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論文

International challenge to model the long-range transport of radioxenon released from medical isotope production to six Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty monitoring stations

Maurer, C.*; Bar$'e$, J.*; Kusmierczyk-Michulec, J.*; Crawford, A.*; Eslinger, P. W.*; Seibert, P.*; Orr, B.*; Philipp, A.*; Ross, O.*; Generoso, S.*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 192, p.667 - 686, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.95(Environmental Sciences)

地下核実験検知のためには、医療用放射性同位元素製造施設から放出される放射性キセノンのCTBT観測所への影響を把握することが大変重要である。医療用放射性同位元素製造施設から放出される放射性キセノンのCTBT放射性核種観測所への影響に関する調査の一環として、オーストラリアの医療用放射性同位元素製造施設からの放射性キセノンの放出データに基づき、本施設から放出された放射性キセノンが南半球の6つのCTBT放射性核種観測所に与える影響のATM(大気輸送モデル)を用いた予測が10カ国からの参加者により行われた。

論文

Model intercomparison of atmospheric $$^{137}$$Cs from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident; Simulations based on identical input data

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qu$'e$lo, D.*; et al.

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(20), p.11748 - 11765, 2018/10

福島第一原子力発電所事故により放出された$$^{137}$$Csの大気中の挙動を理解するため、大気拡散モデル相互比較が実施され、12モデルが参加した。モデルで考慮される過程に起因するモデル間の差異に焦点を当てた解析を行うため、全モデルで同じ気象場、水平分解能、及び放出源情報が使用された。モデルアンサンブルによる観測された大気中$$^{137}$$Cs濃度上昇イベントの捕捉率は40%であり、FMSは80を超えた。解析の結果、大気中$$^{137}$$Cs濃度上昇イベントの再現には気象場が最も重要な要素であり、気象場の再現性が高い場合のモデル間の差異は、沈着及び拡散過程に起因していることが分かった。また、沈着フラックスが小さいモデル及び拡散が強いモデルは高い性能を示したが、拡散が強いモデルは大気中$$^{137}$$Cs濃度を過大評価する傾向を示した。

論文

A New detector system for the measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays for low-energy neutron induced fission

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 906, p.88 - 96, 2018/10

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

中性子誘起核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線を観測するための新しい測定システムの開発を行った。測定システムは核分裂片を観測するための多芯線比例計数管と$$gamma$$線測定用のLaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される。開発したシステムを仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉のPF1Bコースに設置して、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂における即発$$gamma$$線を行った。測定ではエネルギー最大20MeVまでの$$gamma$$線スペクトルの観測に成功し、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂において非常に高いエネルギーの$$gamma$$線が放出されていることを確認した。

論文

Atmospheric modeling of $$^{137}$$Cs plumes from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Evaluation of the model intercomparison data of the Science Council of Japan

北山 響*; 森野 悠*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.

Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(14), p.7754 - 7770, 2018/07

日本学術会議のモデル相互比較プロジェクト(2014)で提供された、福島第一原子力発電所事故時に大気中に放出された$$^{137}$$Csの計算に用いられた7つの大気輸送モデルの結果を比較した。本研究では、東北及び関東地方に輸送された9つのプルームに着目し、モデル結果を1時間間隔の大気中$$^{137}$$Cs濃度観測値と比較することにより、モデルの性能を評価した。相互比較の結果は、$$^{137}$$Cs濃度の再現に関するモデル性能はモデル及びプルーム間で大きく異なることを示した。概してモデルは多数の観測地点を通過したプルームを良く再現した。モデル間の性能は、計算された風速場と使用された放出源情報と一貫性があった。また、積算$$^{137}$$Cs沈着量に関するモデル性能についても評価した。計算された$$^{137}$$Cs沈着量の高い場所は$$^{137}$$Csプルームの経路と一致していたが、大気中$$^{137}$$Cs濃度を最も良く再現したモデルは、沈着量を最も良く再現したモデルとは異なっていた。全モデルのアンサンブル平均は、$$^{137}$$Csの大気中濃度と沈着量をともに良く再現した。これは、多数モデルのアンサンブルは、より有効で一貫したモデル性能を有することを示唆している。

論文

Measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays from neutron induced fission of U-235

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Astier, A.*; Pollitt, A.*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.04036_1 - 04036_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:4.05

核分裂に伴い放出される即発$$gamma$$線スペクトルの測定は高励起状態にある中性子過剰な核分裂片の脱励起過程を理解する上で重要であると同時に、革新的原子炉の設計といった応用分野においても重要である。これまで$$^{252}$$Cfの自発核分裂においては、核分裂片の巨大共鳴振動が励起されていることを示唆する、8MeVから20MeVにおいて膨らみを持つ高エネルギー$$gamma$$線が観測されていることが知られている。巨大共鳴振動励起の起源を理解するためには$$^{252}$$Cfの自発核分裂以外で即発$$gamma$$線スペクトルを測定する必要があるが、中性子誘起核分裂においては最近の測定においても9MeV程度までしか観測されていない。我々は$$^{235}$$U(n,f)においても20MeVまでの即発$$gamma$$線スペクトルの観測を目的とした測定を仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉の大強度冷中性子ビームを用いて行った。発表では測定で得られた結果について報告する。

