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論文

Gamma detector response simulation inside the pedestal of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 寺島 顕一; 松村 太伊知; 坂本 雅洋

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00543_1 - 19-00543_8, 2020/06

Prediction of the fuel debris location and distribution inside the primary containment vessel (PCV) of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is important to decide further decommissioning step and strategy. The radiation measurements in the past internal investigations have not yet provided enough information to predict fuel debris location and its distribution inside PCV. To support further measurement efforts, we simulate the detector response inside the PCV. The calculation result could provide a base on deciding suitable detector systems to assist the efforts on searching, localizing and defining distributions of the fuel debris.

論文

Evaluation of energy spectrum around structural materials in radiation environments

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

Radiation Physics and Chemistry, 166, p.108493_1 - 108493_9, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Physical)

原子炉内のSUS等の構造材料は、電離放射線の環境に晒されるため腐食や劣化が起こる。材料の厚さが異なると周囲の線質が変化して腐食等の程度が変わると予測されるが、これまでの研究ではこの影響について検討されていない。そこで本研究では、水中のSUS304板の表側にガンマ及びベータ線源を置いた際の、板の表裏両側での二次放射線(光子、電子)のエネルギースペクトルを板の厚さ、並びに線源と板の間隔を変えて解析的に評価した。$$^{137}$$Csガンマ線の場合、板の厚さに対するスペクトルの依存性は裏側でより明確だった。$$^{90}$$Sr、$$^{90}$$Yベータ線の場合、スペクトルはガンマ線の場合と明らかに異なり、裏側では電子のスペクトルは光子より遥かに低下した。このように、スペクトルが入射放射線の種類、材料の厚さ、線源と板の間隔によってどのように変化するかを明らかにするとともに、入射放射線に対する二次放射線のエネルギー低下を議論した。

論文

Analytical studies of three-dimensional evaluation of radionuclide distribution in zeolite wastes through gamma scanning of adsorption vessels

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

Nuclear Science and Engineering, 192(1), p.70 - 79, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.98(Nuclear Science & Technology)

これまでTMI-2事故時の汚染水処理に用いた水没式の脱塩システム(SDS)に対して、アスペクト比の小さな吸着塔を円筒形状に近似して、その軸方向のみを対象にしたgammaスキャニングに関する解析的研究を進めてきた。本研究では、事故時の報告書をもとに再現した現実系の軸方向のスキャニングを模擬した計算を行い、円筒形状の結果と比較するとともに、径方向のスキャニングも新たに試みて、吸着塔内の核種分布の3次元評価の可能性を模索した。吸着塔の上面および底面からの径方向のスキャニングの模擬計算では、ゼオライト充填層中に仮想的なディスク形状とシェル形状に設定したCs-137がそれぞれ明瞭に観察可能であることを確証した。

論文

東京電力福島第一原子力発電所事故以降の5年間における環境放射能研究のとりまとめ; 「環境放射能」研究会における発表を中心に

飯本 武志*; 木下 哲一*; 坂口 綾*; 杉原 真司*; 高宮 幸一*; 田上 恵子*; 長尾 誠也*; 別所 光太郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; et al.

KEK Report 2016-3, 134 Pages, 2017/03

本報告書は、東電福島第一原子力発電所事故の後、高エネルギー加速器研究開発機構で開催された第13回(2012年)$$sim$$第17回(2016年)「環境放射能」研究会で報告された同事故に関連する取り組みを中心に、事故後5年間の関連する環境放射能研究をとりまとめたものである。

口頭

ミュオン転移反応におけるミュオン原子形成の分子効果検証の試み

二宮 和彦; 中垣 麗子*; 久保 謙哉*; 石田 勝彦*; 小林 義男*; 松崎 禎市郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; 髭本 亘; 篠原 厚*

no journal, , 

本研究では、ミュオン転移と呼ばれるミュオン原子形成反応に注目し、ミュオン転移反応における分子構造による影響の解明を目指す。予備実験として英国RIKEN-RALミュオン施設において、ゲルマニウム半導体検出器によるミュオン特性エックス線測定システムの構築を行った。実験システムの評価のために、水素(99.7%)とアルゴン(0.3%)の混合ガスに対してミュオンの照射を行った。転移過程を経て形成されたミュオンアルゴン原子からのミュオン特性エックス線スペクトルが得られたので、結果について報告する。

