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報告書

原子力災害対応用マニュプレータ及び手動弁開閉用ロボットの設計製作

西山 裕; 岩井 正樹; 千葉 悠介; 椿 裕彦; 大野 隼人*; 早坂 寿郎*; 羽生 敏紀*

JAEA-Technology 2020-007, 18 Pages, 2020/09

JAEA-Technology-2020-007.pdf:2.33MB

平成23年に東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、翌年原子力災害特別措置法及び平成二十三年文部科学省・経済産業省令第四号「原子力災害特別措置法に基づき原子力事業者が作成すべき原子力事業者防災業務計画等に関する命令」(以下「計画等命令」という。)が改正され、各発電事業者はその対応を行った。さらに平成29年に当該計画等命令が10MW以上の試験研究炉及び再処理施設にも適用されることとなり日本原子力研究開発機構も対応を行った。楢葉遠隔技術開発センター遠隔機材整備運用課は、当該計画等命令に対応し令和2年度から本格運用となる、日本原子力研究開発機構内の原子力緊急事態支援組織の中核を担っている。遠隔機材整備運用課の重要な任務に、遠隔機材である作業用ロボットの整備運用がある。前述の本格運用に対応するため、平成30年度に作業用ロボット(走行部、配備済)に搭載する原子力災害対応用マニュプレータ(扉開閉用)を、令和元年度に手動弁開閉用ロボット(走行部及び搭載機器により構成)の設計及び製作をそれぞれ行った。本報告書は、平成30年度及び令和元年度に実施した、原子力災害対応用マニュプレータ及び手動弁開閉用ロボットの設計及び製作に関するものである。

報告書

作業用ロボット及び偵察用ロボットの搭載無線機の機能高度化設計及び実装

西山 裕; 岩井 正樹; 椿 裕彦; 千葉 悠介; 早坂 寿郎*; 大野 隼人*; 羽生 敏紀*

JAEA-Technology 2020-006, 26 Pages, 2020/08

JAEA-Technology-2020-006.pdf:2.43MB

楢葉遠隔技術開発センター遠隔機材整備運用課は、原子力災害特別措置法及び平成二十四年文部科学省・経済産業省令第四号「原子力災害特別措置法に基づき原子力事業者が作成すべき原子力事業者防災業務計画等に関する命令」(以下「計画等命令」という。)に対応するための日本原子力研究開発機構内の原子力緊急事態支援組織の中核を担っている。同課の重要な任務に遠隔機材(作業用ロボット及び偵察用ロボット等)の整備がある。作業用ロボットに関し、既存の作業用ロボット(台車)に積載された原子力災害対応用マニュプレータに付置するマニュプレータ操作指令用無線機について、作業用ロボット(台車)の操作指令機能を付加する改良を設計し実装した。これにより作業用ロボット(台車)の操作指令の冗長化(当該無線機異常時に既設無線機への切替えによる台車操作指令)及び遠距離又は障害物等回避時使用無線中継ロボットの一元化(1台の中継ロボットで台車及びマニュプレータの両操作指令中継)が図られた。(冗長性確保及び高機能付加)また偵察用ロボットに関し、無線通信距離の確認を行った上で、無線強度を測定し、複数のアクセスポイントから最良のアクセスポイントを自動選択する能力を有する運用にとって最善の無線機を選定した。その後当該無線機を偵察用ロボット既存無線機と同時搭載する設計を行い、実装した。(冗長性確保及び高機能付加)本報告書は、令和元年度に実施した、作業用ロボット及び偵察用ロボットの搭載無線機の機能高度化設計及び実装に関するものである。

論文

Observation of high-$$j$$ quasiparticle states in $$^{249}$$Cm by in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy using heavy-ion transfer reactions

石井 哲朗; 牧井 宏之*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 重松 宗一郎*; 金子 順一*; 静間 俊行; et al.