口頭

大気モデル相互比較に基づく福島原発事故起源の$$^{137}$$Csの動態解析

森野 悠*; 北山 響*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.

no journal, , 

大気拡散予測モデルの点源放出プルームに対する再現性や不確実性を明らかとするとともに、アンサンブル平均の有用性や今後のモデル改良に資する知見を得ることを目的として、福島第一原子力発電所事故を対象として大気モデル相互比較を実施した。相互比較では、日本学術会議による領域大気モデル相互比較実験で提出された7機関のモデル計算結果について、浮遊粒子状物質測定用ろ紙テープ分析による広域における1時間ごとの$$^{137}$$Cs大気濃度データ、および航空機モニタリングによる積算沈着量データを対象に比較した。対象事例は、2011年3月12日から21日における9つのプルームとした。モデルによる実測再現性は3月15日に関東に拡散した事例で最も高かった。内陸部の広範囲に拡散した事例に対しては、いずれのモデルも比較的再現性が良かったのに対して、沿岸部を局所的に通過する事例では全体的にモデルの再現性は悪かった。また、7モデルのアンサンブル平均は概ねいずれのプルームにおいても平均以上の実測再現性を示しており、点源放出プルームのシミュレーションにおいてもアンサンブル平均の有用性が示された。

口頭

Model inter-comparison of atmospheric Cs-137 from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

北山 響*; 森野 悠*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.

no journal, , 

大気拡散予測モデルの点源放出プルームに対する再現性や不確実性を明らかとするとともに、アンサンブル平均の有用性や今後のモデル改良に資する知見を得ることを目的として、福島第一原発事故を対象として大気モデル相互比較を実施した。相互比較では、日本学術会議による領域大気モデル相互比較実験で提出された7機関のモデル計算結果について、浮遊粒子状物質測定用ろ紙テープ分析による広域における1時間ごとの$$^{137}$$Cs大気濃度データ、および航空機モニタリングによる積算沈着量データを対象に比較した。対象事例は、2011年3月12日から21日における9つのプルームとした。モデルによる実測再現性は3月15日に関東に拡散した事例で最も高かった。内陸部の広範囲に拡散した事例に対しては、いずれのモデルも比較的再現性が良かったのに対して、沿岸部を局所的に通過する事例では全体的にモデルの再現性は悪かった。また、7モデルのアンサンブル平均は概ねいずれのプルームにおいても平均以上の実測再現性を示しており、点源放出プルームのシミュレーションにおいてもアンサンブル平均の有用性が示された。

口頭

2nd atmospheric model intercomparison project for Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident on March 2011; 2nd FDNPP-MIP

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; Grahn, H.*; Br$"a$nnstr$"o$m, N.*; von Schoenberg, P.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 永井 晴康; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所から放出された放射性核種($$^{137}$$Cs)を対象とした第2回大気モデル相互比較が実施された。ラグランジュ型およびオイラー型の大気拡散モデルを含む13モデルがこのモデル相互比較に参加した。このモデル相互比較の目的は、(1)大気中輸送過程の理解、(2)モデル間の湿性および乾性沈着過程の不確実性の見積り、(3)$$^{137}$$Csプルーム再現のキープロセスの解明、(4)マルチモデルアンサンブル平均の評価、(5)モデルの物理過程改良に有用な知見の取得である。放出源情報によるモデルの不確実性を除外するため、全モデルは共通の放出源情報を使用した。気象場の違いによる不確実性低減のため、局所アンサンブル変換カルマンフィルターデータ同化システムと組み合わせた日本の現業予報モデルによる高時間空間分解能の気象データが全モデルで利用された。モデル間比較だけでなく、モデルと浮遊粒子状物質サンプリングネットワークによる観測値との比較も行われた。モデルと観測との比較から、降雨を経験していない原子力発電所近傍での$$^{137}$$Cs濃度は比較的良好な再現性を示したが、降雨を経験した$$^{137}$$Cs濃度はモデル間の差異が大きかった。発表では、$$^{137}$$Cs濃度を決定する物理過程に関するさらに詳細な解析について議論する。

口頭

Model intercomparison study for atmospheric $$^{137}$$Cs from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident using identical input data

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qu$'e$lo, D.*; et al.

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故により放出された$$^{137}$$Csの物理過程に着目した大気拡散モデル相互比較が実施され、12モデルが参加した。モデル計算結果の放出源情報及び気象場に起因する不確かさを除外するため、全モデルは同じ放出源情報及び気象場を使用した。浮遊粒子状物質モニタリングネットワークによる$$^{137}$$Csの大気中濃度と、航空機観測による地表沈着量を、モデル計算結果と観測値の比較に使用した。解析結果から、モデルアンサンブル平均のFMSは、積算沈着量について前回のモデル相互比較より向上したことが明らかとなった。また、モデルアンサンブル平均は観測値の高濃度をおよそ36%再現していた。捕捉率のモデル間の差異は8%から38%であった。これは、沈着及び拡散プロセスのモデル間の相違に起因していた。

口頭

統一気象場と放出源を用いた福島第一原子力発電所事故起源の$$^{137}$$Csを対象としたモデル間比較プロジェクト

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qu$'e$lo, D.*; et al.