口頭

ベントナイト懸濁水中での水の放射線分解による水素発生に関する研究

永石 隆二; 井上 将男; 遠藤 慶太*; 松村 太伊知; 小川 徹

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物(HLW)の地層処分で人工バリアの緩衝材(粘土充填層)として考えられているベントナイトでは、天然バリア(地層岩盤)からの地下水の侵入及びHLW廃棄体からの放射線の照射によって、ベントナイト自体の照射損傷だけでなく、水の放射線分解が起こり、分解で生成したラジカル、分子等の活性種がベントナイトを構成する成分や水中の溶存種と反応する。本研究では、Co-60$$gamma$$線分解によってベントナイト懸濁水溶液から発生する水素等を測定し、水素発生のベントナイト及び塩分の含有量依存性を調べることで、ベントナイト中での水の放射線分解挙動について議論した。

口頭

Consideration of water radiolysis in void volumes of porous zeolite bed loaded in adsorption vessels for decontamination of radioactive water

永石 隆二; 井上 将男; 松村 太伊知; 山岸 功; 日野 竜太郎; 小川 徹

no journal, , 

これまで福島第一原子力発電所の汚染水処理での水素安全のため、多孔性のゼオライト吸着材が共存した純水、海水等の水溶液の放射線分解による水素発生の研究を行ってきた。ここで、海水成分の純水への溶解に伴う水素発生の増大とともに、ゼオライトの水溶液への添加による水素発生の増大を確認してきた。本研究では、このゼオライト添加による水素発生の増大をゼオライト充填層中で水が侵入する異なる二つの間隙に着目して考察した。さらに、水素と対で生成する、過酸化水素のゼオライトへの接触に起因した酸素の発生についても議論した。

口頭

HIC模擬炭酸塩スラリーの照射実験,3; 模擬炭酸塩スラリーの放射線分解挙動に関する研究

永石 隆二; 本岡 隆文; 山岸 功; 井上 将男; 松村 太伊知

no journal, , 

多核種除去設備(ALPS)の高性能容器(HIC)中で起きた炭酸塩スラリーの液位上昇に伴うたまり水発生は、スラリー中のSr-90等からのベータ線による放射線分解に起因すると考えられるが、詳細は明らかにされておらず、その原因究明を含めたスラリー廃棄物の安全管理の観点から、放射線分解挙動に関する研究を段階的に進めてきた。シリーズ発表として本報告では、処理水中の海水成分や添加物の炭酸塩が与える水の放射線分解への影響について議論するとともに、分解生成物の過酸化水素の熱分解による酸素発生等について述べる。

口頭

放射線輸送・遮蔽計算による汚染水処理装置の吸収線量評価

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故における汚染水処理では、使用済みの吸着塔付近は高線量下であり容易に近づけない環境であるが、外側から放射線等を測定することで内部の吸着核種や吸収線量の分布を評価することが期待できるため、これまで放射線輸送・遮蔽計算を用いた汚染水処理等での吸収線量や放射線分解等に関する解析的研究を進めてきた。本研究では汚染水処理の代表例として、情報が広く公開されているTMI-2事故時の汚染水処理に用いた水没式脱塩システム(SDS)に対して、SDS吸着塔内のゼオライト充填層の吸収線量と、吸着塔の$$gamma$$スキャニングの結果と充填層内の核種分布との関係について評価を試みた。

口頭

廃ゼオライト吸着塔内の核種分布の$$gamma$$スキャニングによる3次元評価に関する検討

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

no journal, , 

原子力で$$gamma$$スキャニングは非破壊分析手法として照射済み燃料棒に適用されているが、シビアアクシデント時の廃吸着塔の核種分布評価にも適用されている。ここで、$$gamma$$スキャニングは軸方向の$$gamma$$線計測が一般的であり、高アスペクト比(長さ/径)の燃料棒では径方向の分布を無視できるため問題ないが、低アスペクト比の吸着塔では無視できず、径方向の分布等を考慮する必要がある。これまでTMI-2事故時の汚染水処理に用いた水没式脱塩システム(SDS)に対して円筒形状に近似した軸方向のみを考慮して、放射線輸送・遮蔽計算を用いた吸着塔の$$gamma$$スキャニングに関する解析的研究を進めてきた。本研究では、現実的な形状を再現したSDS吸着塔内の軸方向と径方向のスキャニングを模擬した計算を行い、ゼオライト充填層中の核種分布の3次元評価の可能性について検討した。

