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論文

Characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

長谷 竹晃; 米田 政夫; 芝 知宙; 名内 泰志*; 前田 亮; 相楽 洋*; 小菅 義広*; 呉田 昌俊; 富川 裕文; 奥村 啓介; et al.

Energy Procedia, 131, p.258 - 263, 2017/12

 パーセンタイル:100

This paper provides an interim report for characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F). The severe loss-of-coolant accidents of 1F produced fuel debris in the reactor cores of Units 1-3. Because the fuel debris would contain unknown amounts of minor actinides, fission products and neutron absorbers and the mixing rate of them would vary significantly, accurate quantification of nuclear material in fuel debris would be difficult by applying a single measurement technology. Therefore, we consider that an integrated measurement system that combines several measurement technologies would be required to complement the weakness of each technology. For consideration of an integrated measurement system, we conducted a characterization study for each technology. In order to compare the results of applicability evaluation of each technology, common set of simulation models for fuel debris and canister were developed. These models were used for the applicability evaluation of each technology. Then, the comparative evaluation of the result of applicability evaluation among four technologies was conducted.

論文

Characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (Interim report)

長谷 竹晃; 米田 政夫; 芝 知宙; 前田 亮; 名内 泰志*; 相楽 洋*; 小菅 義広*; 呉田 昌俊; 富川 裕文; 奥村 啓介; et al.

Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2016/07

This paper provides an interim report for characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F). The severe loss-of-coolant accidents of 1F produced fuel debris in the reactor cores of Units 1-3. Because the fuel debris would contain unknown amounts of minor actinides, fission products and neutron absorbers and the mixing rate of them would vary significantly, accurate quantification of nuclear material in fuel debris would be difficult by applying a single measurement technology. Therefore, we consider that an integrated measurement system that combines several measurement technologies would be required to complement the weakness of each technology. For consideration of an integrated measurement system, we conducted a characterization study for each technology. In order to compare the results of applicability evaluation of each technology, common set of simulation models for fuel debris and canister were developed. These models were used for the applicability evaluation of each technology. Then, the comparative evaluation of the result of applicability evaluation among four technologies was conducted.

論文

Development of a microcalorimeter with transition edge sensor for detection of LX rays emitted by transuranium elements

中村 圭佑; 前田 亮*; 安宗 貴志*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 田中 啓一*; 梅野 高裕*; 高崎 浩司; 百瀬 琢麿

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.88 - 91, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.64(Environmental Sciences)

エネルギー分散型のX線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の研究が行われている。TES型マイクロカロリーメータは熱検出器であり、入射光子のエネルギーを温度上昇として測定する。本研究では、超ウラン元素から放出されるLX線を計測するため、吸収体に厚さ5$$mu$$mのAuを用いたTES型マイクロカロリーメータを開発した。さらに、冷却システムには液体ヘリウムを用いないギフォード・マクマホン冷凍機を搭載した希釈冷凍機を用いた。このシステムの性能評価のため$$^{241}$$Amより放出されるLX線の検出を行った。その結果、エネルギー分解能が約80eVとなり、TES型マイクロカロリーメータによるLX線検出が有効であることがわかった。

論文

$$^{13}$$C-selective infrared multiple photon dissociation of $$beta$$-propiolactone by a free electron laser

宮本 佳樹*; 真嶋 哲朗*; 荒井 重義*; 勝又 啓一*; 赤木 浩; 前田 彰彦*; 秦 寛夫*; 倉持 幸司*; 加藤 吉康*; 築山 光一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(2), p.180 - 184, 2011/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:30.67(Instruments & Instrumentation)

The irradiation of a free electron laser at Tokyo University of Science (FEL-TUS) to $$beta$$-propiolactone molecules in the gas phase has efficiently induced the infrared multiple photon dissociation of the compound in the wavenumber regions of 1000$$sim$$1100 cm$$^{-1}$$ and 1700$$sim$$2000 cm$$^{-1}$$. The products were carbon dioxide and ethylene at equal amounts, where carbon dioxide was enriched with $$^{13}$$C under selected irradiation conditions. The relative yields of products and the selectivity of $$^{13}$$C were examined under various experimental conditions; the maximum $$^{13}$$C atom fraction of 59 % was achieved when 2.5 Torr $$beta$$-propiolactone was irradiated by FEL pulses at 1750 cm$$^{-1}$$ with a fluence of 5.8 J cm$$^{-2}$$.