Physical Review C, 78(5), p.054309_1 - 054309_11, 2008/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.054309
 被引用回数：14 パーセンタイル：31.62(Physics, Nuclear)

We have measured deexcitation $$gamma$$ rays in $$^{249}$$Cm populated by one-neutron stripping reactions with a $$^{248}$$Cm target and a 162 MeV $$^{16}$$O, a 162 MeV $$^{18}$$O, and a 120 MeV $$^{13}$$C beams. $$gamma$$ rays in $$^{249}$$Cm were identified by measuring kinetic energies of outgoing particles using Si $$Delta E$$-$$E$$ detectors. It was demonstrated that high-$$j$$ orbitals were selectively populated in the ($$^{16}$$O,$$^{15}$$O) reaction having a large negative $$Q$$ value. We have observed eight quasi-particle states above the deformed shell gap of $$N=152$$. The 1/2$$^{+}$$[620], 1/2$$^{-}$$[750], and 7/2$$^{+}$$[613] bands were extended up to 19/2$$^{+}$$, 19/2$$^{-}$$, and 13/2$$^{+}$$ states, respectively. We have established the 9/2 9/2$$^{+}$$[615] state at 526 keV, the 9/2 9/2$$^{+}$$[604] state with a short life of $$T_{1/2}ll 2$$ ps at 1030 keV, and the 11/2 11/2$$^{-}$$[725] state with $$T_{1/2}=19(1)$$ ns at 375 keV. Furthermore, the 17/2 1/2$$^{+}$$[880] state, having a large component of the $$k_{17/2}$$ spherical single-particle state, has been identified at 1505 keV. We discuss the properties of those quasi-particle states in the framework of a deformed shell model.

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich nuclei in the uranium region through the heavy-ion transfer reaction

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; et al.

Nuclear Physics A, 805(1-4), p.257 - 259, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2008.02.090

中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{240,242}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を初めて測定し、それぞれ10$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 8$$^{+}$$, 12$$^{+}$$, 12$$^{+}$$状態までの回転バンドを確立した。さらに$$^{240}$$Uでは、9$$^{-}$$状態までの八重極振動バンドを観測した。これらの原子核は、$$^{rm{nat}}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm標的と$$^{18}$$Oビームとの($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)及び($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2核子移行反応により生成した。Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$O及び$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより、残留核の$$gamma$$線を同定した。回転バンドの慣性能率及び中性子軌道のエネルギー準位の系統性より、中性子数152の変形閉殻が、陽子数96以上では存在するが陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。また第1励起エネルギーの中性子数依存性より、中性子数164が球形閉殻になる可能性を示唆した。

論文

Z dependence of the $$N = 152$$ deformed shell gap; In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich $$^{245, 246}$$Pu

牧井 宏之; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人*; 市川 進一; et al.

Physical Review C, 76(6), p.061301_1 - 061301_5, 2007/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.76.061301
 被引用回数：26 パーセンタイル：15.47(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Pu標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる($$^{18}$$O, $$^{16}$$O), ($$^{18}$$O, $$^{17}$$O)中性子移行反応を用いたインビーム$$gamma$$線分光により、$$^{246}$$Pu$$_{152}$$と$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定に初めて成功した。$$^{246}$$Pu$$_{152}$$については基底状態バンドをスピン12まで確立し、慣性能率の系統性から中性子数$$N = 152$$の変形閉殻が$$_{94}$$Pu同位体では消滅していることを見いだした。$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定により$$N = 152$$を挟む中性子軌道のエネルギー差が小さくなっていることを確認した。この結果からも$$_{94}$$Pu同位体で$$N = 152$$の変形閉殻が消滅していることを裏付けた。

論文

In-beam $$gamma$$-ray study of the neutron-rich nuclei of $$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, and $$^{250}$$Cm produced by the ($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) reaction

石井 哲朗; 重松 宗一郎*; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 70(8), p.1457 - 1461, 2007/08

https://doi.org/10.1134/S1063778807080224
 被引用回数：9 パーセンタイル：40.66(Physics, Nuclear)

