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論文

Overall optimization of radioactive waste processing and disposal for problematic waste management

中川 明憲; 佐々木 紀樹; 坂本 義昭

Radioactive Waste Management; Solutions for a Sustainable Future (Supplement) (Internet), 7 Pages, 2023/00

日本原子力研究開発機構では、研究開発活動により発生した放射性廃棄物を保管している。これらの廃棄物の一部は内容物の情報がほとんどなく、鉛や水銀などの有害物質が混入しているなど、放射能濃度や性状が評価されずに圧縮されたものが含まれている。これらの廃棄物の前処理や放射能濃度評価には、多大な時間とコストを要することになることから、これらの廃棄物の処理処分を合理化するために、処理における作業量と埋設処分施設の高度化のバランスをとる手法を検討した。廃棄物処理の作業分析を行った結果、ボトルネックとなっている作業は、放射能濃度評価、並びに有害物質及び可燃物の分別作業であることが明らかとなった。放射能濃度評価に関しては、保守的なスケーリングファクタの構築及び非破壊ガンマ線測定により合理化できることを明らかにした。有害物に関しては、使用記録と非破壊検査により廃棄物容器中の有害物の有無を確認し、有害物が含まれている廃棄物容器は開梱して分別することとした。約1,000本のドラム缶に対する開梱調査を実施し、その約10%に有害物が含まれていることが判明したことから、これらの廃棄物に関しては分別が必要であることが明らかとなった。可燃物の分別に関しては、高エネルギーX線CTを用いた非破壊検査により可燃物の総量を把握し、受入基準を満足しない場合は可燃物含有量の少ない廃棄物と混合埋設することで、埋設処分場平均値で受入基準を満足させる手法を検討した。これらの対策により、圧縮体の分別作業を従来の方法より約5倍加速できる可能性があることを示した。

報告書

廃棄物の合理的処理処分方策の基本的考え方; 廃棄物処理の加速に向けた検討結果

中川 明憲; 及川 敦; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 佐々木 紀樹; 岡田 翔太; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2021-006, 186 Pages, 2021/06

JAEA-Technology-2021-006.pdf:54.45MB

日本原子力研究開発機構が保管する放射性廃棄物のうち、一部の放射性廃棄物については過去に未分別のまま圧縮等の処理が行われていた。このため、埋設処分に向けて圧縮されたものを分解して確認する等の作業に多くの時間が必要であると想定され、放射性廃棄物の早期のリスク低減を行う方策について、廃棄物処理及び埋設処分の2つの観点から検討を実施した。前処理,処理及び固型化といった廃棄物処理作業の中で時間を要している工程を分析し、放射能濃度評価、有害物等の分別、及び可燃物の分別といった課題を抽出した。放射能濃度評価に関しては、保守的な核種組成比と非破壊$$gamma$$線測定による廃棄体中の放射能濃度評価方法の検討、及びトレンチ埋設施設構造の高度化を図るとともに、評価対象核種の選定に一定の基準を設定することにより、評価対象核種を絞り込める可能性があることを明らかにした。有害物等の分別に関しては、非破壊検査と記録・有害物使用状況等による分別の要否の確認により、分別作業を大幅に削減できる見込みが得られた。また、廃棄物から地下水中に移行した重金属による地下水中濃度を評価し、水質に関する環境基準を遵守可能な廃棄体中に含有される濃度として受入基準を提示した。可燃物の分別に関しては、埋設施設内空隙増加による陥没の影響を評価し、覆土での事前対応が可能な可燃物含有量を評価するとともに、非破壊検査による可燃物量の確認と、解体で発生するコンクリートのような可燃物含有量が少ない廃棄物との混合埋設により、埋設処分場内の廃棄物層の平均的な可燃物の含有割合を20vol%とする定置管理を行い、分別作業を不要にできる見込みが得られた。原子力科学研究所の圧縮体を例に、これらの方策を施すことによる廃棄物処理加速の効果についての評価を実施し、廃棄物の分別処理作業を約5倍加速できる見込みが得られた。今後、検討した対策の実現に向けた対応を進める。

報告書

ウラン及び長半減期核種を含んだ研究施設等廃棄物を対象とした処分方策に関する技術的検討

菅谷 敏克; 中谷 隆良; 佐々木 利久*; 中村 康雄*; 坂井 章浩; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2016-036, 126 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-036.pdf:7.28MB