論文

Microbeam irradiation facilities for radiobiology in Japan and China

小林 泰彦; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 坂下 哲哉; 小西 輝昭*; 今関 等*; 安田 啓介*; 畑下 昌範*; 高城 啓一*; 羽鳥 聡*; et al.

Journal of Radiation Research, 50(Suppl.A), p.A29 - A47, 2009/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:26.83(Biology)

In order to study the radiobiological effects of low dose radiation, microbeam irradiation facilities have been developed in the world. This type of facilities now becomes an essential tool for studying bystander effects and relating signaling phenomena in cells or tissues. This review introduces you available microbeam facilities in Japan and in China, to promote radiobiology using microbeam probe and to encourage collaborative research between radiobiologists interested in using microbeam in Japan and in China.

論文

Supernova nucleosynthesis in the early universe

冨永 望*; 梅田 秀之*; 前田 啓一*; 野本 憲一*; 岩本 信之

Proceedings of the International Astronomical Union, Volume 4, Symposium S255, p.189 - 193, 2008/06

宇宙で最初の重元素は種族IIIの超新星爆発によって作られた。その痕跡は超金属欠乏星の組成パターンとして残されている。われわれは超金属欠乏星の組成パターンと超新星爆発の元素合成計算から得られたイールドとを比較することにより、種族III超新星における元素合成の性質を調べた。この研究では特に(1)エネルギー注入率を変えたジェット状超新星爆発、及び(2)爆発エネルギーと初期質量を変えた球対称超新星爆発による元素合成に注目している。得られた計算結果によると、超金属欠乏星の多様性[(1)低金属量における高い[C/Fe]比,(2)金属量の変化に伴う組成比の変化の傾向]は種族III超新星の多様性によって説明できることを明らかにした。

論文

Supernova nucleosynthesis and extremely metal-poor stars

冨永 望*; 梅田 秀之*; 前田 啓一*; 岩本 信之; 野本 憲一*

AIP Conference Proceedings 1016, p.49 - 54, 2008/05

2次元特殊相対論的流体コードを用いて種族III 40$$M$$$$_odot$$のジェット状超新星爆発における流体的及び元素合成的な性質を調べ、計算で得られたイールドの組成パターンを金属欠乏星のものと比較した。その結果、鉄族元素の放出及び元素合成を受けていない物質のフォールバックにより超金属欠乏星の組成パターンを再現できることを示した。また、エネルギー注入率の異なるジェット状爆発により金属欠乏星の組成パターンの違いを説明できることを明らかにした。

論文

The Connection between $$gamma$$-ray bursts and extremely metal-poor stars; Black hole-forming supernovae with relativistic jets

冨永 望*; 前田 啓一*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*; 田中 雅臣*; 岩本 信之; 鈴木 知治*; Mazzali, P. A.*

Astrophysical Journal, 657(2, Part2), p.L77 - L80, 2007/03

 被引用回数:100 パーセンタイル:6.48(Astronomy & Astrophysics)

長い継続時間を持つ$$gamma$$線バースト(GRB)は明るく大きなエネルギーを持ったIc型超新星(このような超新星は極超新星(HNe)と呼ばれる)と関連があると考えられている。しかし、最近発生したGRB060505と060614では、超新星が観測されなかった。このことから超新星の明るさの上限は、GRBに付随するHNe(GRB-HNe)の約100倍も暗いと推測された。この上限値は、放出された$$^{56}$$Niの質量では、約$$10^{-3}M_odot$$に対応する。このように少ない$$^{56}$$Ni放出量は、暗いII型超新星として観測されている。HNeや暗い超新星は金属欠乏星の形成にも関連していると考えられている。この論文では、相対論的ジェットにより誘発された40$$M_odot$$の爆発モデルを用いて、爆発や元素合成が計算されている。このモデルは、GRB-HNeや明るい超新星を伴わないGRBを統一的な手法で説明することができる。その結果として、われわれは、明るい超新星を持たないGRBでは$$10^{-4}-10^{-3}M_odot$$、又は、$$10^{-6}M_odot$$$$^{56}$$Niが合成されていると予想する。