中性子過剰核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの励起準位構造をインビーム$$gamma$$線分光法により研究した。これらの原子核は、原子力機構・東海タンデム加速器施設において、$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm($$^{18}$$O, $$^{16}$$O) 2中性子移行反応により生成した。Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{16}$$Oを識別し、さらに$$^{16}$$Oの運動エネルギーを選択することにより、残留核$$^{240}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線を同定した。$$gamma$$線測定の結果より、これらの原子核の基底回転バンドを12$$^{+}$$ 状態まで確立した。回転バンドの慣性能率より、中性子数152の変形閉殻が陽子数96のCmまでは存在し、陽子数94のPuでは消失することを明らかにした。

論文

Ground-state bands of neutron-rich $$^{236}$$Th and $$^{242}$$U nuclei and implication of spherical shell closure at $$N=164$$

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; et al.

Physical Review C, 76(1), p.011303_1 - 011303_5, 2007/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.76.011303
 被引用回数：13 パーセンタイル：31.44(Physics, Nuclear)

$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu標的と($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2陽子ピックアップ反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの基底状態バンドをそれぞれ10$$^+$$, 8$$^+$$状態まで確立した。$$^{236}$$Th, $$^{242}$$Uの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{20}$$Neの運動エネルギーを選択することにより同定した。U, Puの第1励起準位のエネルギーはN=146付近で極小値をとることが明らかになり、このことより、Z=92領域ではN=164で球形閉殻になる可能性を指摘した。さらにKoura-Yamada単一粒子ポテンシャルを用いた計算により、$$^{256}$$U原子核では、N=164に1.8MeVのエネルギーギャップが存在することを示した。

論文

Ground-state band of the neutron-rich transuranium nucleus $$^{250}$$Cm$$_{154}$$

石井 哲朗; 重松 宗一郎; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(4), p.043201_1 - 043201_4, 2006/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.75.043201
 被引用回数：19 パーセンタイル：29.38(Physics, Multidisciplinary)

$$^{248}$$Cm標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる2中性子移行反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰の超ウラン元素$$^{250}$$Cmの基底状態バンドをスピン12まで確立した。$$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{16}$$O粒子の運動エネルギーを選択することにより同定した。$$^{250}$$Cm$$_{154}$$の慣性能率は、$$^{248}$$Cm$$_{152}$$の慣性能率よりもかなり小さいことが明らかになった。この結果は、Cmにおいて$$N=152$$が変形閉殻構造を有することを支持している。

論文

Phonon spectrum and the maintenance condition of crystalline beams

Li, X.-P.*; 榎園 隼人*; 岡本 宏巳*; 百合 庸介; Sessler, A. M.*; Wei, J.*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 9(3), p.034201_1 - 034201_10, 2006/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.9.034201
 被引用回数：6 パーセンタイル：54.09(Physics, Nuclear)

蓄積リング内を周回する荷電粒子ビームは理想的な散逸力で空間電荷限界まで冷却されるとクーロン結晶化することが理論的に知られている。このような状態にあるビームはクリスタルビームと呼ばれる。そのエミッタンスは理論上ゼロであり、これ以上の高品質ビームは原理的にありえない。この論文では、結晶状態の格子振動について理論的に考察し、クリスタルビームの維持条件を示す。クリスタルビームを安定に維持するためには、結晶の格子振動数と外部集束場の周期数との間に共鳴が存在しないことが必要である。すべての格子振動数がラティス超周期数の1/2未満であれば、この共鳴を回避することができる。平滑化近似によって得られた解析的な計算結果と分子動力学シミュレーションから得られたフーリエスペクトルとを比較検討した。さまざまな結晶構造の安定性を幾つかの蓄積リングのラティスに基づいて検証した。解析的な理論によるクリスタルビームの維持条件は分子動力学シミュレーションでの結晶の安定性と非常によく一致した。線形共鳴理論に基づいて導出されたクリスタルビームの維持条件は、任意の二つの格子振動数の和がラティス超周期数に一致してはならない、と表すことができる。

