子発生のターゲット並びに炉心冷却材として使用する、核変換用の加速器駆動システム(ADS)の研究をしている。中性子は、1.5GeVの陽子ビーム入射による核破砕反応によって生成される。ADS開発に重要な材料照射データを取得するため、J-PARCにLBE中性子生成ターゲットを備えた照射施設の建設を提案している。LBEターゲット実用化のためには多くの技術的な課題があり、JAEAでは様々な研究開発を行っている。腐食研究に関しては、OLLOCHIの調整運転と機能試験が開始された。LBE使用する上で重要な技術である酸素濃度制御技術の開発も行っている。大型LBEループ実験では、IMMORTALを使用して、定常および過渡状態の試験を行った。機器の分野では、LBEループシステムの重要な技術として、超音波流量計とフリーズシールバルブの開発を進めている。照射施設の設計に重要なLBE中の不純物挙動の研究も開始した。本論文では、JAEAにおけるLBE関連研究の現状と研究計画について報告する。

論文

Electron beam treatment of formalin sterilization gas

島田 明彦; 箱田 照幸; 小嶋 拓治; 田久保 剛*; 岩崎 達行*; 木下 忍*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 60, 2007/02

ホルムアルデヒド(HCHO)とメタノール(CH$$_{3}$$OH)を含む空気、いわゆるホルマリンガスは、薫蒸殺菌に使用した後の排出のためにその短時間での無害化処理が求められており、電子ビーム(EB)の応用を検討した。90-1230ppmvのHCHOと30-340ppmvのメタノール(CH$$_{3}$$OH)を含む空気を5-80kGyで電子ビーム照射し、吸収線量と照射後の残存HCHO濃度を測定した結果から、初期HCHO濃度とこれを10ppmvに減少させるために必要な線量の関係を求めた。HCHO初期濃度を[HCHO]$$_{0}$$(ppmv)とし、必要な線量をD(kGy)とすると、CH$$_{3}$$OHを含む場合は、D=-4.2$$times$$10$$^{-5}$$[HCHO]$$_{0}$$$$^{2}$$+1.2$$times$$10$$^{-1}$$[HCHO]$$_{0}$$-1.2、CH$$_{3}$$OHを含まない場合は、D=-3.8$$times$$10$$^{-5}$$[HCHO]$$_{0}$$$$^{2}$$+1.0$$times$$10$$^{-1}$$[HCHO]$$_{0}$$-1.0の関係が得られた。これらに基づいて、部屋の容積,初期濃度,加速器仕様をパラメータとして、CH$$_{3}$$OHを含む場合のHCHO含有空気をEB処理するために要する時間を算出する式を導出した。これから、EB処理プロセスは、従来の熱触媒法に比べて処理時間を1/4程度にできることがわかった。

論文

原子力機構むつ・タンデトロン加速器の現状

天野 光; 甲 昭二; 木下 尚喜; 鈴木 崇史; 田中 孝幸; 乙坂 重嘉; 桑原 潤; 北田 慶信*; 渡部 幸也*; 北村 敏勝

第19回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.1 - 4, 2007/01

日本原子力研究開発機構むつ事業所タンデトロン加速器質量分析装置(JAEA-AMS-MUTSU: High Voltage Engineering Europa製 Model 4130-AMS)は、最大加速電圧3MVのタンデム型加速器と炭素及びヨウ素同位体比測定用の2本のビームラインから構成されている。これまで海洋環境における放射性核種の移行挙動にかかわる研究等におもに利用され、平成17年度末までに約6,000試料(原子力機構:80%,原子力機構以外20%)を測定した。本発表では、17年度の運転及び維持管理状況,前処理技術開発等について報告するとともに、18年度から開始した施設共用についても報告する。

論文

電子線(EB)によるVOC処理事例

小嶋 拓治; 木下 忍*

塗装技術, 45(9), p.87 - 92, 2006/09

塗装工程における種々の臭気対策技術の現状と課題に関するレビューの中で、電子ビーム(EB)を利用したVOC処理について、EBの基礎とEB装置,EBの特長と物質への作用,EBによるガス処理の基礎,EBによるVOC処理の事例、及びEB加工吸着剤による脱臭技術について概説する。