論文

Chemical abundances in the secondary star of the black hole binary V4641 Sagittarii (SAX J1819.3-2525)

定金 晃三*; 新井 彰*; 青木 和光*; 有本 信雄*; 比田井 昌英*; 大西 高司*; 田実 晃人*; Beers, T. C.*; 岩本 信之; 冨永 望*; et al.

Publications of the Astronomical Society of Japan, 58(3), p.595 - 604, 2006/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:70.86(Astronomy & Astrophysics)

ブラックホール連星にある伴星V4641 Sgrについて分光観測を行い、10元素についてその存在比を得た。その結果、NとNaが太陽と比べて、それぞれ0.8dex程度過剰であることを見いだした。また、ほかの元素(C, O, Mg, Al, Si, Ti, Cr, Fe)を二つの典型的な晩期型B型星と比べた結果、それらの星の組成比の間には顕著な違いがなく、太陽組成と同じであった。V4641 Sgrで観測された組成を説明するようなモデルを構築した結果、ブラックホールの親星の最期に起きた超新星は、Ni-56を放出しない暗いタイプのものであったという示唆を得た。

論文

The First chemical enrichment in the universe and the formation of hyper metal-poor stars

岩本 信之; 梅田 秀之*; 冨永 望*; 野本 憲一*; 前田 啓一*

Science, 309(5733), p.451 - 453, 2005/07

 被引用回数:189 パーセンタイル:2.36(Multidisciplinary Sciences)

鉄/水素比が太陽の10万分の1という超金属欠乏星の発見は、これらの星が本当に宇宙で最初に形成された第一世代の小質量星であるのか、という問題を提起した。われわれは、これらの星が第一世代の超新星によって放出された水素やヘリウムよりも重い元素を多く含むガスから誕生した第二世代の星であると主張している。この問題の鍵となるのが、超金属欠乏星で見られる非常に特異な組成分布とその類似点及び相違点である。われわれは、物質混合とフォールバックを仮定した重力崩壊型の暗い超新星により、これらの組成の特徴を再現できることを示した。

口頭

Population III supernovae and the abundance pattern of UMP stars

岩本 信之; 梅田 秀之*; 冨永 望*; 野本 憲一*; 前田 啓一*

no journal, , 

鉄/水素比が太陽の1/100,000より小さい超金属欠乏星の発見により、超金属欠乏星が実際に宇宙における第一世代の小質量星であるのかどうかという問題が生じている。われわれはこれらの星が第二世代の星であり、第一世代として誕生し爆発した超新星によって放出されたさまざまな元素によって汚染されたガスから誕生したことを明らかにした。この問題を解く鍵となったのは、これらの星が持つ非常に特異な組成分布である。われわれは超新星爆発時に星内部で大規模な混合が起こり、中心付近で合成された鉄族元素などは外側へもたらされ、ごくわずかな量だけ放出されるが、数日後には混合が起こった領域の大部分は強い重力のために、中心に落下して(フォールバック)ブラックホールを形成するというシナリオを用いた。そして、超金属欠乏星や他の鉄/水素比が太陽の1/1,000程度までの金属欠乏星に対しても観測された組成分布を再現することができた。また、このような大規模なフォールバックを起こした超新星はNi-56の放出量が少ないために、超新星の後期の明るさが典型的な超新星と比べてはるかに暗い超新星であったと考えられる。