口頭

中性子過剰核$$^{250}_{96}$$Cm$$_{154}$$のインビーム$$gamma$$線測定

石井 哲朗; 重松 宗一郎; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; 金子 順一*; et al.

no journal, , 

$$^{248}$$Cm標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる2中性子移行反応を利用したインビーム$$gamma$$線分光により、中性子過剰の超ウラン元素$$^{250}$$Cmの基底状態バンドをスピン12まで確立した。$$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線は、Si $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて$$^{16}$$O粒子の運動エネルギーを選択することにより同定した。$$^{250}$$Cm$$_{154}$$の慣性能率は、$$^{248}$$Cm$$_{152}$$の慣性能率よりもかなり小さいことが明らかになった。この結果は、Cmにおいて$$N=152$$が変形閉殻構造を有することを支持している。本研究は、$$N=152$$を超える原子核での初めてのインビーム$$gamma$$線測定である。

口頭

中性子過剰核$$^{246}$$Puのインビーム$$gamma$$線測定

牧井 宏之; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人; 市川 進一; et al.

no journal, , 

($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)2中性子移行反応により、中性子過剰核$$^{246}$$Puを生成し、インビーム$$gamma$$線分光を行った。測定は独立行政法人日本原子力研究開発機構のタンデム加速器施設において、電着で作成した直径3mm,厚さ0.7mg/cm$$^2$$の$$^{244}$$Pu標的にエネルギー162MeVの$$^{18}$$Oビームを照射することにより行った。標的からの散乱粒子を4組のSi$$Delta$$E-E検出器で観測し、残留核から発生する$$gamma$$線は6台のGe検出器で観測した。Si$$Delta$$E-E検出器で散乱粒子$$^{16}$$Oを識別し、さらにその運動エネルギーを選択することにより、残留核($$^{246}$$Pu, $$^{245}$$Pu及び、$$^{244}$$Pu)から発生する脱励起$$gamma$$線を同定し、$$^{246}$$Puについて初めて12$$^+$$までの基底バンドを確立することに成功した。さらに観測された基底バンドの$$gamma$$線エネルギーから慣性能率を導出し、$$^{246}$$Pu(Z=94)ではN=152の変形閉核構造が弱くなっていることを見いだした。

口頭

($$^{18}$$O,$$^{20}$$Ne)反応を利用した中性子過剰核$$^{236}$$Th,$$^{242}$$Uのインビーム$$gamma$$線分光

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人; et al.

no journal, , 

原子力機構東海タンデム加速器施設において、$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu標的を用いた($$^{18}$$O,$$^{20}$$Ne)2陽子ピックアップ反応により中性子過剰核$$^{236}$$Th及び$$^{242}$$Uを生成し、インビーム$$gamma$$線分光法により、それぞれ10$$^{+}$$, 8$$^{+}$$状態までの基底バンドを確立した。$$^{236}$$Thと$$^{242}$$Uの脱励起$$gamma$$線は、Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて散乱粒子$$^{20}$$Neを識別するとともに運動エネルギーを選択することにより同定した。ウラン原子核の第1励起準位が中性子数146で極小値をとることより、中性子数164が球形閉殻になる可能性を示唆した。

口頭

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of neutron-rich $$^{245,246}$$Pu and properties of $$N = 152$$ deformed shell closure

牧井 宏之; 石井 哲朗; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 金子 順一*; 當銘 勇人; 市川 進一; et al.

