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論文

Demonstration result of sample assay system equipped alternative He-3 detectors

谷川 聖史; 向 泰宣; 飛田 浩; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 高瀬 操*; 牧野 理沙; 大図 章; 中村 仁宣; 栗田 勉; et al.

56th Annual Meeting of the Institute of Nuclear Materials Management (INMM 2015), Vol.1, p.693 - 701, 2016/00

原子力機構ではHe-3 ($$^{3}$$He)検出器の代替技術としてZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータを用いた中性子検出器の開発を進めてきた。この検出器は、ASAS(代替サンプル測定システム)と呼び、現在査察でMOX粉末等の測定に使用している$$^{3}$$Heタイプのサンプル測定システム(INVS)を参考としたものである。$$^{3}$$Heの代替技術としてPuの測定が可能なことを示すために、原子力機構ではASASを設計・試作し、実際のプルトニウム(MOX粉末)を用いた測定試験を実施した。測定試験では、検出器の基本性能評価を行い、個々の性能についてINVSとの比較を実施した。その結果、代替$$^{3}$$He中性子検出器(ASAS)の技術開発に関し、実際に使用している査察機器(INVS)と遜色のない定量性を示すことができた。

論文

Numerical evaluation of the light transport properties of alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators

大図 章; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 798, p.62 - 69, 2015/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.25(Instruments & Instrumentation)

シンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器内部のシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡コードを用いて調査した。検出器の構造は、ガラス基板に積層された薄いセラミックシンチレータ板とそれを囲む光反射管、及びその光反射管の両端に設置された二つの光電子増倍管からなる。管内部のセラミックシンチレータ板の設置を様々に変化させた場合の検出器の両端に現れる光出力を計算し、試験結果と比較した。その結果、管内部の光伝搬特性は、そのセラミックシンチレータの配置、及び光反射管の構造に大きく依存することが判明した。

論文

Evaluation of light transport property in alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators by a ray-tracing simulation

大図 章; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 藤 健太郎; et al.

Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and $$gamma$$-ray detectors (NSS/MIC 2014), 5 Pages, 2014/00

日本原子力研究開発機構では、セラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器を開発している。その検出器は、矩形のアルミニウム管とその内側に設置された光反射シート、その内部に対角線状に設置されたガラス板に焼結されたセラミックシンチレータシート、及びアルミニウム管の両端に設置された光電子増倍管で構成される。検出器の中性子検出効率は、内部のシンチレータ光の伝搬特性に影響を受けるため、シンチレータ表面及びガラス面から検出器内部を通過するシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡シミュレーションで調査した。そのシミュレーション結果を実験結果と比較して報告する。

論文

He-3代替中性子検出器を用いた代替PCAS(APCA: Alternative Plutonium Canister Assay System)の開発

大図 章; 呉田 昌俊; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; et al.

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), 9 Pages, 2013/10

文部科学省核セキュリティ強化等推進事業の一つとして、世界的なHe-3ガス供給不足問題に対処するため、核セキュリティや保障措置分野での用途を目的としたZnSセラミックシンチレーターを用いたHe-3代替中性子検出器とそれら代替検出器を多数装備した保障措置用プルトニウム非破壊評価測定装置(NDA)の実証機を開発している。本報では、開発しているHe-3代替中性子検出器の基本性能に大きな影響を及ぼす検出器内部のシンチレーション光の導光特性の光線追跡シミュレーションコードを用いた計算結果と試作した検出器の試験結果の比較、及び中性子モンテカルロ計算コード(MVP)で設計,構築した代替Pu-NDA計測システム(APCA)実証機の設計性能と現行のプルトニウム貯蔵容器測定システム(PCAS)装置の性能比較に関して、今後の試験計画とあわせて報告する。

論文

Design of an Alternative Plutonium Canister Assay system (APCA) using ceramic scintillator neutron detectors for the safeguards NDA

呉田 昌俊; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 中村 仁宣; 瀬谷 道夫

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 8 Pages, 2013/07

He-3ガス不足問題が深刻となり、He-3中性子検出器に代替する保障措置NDA用中性子検出器技術の開発が急務となっている。そこで、文部科学省核セキュリティ強化等推進事業の一つとして、保障措置検認装置に組み込んで使用できるセラミックシンチレータ中性子検出器の開発を進めている。本稿では、検出器の導光光学系を対象として光線追跡コードを用いて検出特性を研究した成果と技術実証用NDA装置(APCA)の設計について記す。

論文

Optical guide property of alternative He-3 neutron detectors using solid scintillators for nuclear safeguards

大図 章; 中村 龍也; 高瀬 操; 倉田 典孝; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 曽山 和彦; 瀬谷 道夫

Proceedings of 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC), 4 Pages, 2013/00