ウラン及び長半減期核種を含んだ廃棄物の処分における特徴としては、処分施設の管理期間終了後の安全評価において、数万年以降に被ばく線量の最大線量が出現することにある。これらの特徴を持つ幅広い放射能濃度範囲のウラン及び長半減期核種を含んだ研究施設等廃棄物の処分の方策は未だ決定されていないことから、処分方策の決定に資することを目的とした処分に係る技術的な検討を行った。本報告書は、ウランを含んだ比較的放射能濃度の低い廃棄物に対して、トレンチ処分とクリアランスについての技術的検討を行うとともに、ウラン及び長半減期核種を含んだ中深度処分対象の濃度範囲となる廃棄物に対しては、濃度制限シナリオによる技術的検討を行った。

論文

Enhanced charge collection by single ion strike in AlGaN/GaN HEMTs

小野田 忍; 蓮池 篤*; 鍋島 佳明*; 佐々木 肇*; 矢嶋 孝太郎*; 佐藤 真一郎; 大島 武

IEEE Transactions on Nuclear Science, 60(6), p.4446 - 4450, 2013/12

 被引用回数:38 パーセンタイル:94.87(Engineering, Electrical & Electronic)

窒化ガリウムの高電子移動度トランジスタ(GaN HEMT)は、宇宙用の高周波デバイス(固体素子増幅器: SSPA)としての応用が期待されているが、その照射効果については明らかになっていない。今回、単一重イオン(18MeV Ni)入射による過渡電流を観測し、その電荷収集量について調べた。その結果、オフ状態(ゲートバイアス-10V)においてはバイポーラ効果に起因する過剰電荷収集が観測され、ピンチオフ状態(同-2.5V)及びオン状態(同-10V)においては、バイポーラ効果に加えてバックチャンネル効果に起因する過剰電荷収集が数ナノ秒という長時間にわたって観測されることが判明した。このような過剰電荷収集と放射線損傷との関係を調べた結果、放射線損傷による電気特性の劣化が過剰電荷収集を抑える働きがあることが明らかとなった。

論文

富岡町災害復興ビジョン策定委員会に参加して

阿部 定好; 桑江 良明*; 佐々木 聡*; 高橋 一智*

原子力・放射線部会報(インターネット), (10), p.6 - 8, 2012/03

2011年8月26日から2012年1月30日にかけて、日本技術士会の技術士として富岡町の災害復興ビジョン策定委員会に参加し、原子力・放射線の正しい理解に向けたコメント及びアドバイスによる支援を行った。その結果、全町民が一緒になって富岡町に帰ることを願うビジョンが策定された。

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

報告書

第3回地層処分研究開発検討委員会

佐々木 康雄; 虎田 真一郎; 沼田 良明

JAEA-Review 2008-078, 51 Pages, 2009/03

JAEA-Review-2008-078.pdf:5.57MB

原子力機構では、地層処分研究開発部門が実施している地層処分研究開発のうち、主として東海研究開発センターにおいて実施している研究課題について、大学や関連研究機関における専門家による「地層処分研究開発検討委員会」を機構内に組織し、審議検討を通じて客観的な助言をいただくことにより、研究開発の効率的な展開と、その成果による処分事業や安全規制等への技術基盤の確立に資することができるよう、時宜よく研究開発計画の実施にあたって反映させている。本資料は、2008年3月に開催した第3回委員会の会議報告を行うものである。

報告書

放射性廃棄物処分研究の理解拡大と次世代の人材育成活動に関する報告

佐々木 康雄; 沼田 良明; 虎田 真一郎

JAEA-Review 2008-068, 23 Pages, 2009/02

JAEA-Review-2008-068.pdf:2.73MB

原子力の利用に伴う廃棄物発生とその処分については、これまでの原子力利用にも増して社会の受容の視点を重視しつつ、処分施設の建設を柱とした計画推進を図っていかなければならない。また、その計画推進に必要な期間が長期に渡るため、世代間の知識や意識の共有や技術情報を継承する人材の確保についても適切に対処していかなければならない課題といえる。その方策の一助として、研究部門の研究者みずからが次世代を構成する学生世代を対象に、廃棄物処分に関連した研究成果について科学的解説や意見交換を行う機会をつくることが有効と考え、原子力や理科教育に関心が高いと思われる教育機関に向けて、研究者による講演と意見交換を呼びかけた。併せて原子力や処分についての講演や説明の内容理解を図るためのコミュニケーションに資するよう、その反響や受け止められ方についてアンケートや意見聴取をもとに検討したので報告する。