論文

Characterization of charge generated in silicon carbide n$$^{+}$$p diodes using transient ion beam-induced current

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 541(1-2), p.236 - 240, 2005/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:57.47(Instruments & Instrumentation)

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた放射線粒子検出器開発の一環として、SiC pnダイオードにイオンが入射した時に発生する電荷の収集挙動を調べた。実験はTIARAのタンデム加速器に接続するマイクロビームラインにて、15MeV酸素イオンを用いて行った。シングルイオンヒットによるイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定したところ、SiC pnダイオードへの印加電圧の増加に従い過渡電流波形のピーク強度が大きくなること及び収集時間が短くなることが見いだされた。さらに、過渡電流を積算することで収集電荷を見積もった結果、印加電圧が低く空乏層がイオンの飛程より短い場合は、ファネリング効果によって空乏層より深い領域で発生した電荷が収集されることが判明した。また、空乏層長がイオンの飛程より長くなる印加電圧150Vでは、ほぼ100%の電荷収集効率となり、SiC pnダイオードが粒子検出器として応用可能であることが確認された。

論文

Analysis of transient current induced in silicon carbide diodes by oxygen-ion microbeams

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; et al.

Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.177 - 180, 2004/10

炭化ケイ素半導体(SiC)を用いた耐放射線性検出器開発のために、15MeV酸素マイクロビームが入射することでSiC pnダイオード中に誘起される過渡電流を調べた。SiC pnダイオードは、p型六方晶(6H)SiCエピタキシャル基板に高温(800$$^{circ}$$C)リンイオン注入後アルゴン中で1650$$^{circ}$$C,3分間の熱処理をすることでn$$^{+}$$層を形成し、作製した。過渡電流は原研高崎TIARAタンデム加速器に接続された単一イオン入射過渡イオンビーム誘起電流(TIBIC)システムにて評価を行った。その結果、印加電圧の増加とともに過渡電流シグナルのピークが高くなり、かつ収集時間が短くなることが観測された。この結果は、印加電圧の増加とともに電界強度が強く、空乏層長が伸びることで説明できる。過渡電流シグナルを積分することで収集電荷を見積もったところ、印加電圧の増加とともに収集効率が上昇し、100V以上では100%の収集効率であることが確認できた。

報告書

中性子散乱施設使用済ターゲット取扱・保管設備の概念検討,2

安達 潤一*; 神永 雅紀; 佐々木 忍; 羽賀 勝洋; 麻生 智一; 木下 秀孝; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2001-093, 108 Pages, 2002/01

JAERI-Tech-2001-093.pdf:7.49MB

中性子散乱施設の使用済ターゲット容器等は高度に放射化するため被曝防止の観点から遠隔操作機器により交換する必要がある。また、使用済ターゲット容器の保管等に際しては、使用済ターゲット容器は崩壊熱を有するとともに内部に蒸発による外部汚染の可能性を有する水銀が残留していることを配慮する必要がある。このような使用済ターゲット容器等の取扱・保管設備について概念設計を行い、設備の基本概念を構築するとともに設備の基本仕様を明らかにした。本報告書は、合理化・簡素化を目的に行った、使用済ターゲット容器等の遠隔取扱機器についての最新の設計結果を反映した設備の基本概念と配置計画をまとめたものである。

論文

Present status of spallation neutron source development; JAERI/KEK joint project in Japan

神永 雅紀; 羽賀 勝洋; 麻生 智一; 木下 秀孝; 粉川 広行; 石倉 修一*; 寺田 敦彦*; 小林 薫*; 安達 潤一*; 寺奥 拓史*; et al.