日本原子力研究開発機構では、保障措置用He-3中性子検出器の代替として固体シンチレータを用いた検出器を開発している。その検出器は、アルミニウム製の矩形チューブ(長さ約300mm, 32$$times$$32mm)、シンチレータシート(39mm$$times$$250mm)、及び二つの光電子増倍管から構成される。シンチレータシートは、そのアルミニウム管内の矩形断面の斜め方向に設置され、光電子増倍管は管の両端に設置される。現在、検出効率としてHe-3検出器の約50%の値が得られ、かつ$$gamma$$線感度として5$$times$$10$$^{-7}$$が達成されている。この検出器の基本性能は、検出器管内のシンチレータ光の導光特性に大きく依存する。検出器管内のシンチレータ面から光電子増倍管までの光の伝送効率を光線追跡シミュレーションで評価した。その結果について、試験結果と比較して報告する。

口頭

He-3代替固体シンチレータ中性子検出器開発,2; 固体シンチレータの反応確率の評価計算

大図 章; 呉田 昌俊; 瀬谷 道夫; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 曽山 和彦; 中村 龍也

no journal, , 

近年、国際的なHe-3ガスの深刻な供給不足の影響を受けてHe-3ガスを用いない中性子検出器の開発が活発に進められている。さまざまなタイプの代替検出器が現在開発されているが、感度,性能及び耐久性の観点からHe-3ガス中性子検出器を凌ぐ代替検出器は未だ開発されていない。われわれは、その有力な候補として有毒ガスや化学物質を使用せず、He-3検出器と同等の性能が得られると期待されるB-10又はLi-6とZnSを組合せた固体シンチレータに着目している。本報では、固体シンチレータを用いた保障措置用核燃料計測システムを対象として中性子反応確率をモンテカルロ解析によって評価した結果を報告する。

口頭

固体シンチレータ中性子検出器の導光特性解析

大図 章; 呉田 昌俊; 瀬谷 道夫; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 曽山 和彦; 中村 龍也

no journal, , 

He-3ガスを用いた比例計数管は、中性子計測の標準的な検出器であり、原子力分野はもとよりさまざまな産業及び基礎科学分野でも数多くかつ広範囲に使用されている。しかしながら、現在世界的なHe-3ガスの深刻な供給不足を背景にHe-3ガスを用いない代替中性子検出器が盛んに開発されている。これまで、B-10又はLi-6を用いたさまざまなタイプの代替検出器が開発されているが、われわれは、He-3型検出器と同等の性能が得られると期待される固体シンチレータ(ZnS/ B-10酸化物)を用いた代替検出器を開発している。その構造は、検出器の管内に設置された固体シンチレータから発生する蛍光を検出器の両端部に設置された二つの光電子増倍管(PMT)で検出して中性子を検出するものである。このタイプの検出器の検出効率は、おもに固体シンチレータの中性子との反応確率とシンチレータ上のある位置で発生した光のPMTまでの導光特性で決定される。今回、その導光特性をシミュレーションによって評価したので、その結果について報告する。

口頭

He-3代替固体シンチレータ型中性子検出器の開発,2; 矩形型シンチレータ検出器の導光特性

大図 章; 中村 龍也; 高瀬 操; 倉田 典孝; 春山 満夫; 曽山 和彦; 呉田 昌俊; 瀬谷 道夫

no journal, , 

He-3ガス検出器は、保障措置及び核セキュリティ分野で数多く使用されている。しかしながら、現在の世界的なHe-3ガスの需要増大と深刻な供給不足を背景としてHe-3ガスを用いない代替中性子検出器が欧米を中心に盛んに開発されている。これまでHe-3に代わる中性子との反応元素としてB-10又はLi-6を用いたさまざまなタイプの代替検出器が開発されているが、われわれは、ZnS蛍光体にBあるいはLiの化合物を混合した固体シンチレータを用いた代替検出器を開発している。その構造は、チューブ状の検出器内に設置した固体シンチレータで発生する中性子起因の蛍光を両端に設置された二つの光電子増倍管(PMT)で検出するものである。この検出器の検出効率は、固体シンチレータの中性子との反応確率とシンチレータ上のある位置で発生した光のPMTまでの導光特性で決定される。本報では、さまざまな形状の検出器の導光特性のシミュレーション結果と実測試験との比較結果について報告する。

口頭

He-3代替固体シンチレータ型中性子検出器の開発,1; 矩形型及びWLSF型シンチレータ検出器の基礎特性

中村 龍也; 大図 章; 藤 健太郎; 海老根 守澄; 美留町 厚; 鈴木 浩幸; 本田 克徳; 高瀬 操; 倉田 典孝; 春山 満夫; et al.

no journal, , 

J-PARCでこれまでに開発してきたシンチレータ中性子検出器の技術を用いて核セキュリティ用途に適したヘリウム-3代替中性子検出器を開発している。中性子有感固体シンチレータと光電子増倍管からなる矩形型検出器、及び波長シフトファイバで光読み出しを行うWLSF型の検出器を試作した。それら検出器の概要と基礎検出器特性の評価結果について報告する。