報告書

第2回地層処分研究開発検討委員会(会議報告)

佐々木 康雄; 虎田 真一郎; 沼田 良明

JAEA-Review 2008-016, 69 Pages, 2008/03

JAEA-Review-2008-016.pdf:7.79MB

地層処分研究開発部門が実施している地層処分研究開発のうち、主として東海研究開発センターにおいて実施している研究課題について審議検討を頂き、客観的な助言を得て計画に反映し、優れた成果を効率的に得るとともに、これを処分事業や安全規制等に時宜よく反映していくため、大学や関連研究機関における専門家による「地層処分研究開発検討委員会」を設置している。本資料は、2007年3月に開催した第2回委員会の会議報告を行うものである。

論文

Direct measurement of the temporal profile of the amplification gain of the transient collisional excitation neonlike manganese X-ray laser medium

長谷川 登; 河内 哲哉; 佐々木 明; 岸本 牧; 助川 鋼太; 田中 桃子; Tai, R. Z.*; 越智 義浩; 錦野 将元; 永島 圭介; et al.

Physical Review A, 76(4), p.043805_1 - 043805_5, 2007/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:66.96(Optics)

固体をターゲットとするプラズマX線レーザーは短波長でのレーザー発振が得られるため、その増幅媒質の詳細情報が求められている。しかし、X線レーザーの増幅媒質の時間分解計測は、受動的な分光方法では不可能であり、かつ媒質自身が高電子密度プラズマであるため、可視領域のレーザーを用いた能動分光法も適応不可能であった。今回われわれは、チタンサファイアレーザーの第29次高調波(波長26.9ナノメートル)をプローブ光として用いることにより、過渡利得方式ネオン様マンガンX線レーザー媒質(増幅波長26.9ナノメートル)の増幅率の時間分解計測に成功した。得られた増幅率の立ち上がり時間及び持続時間は、それぞれ23ピコ秒,27ピコ秒であった。これらの結果は、流体シミュレーションと原子過程シミュレーションを組合せた理論計算結果と良い一致が得られた。

論文

Analysis of gain generation of the TCE X-ray laser through temporal duration

越智 義浩; 河内 哲哉; 佐々木 明; 永島 圭介; 長谷川 登; 田中 桃子; 岸本 牧; 錦野 将元; 加藤 義章

X-Ray Lasers 2004; Institute of Physics Conference Series, Vol.186, p.111 - 114, 2005/06

波長1053nmのCPAガラスレーザーシステムを用いて、過渡励起方式(TCE)X線レーザーの研究を行っている。今回、原子番号の異なる銀(47),パラジウム(46),モリブデン(42)をターゲット物質として用い、その時間幅を斜入射分光器とX線ストリークカメラを組合せ時間・波長分解計測を行った。得られた時間幅は銀,パラジウム,モリブデンに対してそれぞれ9.3ps, 6.2ps, 3.9psであり、ターゲット物質の原子番号の減少とともに短くなることが明らかになった。この実験結果と流体コード、及び原子コードによるシミュレーションの比較により、プラズマ媒質中での利得発生機構についての解析を行いその結果について発表する。

論文

High-precision measurement of the wavelength of a nickel-like silver X-ray laser

長谷川 登; 河内 哲哉; 内海 隆行*; 佐々木 明; 田中 桃子; 加道 雅孝; 助川 鋼太*; Lu, P.; 岸本 牧; Tai, R.; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 43(5A), p.2519 - 2522, 2004/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:45.12(Physics, Applied)