Proceedings of American Nuclear Society Conference "Nuclear Applications in the New Millennium" (AccApp-ADTTA '01) (CD-ROM), 9 Pages, 2002/00

原研とKEKは大強度陽子加速器計画の下で中性子散乱実験施設の建設計画を進めている。核破砕中性子源としては、1MWの陽子ビーム入射を想定したクロスフロー型水銀ターゲットの設計検討を実施している。本報では、水銀ターゲット熱流動設計を中心に中性子散乱実験施設建家設計の現状,水銀熱伝達試験結果及びターゲット容器の遠隔操作実証試験装置について報告する。水銀ターゲットの熱流動解析では、陽子ビームプロファイルとしてガウス分布を想定した。入口水銀温度50$$^{circ}C$$,入口平均流速1.0m/s,内部総発熱量約0.4MWの条件で解析を行い、水銀最高温度121.5$$^{circ}C$$,容器最高温度232$$^{circ}C$$という結果を得て、熱流動的には成立することを明らかにした。また、解析で用いた熱伝達モデルは、水銀熱伝達実験結果に基づき検証した。さらに、本施設の要となるターゲットリモートハンドリング機器については、概念設計結果を基に実規模試験に着手し、所期の性能を発揮することを確認した。

報告書

核破砕ターゲットリモートハンドリング実証試験装置

神永 雅紀; 佐々木 忍; 羽賀 勝洋; 麻生 智一; 木下 秀孝; 粉川 広行; 秋元 敦*; 安達 潤一*; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2000-060, 37 Pages, 2000/11

JAERI-Tech-2000-060.pdf:5.54MB

原研とKEKが共同で建設計画を進めている中性子散乱施設では、大強度陽子加速器から1MWのパルス状陽子ビームを水銀ターゲットに入射させ、核破砕反応により発生した中性子を生命・物質科学等の先端分野の研究に利用する計画である。水銀ターゲット容器は、陽子ビーム及び中性子による照射損傷等により数ヶ月間の運転ごとに交換が必要である。水銀ターゲット容器の交換では、容器が強く放射化しているため、リモートハンドリングによる取り扱いが必須となる。そこで、3次元シミュレーション解析を実施し、ターゲット容器の最適なリモートハンドリングによる交換作業手順とそれに必要な機器を定めた。本報では、リモートハンドリング機器の機能を実証するため計画した実規模ターゲットリモートハンドリング実証試験装置の仕様及び試験計画について述べる。

口頭

殺菌使用後のホルマリンガスの短時間電子ビーム処理

島田 明彦; 箱田 照幸; 小嶋 拓治; 田久保 剛*; 岩崎 達行*; 木下 忍*

no journal, , 

薫蒸殺菌に使用したHCHOとCH$$_{3}$$OHを含む空気は、排気する前に短時間で無害化することが求められており、電子ビーム(EB)を用いた方法を検討した。HCHO 100$$sim$$1200ppmv及びCH$$_{3}$$OH30$$sim$$340ppmvを含む水分1%の空気試料を調製し、加速電圧1MVのEBで吸収線量5$$sim$$80kGyの範囲で、HCHOとCH$$_{3}$$OHの分解をそれぞれ調べた。HCHOの約1/3の濃度のメタノールを含む場合では、HCHO初期濃度90, 300, 480、及び1230ppmvの時にHCHOを10ppmvに低減するために必要な線量は、それぞれ12, 32, 43、及び80kGyであった。加速電圧300kV,加速電流40mAのEB加速器及び、最大吸引流量1000$$sim$$3000m$$^{3}$$/hのブロアーを用い、1230ppmvのHCHOと340ppmvのCH$$_{3}$$OHを含む2000m$$^{3}$$の部屋の空気中のHCHOを清浄な外気の導入・希釈により10ppmvまで低減するのに要する時間を求めた結果、8.4$$sim$$12.2hであった。これから、EBを用いる方法では、処理に2$$sim$$3日を要していた従来の熱触媒法に比べて約1/4$$sim$$1/5程度の時間で処理できることがわかった。