no journal, , 

$$^{244}$$Pu標的と162MeVの$$^{18}$$Oビームによる($$^{18}$$O,$$^{16}$$O), ($$^{18}$$O,$$^{17}$$O)中性子移行反応を用いたインビーム$$gamma$$線核分光法により、$$^{246}$$Pu$$_{152}$$と$$^{245}$$Pu$$_{151}$$の脱励起$$gamma$$線の測定に初めて成功した。$$^{246}$$Pu$$_{152}$$についてはスピン12までの基底バンドの状態を確認し、慣性能率の系統性から$$N = 152$$の変形閉殻が$$_{94}$$Pu同位体で消滅していることを見いだした。$$^{245}$$Pu$$_{151}$$については、その脱励起$$gamma$$線の測定により、$$N = 152$$間の中性子軌道のエネルギー差が小さくなっていることを確認した。この結果は$$_{94}$$Pu同位体で$$N = 152$$の変形閉殻が消滅していることを支持している。

口頭

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of more neutron-rich nuclei than the $$beta$$-stability line in the U region; $$^{236}$$Th, $$^{240,242}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cm

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 小浦 寛之; 重松 宗一郎*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 牧嶋 章泰*; 静間 俊行; et al.

no journal, , 

中性子過剰核$$^{236}$$Th, $$^{240,242}$$U, $$^{246}$$Pu, $$^{250}$$Cmの脱励起$$gamma$$線の測定に成功し、基底状態バンドを確立した。これらの原子核は、$$^{238}$$U, $$^{244}$$Pu, $$^{248}$$Cm標的と($$^{18}$$O, $$^{16}$$O), ($$^{18}$$O, $$^{20}$$Ne)2核子移行反応により生成した。散乱粒子を高分解能のSi $$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて測定し、脱励起$$gamma$$線と同時測定することにより生成核の$$gamma$$線を同定した。第1励起準位の系統性を中性子過剰側に拡張することにより、$$Z=94$$のPuでは$$N=152$$変形閉殻が消滅することを明らかにした。さらに、U, Pu領域では$$N=164$$で球形閉殻になる可能性を指摘した。

口頭

$$^{249}$$Cmにおける高軌道角運動量の準粒子状態

石井 哲朗; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 松田 誠; 静間 俊行; 牧嶋 章泰*; 當銘 勇人*; 重松 宗一郎*; et al.

no journal, , 

東海タンデム加速器施設において、放射性標的$$^{248}$$Cmと重イオンビームを用いた中性子ストリッピング反応により$$^{249}$$Cmを生成し、インビーム$$gamma$$線分光法により励起状態を調べた。$$^{249}$$Cmの脱励起$$gamma$$線は、Si$$Delta E$$-$$E$$検出器を用いて、散乱粒子の質量数と原子番号を識別するとともに運動エネルギーを選択することにより同定した。大きな負の$$Q_{gg}$$値を持つ($$^{16}$$O,$$^{15}$$O)反応は、$$Q_{gg}simeq 0$$の($$^{13}$$C,$$^{12}$$C)反応等よりも、高スピンの状態が励起されることを確認した。$$gammagamma$$同時相関,$$gamma$$線角度分布,$$gamma$$線強度比などのデータを解析し、$$N>152$$の8本のNilsson軌道を決定した。この中に、$$k_{17/2}(L=8)$$軌道から派生した1/2[880]軌道の候補も含まれている。

口頭

$$^{4}$$He+$$^{254}$$Es反応で生成される$$^{258}$$Mdの核分裂特性の測定

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Kean, K. R.*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史*; 佐藤 哲也; 伊藤 由太; et al.

no journal, , 

2017年、原子力機構(JAEA)は、米国ORNLから$$^{254}$$Esを入手、JAEAタンデム加速器からのイオンビーム照射による核物理研を開始した。$$^{254}$$Esは、ORNLのHigh Flux Isotope Reactorで生成された。アインスタイニウムの抽出は、ORNLでも2004年以来のことであり、現在$$^{254}$$Esを照射できるのは世界的に見てもJAEAタンデム施設だけである。2017$$sim$$2018年にかけて遂行した実験のうち、本発表では$$^{4}$$He+$$^{254}$$Esで生成される$$^{258}$$Mdの核分裂特性について報告する。

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