口頭

Am含有MOX燃料高線出力試験(B14照射試験),7; 高速炉用MOX燃料の熱設計に関する評価

生澤 佳久; 菊池 圭一; 小澤 隆之; 前田 誠一郎; 中島 弘*; 小池 直人

no journal, , 

高速実験炉「常陽」において、Am含有MOX燃料の熱的性能の確認のため、Am含有MOX燃料の高線出力試験(B14照射試験)を実施した。本報告ではB14照射試験結果に基づき、Am含有MOX燃料の熱的性能の確認,燃料挙動解析コードの検証及び熱設計について検討した。

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

福島第一原子力発電所における燃料デブリ中の核燃料物質定量に関する候補技術の特性研究,1; 全体概要(中間報告)

長谷 竹晃; 米田 政夫; 芝 知宙; 前田 亮; 名内 泰志*; 相楽 洋*; 呉田 昌俊; 富川 裕文; 奥村 啓介; Heinberg, C.; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリ中の核燃料物質の定量のため、原子力機構及び電中研は、パッシブ中性子法、パッシブ$$gamma$$法, アクティブ中性子法, アクティブ$$gamma$$法を組み合わせた統合型検出器の開発を検討している。これにあたっては、各技術の適用範囲や不確かさなどの適用性を評価し、これらを比較することにより、各技術の特性を理解することが重要である。このため、我々は、過去の事故や1Fに関する情報を基に、燃料デブリの組成、水分含有率等をパラメータとした均一系に簡素化した燃料デブリの共通シミュレーションモデルを開発し、各技術の適用性評価に供した。併せて、各技術の適用性評価結果を比較評価し、各技術に影響を与えるパラメータを特定した。今後は、位置の偏在等も考慮した実際の燃料デブリにより近い不均一系の共通シミュレーションモデルを開発し、各技術の適用性評価に供する予定である。本報告は、本特性研究の全体計画、共通モデルの概要及びこれまでに評価された各技術の適用性の比較評価結果示すものである。

口頭

福島第一原子力発電所における燃料デブリ中の核燃料物質定量に関する候補技術の特性研究,1; 全体概要

長谷 竹晃; 米田 政夫; 芝 知宙; 名内 泰志*; 相樂 洋*; 小菅 義広*; 奥村 啓介; 前田 亮; 藤 暢輔; 堀 啓一郎

no journal, , 

福島第一原子力発電所における燃料デブリ中の核燃料物質定量のため、パッシブ中性子法, パッシブ$$gamma$$法, アクティブ中性子法, アクティブ$$gamma$$法の適用を検討している。燃料デブリは、燃焼度の異なる燃料, 構造材, 制御棒, コンクリートなどから構成されており、それらの構成比は収納容器毎に変動し、中性子・$$gamma$$線の計測条件が変動すると想定されるため、1つの技術の適用のみでは、正確性・信頼性の確保は困難である。よって、我々は、いくつかの候補技術を組み合わせた統合型測定システムの開発の検討のため、候補技術の特性研究を開始した。本発表では、本研究の手法と現状を紹介する。

口頭

Characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, 1; General outline

長谷 竹晃; 米田 政夫; 芝 知宙; 名内 泰志*; 相樂 洋*; 小菅 義広*; 奥村 啓介; 前田 亮; 藤 暢輔; 堀 啓一郎

no journal, , 

This paper provides an interim report for characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F). The severe loss-of-coolant accidents of 1F produced fuel debris in the reactor cores of Units 1-3. Because the fuel debris would contain unknown amounts of minor actinides, fission products and neutron absorbers and the mixing rate of them would vary significantly, accurate quantification of nuclear material in fuel debris would be difficult by applying a single measurement technology. Therefore, we consider that an integrated measurement system that combines several measurement technologies would be required to complement the weakness of each technology. For consideration of an integrated measurement system, we conducted a characterization study for each technology. In order to compare the results of applicability evaluation of each technology, common set of simulation models for fuel debris and canister were developed. These models were used for the applicability evaluation of each technology. Then, the comparative evaluation of the result of applicability evaluation among four technologies was conducted.

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