口頭

He-3代替固体シンチレータ型中性子検出器の導光特性の長さ依存性

大図 章; 中村 龍也; 高瀬 操; 倉田 典孝; 春山 満夫; 曽山 和彦; 呉田 昌俊; 瀬谷 道夫

no journal, , 

保障措置及び核セキュリティ分野で数多く使用されているHe-3ガス型中性子検出器の代替検出器として、ZnS蛍光体にB-10あるいはLi-6の化合物を混入した固体シンチレータを用いた検出器を開発している。このタイプの検出器では、矩形状の管内に設置された長方形の固体シンチレータ板からの中性子の入射により発生した光を管の両端に設置した二つの光電子増倍管で検出する方法を採用している。このため、シンチレータで発生した光は光電子増倍管に届くまでに管の内面とシンチレータ間で多重反射して減衰するために検出器の長さが制限される。本報では、検出器の導光特性の長さ依存性を光線追跡シミュレーションで求めた計算結果と試験結果の比較について報告する。

口頭

He-3代替中性子検出器を用いた代替PCASの設計製作

大図 章; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 吉野 誠二; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 曽山 和彦; 中村 仁宣; 瀬谷 道夫; et al.

no journal, , 

原子力機構では、近年の世界的なHe-3ガスの深刻な供給不足に対処するためセラミックシンチレータを用いたHe-3ガス代替中性子検出器を開発している。この開発と同時に代替検出器が保障措置分野でも十分に適用可能であることを実証するために、He-3ガス中性子検出器が多数使用されている代表的な核燃料測定装置である従来のPCAS(Plutonium Canister Assay System)の代替測定装置APCA(Alternative PCAs)を代替中性子検出器で設計、製作している。平成25年度、開発したHe-3ガス代替中性子検出器を装備したAPCA装置を構築し、試運転を開始している。本報では、これまでにMVPシミュレーションで得られた設計性能とPCASとの比較、及び基礎性能試験の結果等に関して報告する。

口頭

核セキュリティ用He-3代替中性子検出器の開発; 矩形型シンチレータ検出器の中性子検出特性の評価

坂佐井 馨; 中村 龍也; 藤 健太郎; 鈴木 浩幸; 大図 章; 海老根 守澄; 美留町 厚; 高瀬 操; 倉田 典孝; 吉野 誠二; et al.

no journal, , 

J-PARCでこれまでに開発してきたシンチレータ中性子検出器の技術を用いて、核セキュリティ用途に適したヘリウム3代替中性子検出器を開発している。中性子有感固体シンチレータと光電子増倍管からなる矩形型検出器について、その中性子検出特性、中性子入射位置依存性、$$gamma$$線感度特性等の評価試験結果について報告する。

口頭

He-3代替セラミックシンチレータ型中性子検出器の光伝搬特性

大図 章; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 藤 健太郎; 鈴木 浩幸; et al.

no journal, , 

原子力機構では、He-3ガス型中性子検出器の代替検出器として、板状のセラミックシンチレータを用いた検出器を開発している。その検出器は、光反射シートが内面に張付けられた金属管(長さ$$sim$$30cm、外径$$sim$$32$$times$$32mm)中に薄膜のセラミックがガラス板上に溶着されたシンチレータ板が設置され、かつ管両端に光電子増倍管(PMT)が取り付けられた構造を有している。このタイプの検出器は、シンチレータで発生した光がPMTに届くまでに管内多重反射により減衰する。このため、管内部の光の伝搬特性が検出器の性能に大きな影響を与える。これまで、シンチレータ表面からの様々なタイプの検出器構造での光の伝搬特性を報告してきた。今回、光線追跡コードでシミュレーションしたシンチレータの基板であるガラス面を通過する光の伝搬特性の結果について報告する。

口頭

固体シンチレータ型中性子検出器を用いたPu用NDA装置の設計製作

大図 章; 呉田 昌俊; 小林 希望*; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 飛田 浩; 春山 満夫; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 坂佐井 馨; et al.

no journal, , 

原子力機構では、最近の世界的なHe-3ガスの供給不足を背景にセラミックシンチレータを用いたHe-3ガス代替中性子検出器を開発している。この代替検出器の開発と同時に開発した検出器の性能が保障措置分野でも十分に適用可能であることを確認、実証するために、従来He-3ガス中性子検出器が使用されている代表的なPuインベントリ評価用測定装置であるINVS(Inventory Sample Assay System)の代替測定装置ASAS(Alternative Sample Assay System)装置を代替中性子検出器で設計、製作している。ASASの設計では、代替中性子検出器はHe-3ガス中性子検出器と形状及び性能が異なるが、INVSの外形寸法と同様になるように装置内の構造を工夫した。本報では、これまでにMVPまたはMCNPシミュレーションで得られた設計性能とINVSとの比較評価結果、及び製作した装置の試験状況に関して報告する。

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