口頭

Co-60$$gamma$$線照射下の炭酸塩スラリーの放射線分解挙動に関する研究

永石 隆二; 本岡 隆文; 山岸 功; 井上 将男*; 松村 太伊知

no journal, , 

多核種除去設備(ALPS)の高性能容器(HIC)中で起きた炭酸塩スラリーの液位上昇に伴うたまり水発生は、スラリー中のSr-90等からのベータ線による放射線分解に起因すると考えられるが、詳細は明らかにされておらず、その原因究明を含めたスラリー廃棄物の安全管理の観点から、放射線分解挙動に関する研究を段階的に進めてきた。本研究では、一連の実験の中で炭酸塩スラリー中の放射線分解挙動について明らかにした。ここで、処理水中の海水成分や添加物の炭酸塩が与える水の放射線分解への影響について明らかにするとともに、分解生成物の過酸化水素の熱分解による酸素発生等について議論した。

口頭

燃料デブリ周囲へのエネルギー付与に関する放射線化学的評価,1; 線種に依存した放射線エネルギー分布評価

松村 太伊知; 永石 隆二; 奥村 啓介; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

no journal, , 

福島第一原子力発電所で溶融した炉心は金属やコンクリートと反応してデブリとなっている。これは水に接触した状態で10数年の間、FPからのベータ線や$$gamma$$線、アクチノイドからのアルファ線の放射線の影響を受け続けることになる。状態把握の観点からもデブリを取り巻く、これら放射線による複合的な照射場を評価することは重要である。そこで本報告では、燃焼計算により求めたインベントリデータから、放射線の種類(線種、崩壊モード)毎のエネルギー分布を評価した。ここで、放射線エネルギー分布の冷却期間(事故からの経過時間)に対する依存性等について議論した。

口頭

「環境放射能」研究会における東京電力福島第一原子力発電所事故関連研究報告のとりまとめ

別所 光太郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; 飯本 武志*; 木下 哲一*; 坂口 綾*; 杉原 真司*; 高宮 幸一*; 田上 恵子*; 長尾 誠也*; et al.

no journal, , 

「環境放射能」研究会は、JCO臨界事故を契機として2000年にスタートし、自然環境放射能、放射線・原子力施設環境放射能を基本テーマに、その他の討論主題1$$sim$$2件を挙げる形で、毎年2$$sim$$3月につくば市の高エネルギー加速器研究機構で開催されてきた。毎回、研究会終了後には、査読付きのProceedings論文集を刊行している。東京電力福島第一原子力発電所事故の後に開催された2012年の第13回以降は、同事故に関連する環境放射能・放射線測定に関連した研究発表が、研究会での報告の多くの割合を占めるようになった。また、環境放射能を専門とする研究者にとどまらず、様々な分野の研究者や技術者、自治体関係者、一般市民の方々なども参加するより幅広い情報交換の場となった。この傾向は、2017年の第18回研究会においても継続している。「環境放射能」研究会世話人会では、事故から5年を迎えるのを機に、事故以降5年間の関連する環境放射能研究を、第13回(2012年)$$sim$$第17回(2016年)「環境放射能」研究会での発表(計326件)を中心にとりまとめる作業を2016年3月にスタートさせ2017年3月に出版物を発行した。本報告は、このとりまとめ活動の概要を報告するものである。

口頭

燃料デブリ周囲へのエネルギー付与に関する放射線化学的評価,2; 放射線エネルギー分布の放射線化学的統合

永石 隆二; 松村 太伊知; 奥村 啓介

no journal, , 

デブリが共存した水(反応系)中では放射線分解が起きて、高反応性の生成物(ラジカル・分子)が長期にデブリと接触・反応し、その状態に影響を及ぼす(経年劣化)。ここで、放射線分解や照射損傷といった放射線効果は、一般的に評価される線量だけでは説明できず、放射線の線質(線種、エネルギー)に依存した考慮が必要である。そこで本報告では、前の報告で評価した線種毎のエネルギー分布を放射線化学的に統合した。さらに、線種毎に影響範囲の異なる、反応系での不均一なエネルギー付与に基づく放射線効果について議論した。

口頭

放射線環境における構造材近傍のエネルギースペクトル評価

松村 太伊知; 永石 隆二; 片倉 純一*; 鈴木 雅秀*

no journal, , 

構造材近傍の放射線や放射線分解生成物は、腐食をはじめとする構造材の劣化に影響する。ここで、構造材近傍の放射線の線質(種類・エネルギー)及び量は構造材の種類や厚さによって変わるため、これを系統的かつ詳細に調べることは、設置場所等によって異なる構造材(材質・サイズ)を利用する実情に応じた細やかな指針等を与えられる点からも重要である。そこで本研究では、水中の金属構造材(SUS304, SUS316L等)への放射線($$beta$$線・$$gamma$$線)照射をモンテカルロ計算コード(PHITS)で模擬して、その構造材近傍の放射線のエネルギースペクトルを入射放射線、構造材の種類や厚さを変えながら評価した。解析結果の一例として、Y-90線源の$$beta$$線をSUS304に入射したときの裏側の水中のスペクトルの平均エネルギーは、構造材の厚さが増加すると、光子は高エネルギー側にシフトするのに対して、電子は低エネルギー側にシフトした。