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故により放出された$$^{137}$$Csを対象とした大気拡散モデル相互比較が実施され、国内外12機関13モデルが参加した。モデル計算結果の放出源情報及び気象場に起因する不確かさを除外するため、全モデルで放出源情報及び気象場を統一した。浮遊粒子状物質モニタリングネットワークによる$$^{137}$$Csの大気中濃度と、航空機観測による地表沈着量を、モデル計算結果と観測値の比較に使用した。解析結果から、モデルアンサンブル平均は大気中濃度の上昇イベントの43%を捉えることに成功した。また、モデル間のばらつきの主要な要因は、モデルの沈着速度と拡散の強さの相違と考えられた。

口頭

統一気象場・放出源情報を用いた福島第1原子力発電所事故起源のセシウム($$^{137}$$Cs)を対象とした大気拡散モデルのモデル間比較プロジェクト

佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qu$'e$lo, D.*; et al.

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故により放出されたCs-137を対象とした大気拡散モデル相互比較が実施され、国内外から12モデルが参加した。実験開始当時最新の放出源情報と、気象庁非静力学モデルとデータ同化により作成された高時空間分解能の気象場を統一入力データとして用いた。実験の結果は、航空機観測によるCs-137の沈着量と大気汚染監視ネットワークにより観測されたCs-137の大気濃度と比較した。モデルは観測された沈着量を再現し、高濃度イベントを平均で40%程度再現できていた。しかしながら、統一気象場・放出源・解像度を用いても、モデル間で大きなばらつきが見られた。また気象場の再現性が悪い場合、高濃度イベントを再現することはどのモデルもできなかったことから、気象場の再現性が高濃度イベントの再現に重要であることが改めて示された。気象場の再現性が良い場合は、モデルの水平拡散と湿性沈着の大きさがモデルの再現性を左右していた。観測との比較から、水平拡散が大きい、または湿性沈着が小さいモデルほど、大気濃度の再現性が良い傾向が見られた。

口頭

$$^{235}$$U中性子核分裂における即発高エネルギーガンマ線の測定

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所では、廃止措置に向けてデブリとなった核燃料の取出しが計画されているが、体系が未臨界であることを保証しながら作業を進める必要がある。核分裂生成物に由来した強いバックグラウンド$$gamma$$線環境下で核分裂事象の頻度を計測することになるため、我々は即発高エネルギー$$gamma$$線に感度を有する未臨界監視検出器の開発を提案している。この検出器開発の基礎データとなる、$$^{235}$$U中性子核分裂に伴い発生する即発$$gamma$$線のエネルギースペクトルを測定するため、我々は多芯線比例計数管・LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される新たな測定装置の開発を行った。開発した装置を用いた測定は、仏国ラウエ・ランジュバン研究所の高中性子束炉(HFR)からの大強度冷中性子ビームを用いて行い、おおよそ20MeVまでのエネルギー領域で$$gamma$$線を観測することに成功した。本発表では測定で得られた結果を報告するとともに、$$gamma$$線の発生機構についても議論する。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Aiche, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核についての基礎研究などの観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出されるガンマ線の測定がなされてきた。ここで、ガンマ線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、これまでは8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギーガンマ線を放出することが理論的に予測されていたため、その測定データが望まれてきた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出されるガンマ線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られたガンマ線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたってガンマ線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Aiche, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核に関する基礎研究などの様々な観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出される$$gamma$$線が測定されてきた。ここで、$$gamma$$線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、従来は8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギー$$gamma$$線を放出することが理論的に予測されていた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出される$$gamma$$線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られた$$gamma$$線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたって$$gamma$$線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$-ray emission in $$^{235}$$U ($$n_{rm th},f$$)

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$quillon R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Hambsch, F.-J.*; 河野 俊彦*; et al.

no journal, , 

Prompt fission $$gamma$$-ray spectra (PFGS) are important as they allow us to study the structure and de-excitation process of neutron-rich fission fragments. They are also required for the design of the Gen-IV fast reactors and advanced light-water reactors. For spontaneous fission of $$^{252}$$Cf, $$^{252}$$Cf(sf), prompt fission $$gamma$$ rays were observed up to energies of about $$E_{gamma}=$$20 MeV. For neutron-induced fissions, however, the measured PFGS are limited below $$E_{gamma}$$ = 9$$sim$$10 MeV. In this work we extended the measurement of the PFGS for cold neutron-induced fission of $$^{235}$$U up to $$E_{gamma}sim$$ 20 MeV by gaining a factor of about 10$$^{5}$$ in statistics compared to the measurements performed so far. The measurement was carried out at the PF1B cold-neutron facility of the ILL, Grenoble, France. The spectrum exhibits local bump structures at $$E_{gamma}sim$$ 4 MeV and $$sim$$ 6 MeV and also a broad one at $$sim$$ 15 MeV. In this contribution, we will discuss the origins of the bump structures in comparison with the statistical Hauser-Feshbach model calculation.

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