口頭

ホルムアルデヒド殺菌ガスの電子ビーム処理

島田 明彦; 田久保 剛*; 箱田 照幸; 岩崎 達行*; 木下 忍*; 小嶋 拓治

no journal, , 

クリーンルームの薫蒸殺菌に使用後のホルムアルデヒド(HCHO)ガスについて、電子ビーム(EB)を用いてHCHOを分解するとともに、生成するO$$_{3}$$と触媒を利用して、ガス流通のままで分解生成物を酸化分解する技術の開発を行った。薫蒸ガスを模擬した520ppmvのHCHOを含む含水空気試料に、流通式で1MeV電子ビームを吸収線量10kGyで照射し、照射後分解生成物であるCO, CO$$_{2}$$,ギ酸及びHCHO濃度を測定した。さらに、照射後の空気を100$$^{circ}$$CのO$$_{3}$$分解触媒に通過させた後のCO及びCO$$_{2}$$濃度を測定した。EB照射後の、CO, CO$$_{2}$$,ギ酸及びHCHO濃度はそれぞれ170, 60, 140及び150ppmvであり、触媒通過前後では、試料空気中のCO濃度はほとんど変化しなかったが、CO$$_{2}$$濃度は240ppmvに増加した。すなわち、触媒を通過させることにより、EB照射後の未分解HCHO及びギ酸を酸化分解できることがわかった。これらから、スクラバーを用いずにガス流通のままでHCHOガスをEB処理する簡易なプロセスが開発できる見通しを得た。

口頭

ホルマリン殺菌ガスの電子ビーム処理

島田 明彦; 箱田 照幸; 小嶋 拓治; 田久保 剛*; 岩崎 達行*; 木下 忍*

no journal, , 

HCHOとCH$$_{3}$$OHを含む空気(ホルマリンガス)は、薫蒸殺菌に使用した後HCHO濃度を10ppmv以下に低減して排出するためにその短時間での無害化処理が求められており、電子ビーム(EB)を用いた方法を検討した。HCHO 100$$sim$$1200ppmv、及びCH$$_{3}$$OH30$$sim$$340ppmv(HCHOの約1/3の濃度)を含む水分1%の空気試料を調製し、加速電圧1MVのEBで吸収線量5$$sim$$80kGyの範囲で、HCHOとCH$$_{3}$$OHの分解を調べた。この結果、HCHO初期濃度100, 300, 480、及び1230ppmvのときに、HCHOを10ppmvに低減するのに必要な線量は、それぞれに対して12, 32, 43、及び80kGyであった。この結果をもとに、任意のEB照射装置を用いて、任意の部屋容積,HCHO濃度のクリーンルームの処理時間を推定する一般式を導いた。この結果、300kV,40mAのEB照射装置を用いた場合、2000m$$^{3}$$のクリーンルームでは、HCHO初期濃度1200ppmvのクリーンルームのホルマリンガスの浄化に要する時間は約9時間となり、熱触媒法に比べて1/4$$sim$$1/5の時間で処理できることがわかった。

口頭

ホルマリン殺菌ガスの電子ビーム処理

島田 明彦; 箱田 照幸; 小嶋 拓治; 田久保 剛*; 岩崎 達行*; 木下 忍*

no journal, , 

ホルマリン含有空気(HCHOとCH$$_{3}$$OHを含む空気)は、薫蒸殺菌に使用した後の排出のためにその短時間無害化処理が求められており、電子ビーム(EB)を用いた方法を検討した。HCHO100$$sim$$1200ppmv、及びCH$$_{3}$$OH30$$sim$$340ppmv(HCHOの約1/3の濃度)を含む水分1%の空気試料を調製し、加速電圧1MVのEBで吸収線量5$$sim$$80kGyの範囲で、HCHOとCH$$_{3}$$OHの分解を調べた。この結果、HCHO初期濃度100, 300, 480、及び1230ppmvのときに、HCHOを10ppmvに低減するのに必要な線量は、それぞれに対して12, 32, 43、及び80kGyであった。HCHOの分解生成物は、低線量ではおもにHCOOHとCOであり、高線量ではおもに、COとCO$$_{2}$$である。また、CH$$_{3}$$OHからHCHOは生成しないことがわかった。この結果をもとに、任意のEB照射装置を用いて、任意の部屋容積,HCHO濃度のクリーンルームの処理時間を推定する一般式を導いた。この結果、300kV, 40mAのEB照射装置を用いた場合、2000m$$^{3}$$のクリーンルームでは、HCHO濃度1200ppmvのクリーンルームのホルマリンガスの浄化に要する時間は約10時間となり、熱触媒法に比べて1/4$$sim$$1/5の時間で処理できることがわかり、EB照射技術の有効性を示すことができた。

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