口頭

固体共存水溶液系での過酸化水素の熱分解の速度評価

永石 隆二; 桑野 涼*; 井上 将男*; 松村 太伊知

no journal, , 

水の放射線分解によって生成する過酸化水素(分子生成物)は酸化剤であり、水に接する材料(接水材料)を腐食や構造破壊で劣化させるため、この生成(G値)と反応の挙動を調べることは重要である。この反応のベースには単独で減衰する熱(自己)分解があるが、この1次の反応速度は温度(活性化エネルギー)だけでなくpH(酸性度)や固体表面(触媒等)の影響を受ける。そこで本研究では、この反応速度を固体材料(主にゼオライト)が共存した水溶液中でpHを変えながら測定した。ここで、系統的に取得した測定データをもとに、反応速度に及ぼすpHや共存する固体材料の影響を考察するとともに、材料劣化を及ぼす過酸化水素の影響範囲等について議論した。

口頭

透過性の低い放射線による水の放射線分解での水素発生等の測定

永石 隆二; 桑野 涼*; 松村 太伊知

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)事故対策・廃止措置における水の放射線分解に関する研究では、これまで外部放射線として主に透過性の高いガンマ線(Co-60)が照射実験に用いられてきた一方で、Sr-90等からのベータ線を模擬した電子線やその制動放射を模擬するエックス線といった放射線を用いた実験も重要であると考えられているが、それらの透過性は低いため、ガンマ線と同様に実験することが困難である。そこで本研究では、それらの放射線の透過性に優れたフィルムによって密封した照射容器を用いて、電子線及びエックス線による照射実験を行い、水溶液の線量評価とともに、水の分解で発生した水素(分子)並びにその対生成物の過酸化水素を測定した。

口頭

制動放射を模擬したエックス線照射による水の放射線分解の研究,2; 分子生成の線質効果の評価

永石 隆二; 桑野 涼*; 松村 太伊知

no journal, , 

Co-60$$gamma$$線のような単一エネルギー(単色)をもつ光子とは異なり、制動放射やX線といった連続エネルギー(スペクトル)の光子は、水の層の厚さ等によって水中に異なる線質(エネルギー・スペクトル)の光子を与える。異なる線質の光子による水の分解は生成物の異なる収量(G値)やパターンを与えることから、それら光子を用いた実験ではこの線質(LET)効果の評価が重要となる。そこで本報告ではシリーズ発表の2番目として、X線照射による水の分解の線質効果(分子生成物の生成挙動)を、1番目で測定した線量・線質データをもとに明らかにして、水の分解に及ぼす管電圧(入射最大エネルギー)や水層の厚さの影響について議論した。

口頭

制動放射を模擬したエックス線照射による水の放射線分解の研究,1; 吸収線量と吸収スペクトルの測定

松村 太伊知; 永石 隆二; 桑野 涼*

no journal, , 

原子炉, 吸着塔, 収納缶等の金属構造材表面では$$beta$$線や二次電子から低・連続エネルギー化した制動放射が発生して、これが水の分解を引き起こして構造材の腐食等に影響を及ぼしている。ここで、放射線分解する水はその層の厚さによって異なる線質(エネルギー・スペクトル)の制動放射を吸収するため、放射線分解実験を行う場合はこれを考慮した高度な線量評価が重要となる。そこで本報告ではシリーズ発表の1番目として、制動放射の模擬としたX線の水への照射を高精度線量計とスペクトロメータを用いて測定して、水への吸収光子の入射最大エネルギー(管電圧)や水層の厚さに対する依存性を議論した。

口頭

積算線量計を用いた燃料デブリの核燃料物質評価のための技術開発; バブル線量計の基礎データ取得

寺島 顕一; 冠城 雅晃; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 藤田 学*; 奥村 啓介

no journal, , 

中性子用積算線量計であるバブル線量計(BD)は、ガンマ線に不感、外部電源不要、目視確認が可能、中性子フルエンス率に応じた照射時間調整、などの特長を持っており、福島第一原子力発電所(1F)におけるデブリ検知や容器の非破壊測定への適用が期待できる。そこでBDの適用性評価を目的とし、中性子照射試験を行って基礎データを取得した。

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