X線レーザーの発振波長の精密な情報は、X線レーザーの応用を行う際に極めて重要である。特にニッケル様銀X線レーザーの発振波長は高効率の反射鏡が既に開発されている応用に適した波長領域である。さらに、多電子系原子過程のシミュレーションによる発振波長の予測値と実測値との一致が十分に成されていない波長領域であり、その標準値として利用が可能である。今回、X線レーザー発振線の2次光を観測することで波長分解能の向上を行うとともに、波長校正用の光源としてヘリウムガスプラズマからの発光線を用いることで波長校正の精度の向上を行い、従来よりも高い精度で発振波長を決定することに成功した。測定されたX線レーザーの中心波長は13.887nmであり、われわれの行ったシミュレーションによる発振波長の予測値と測定誤差範囲内で一致した。これにより、他の発振線についても従来よりも高精度の予測が可能であることが示された。

論文

Observation of strong soft-X-ray amplification at 8.8 nm in the transient collisional-excitaion scheme

河内 哲哉; 佐々木 明; 田中 桃子; 岸本 牧; 長谷川 登; 永島 圭介; 小池 雅人; 大道 博行; 加藤 義章

Physical Review A, 69(3), p.033805_1 - 033805_4, 2004/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:57.87(Optics)

われわれはニッケル様ランタンイオン4d-4p遷移(波長8.8nm)の強い増幅を観測した。用いた励起レーザーは小型のCPAガラスレーザーで励起エネルギーは18Jであった。この実験で励起レーザーパルスはプリパルスとメインパルスからなり、パルス幅は各々200ps, 7ps、パルス間隔は250psであった。KeV領域のX線分光と理論計算から、プリパルスの強度を下げることにより臨界密度付近のプラズマの温度を効果的に上昇させることができ、その領域からの電子熱伝導によって臨界密度よりも高い密度領域に実効的な利得領域を生成することを明らかにした。

論文

Development of a spin flipper for an application of a neutron magnetic device

奥 隆之*; 酒井 健二*; 安達 智宏*; 池田 一昭*; 清水 裕彦*; 丸山 龍治*; 日野 正裕*; 田崎 誠司*; 鬼柳 善明*; 加美山 隆*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 335(1-4), p.226 - 229, 2003/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.43(Physics, Condensed Matter)

中性子ビームを集束・偏極するための超伝導六極磁石への応用を目的として、正接な磁場勾配を与える高周波スピンフリッパーを開発した。このスピンフリッパーは、直径50mmの大きなビーム断面積を持つ4A以上の冷中性子ビームのスピンを制御することが可能である。偏極冷中性子ビームを用いた試験により、高いフリッピング特性が確認された。

論文

Sorption characteristics of actinium and protactinium onto soils

坂本 義昭; 石井 友章*; 稲川 聡*; 軍司 康義*; 武部 愼一; 小川 弘道; 佐々木 朋三*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.481 - 484, 2002/11

ウラン廃棄物の安全評価において必要となるウランの娘核種のうち、Ac$$^{227}$$とPa$$^{233}$$の土壌に対する吸着挙動を調べた。数種類の土壌にAc$$^{227}$$とPa$$^{233}$$を吸着させた後、KCl$$^{+}$$CaCl$$_{2}$$,塩酸ヒドロキシルアミン,過酸化水素水による逐次抽出を行った。この結果、Ac$$^{227}$$の吸着形態は、K$$^{+}$$とCa$$^{2+}$$で抽出されるイオン交換的な吸着成分(20-30%)とこれらの試薬で抽出されない土壌への固定成分(60-70%)からなり、Pa$$^{233}$$の吸着形態は、塩酸ヒドロキシルアミンで抽出される非晶質Fe+Mn酸化物への吸着(20-50%)及び土壌への固定成分(40-50%)からなることを示した。これらの結果から、Ac$$^{227}$$とPa$$^{233}$$の土壌への吸着が不可逆的な吸着形態を取ることを明らかにした。

論文

Gain saturation of nickel-like silver and tin X-ray lasers by use of a tabletop pumping laser system

河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 佐々木 明; 長谷川 登; Kilpio, A.*; 難波 慎一; 永島 圭介; Lu, P.; 高橋 謙次郎; et al.

Physical Review A, 66(3), p.033815_1 - 033815_7, 2002/09

 被引用回数:85 パーセンタイル:93.06(Optics)

銀及び錫のスラブターゲットに線集光したCPAガラスレーザー光(時間幅4ピコ秒のプリパルスと加熱パルス。パルス間隔1.2ナノ秒)を照射した。本実験ではレーザーの集光光学系に階段ミラーを導入することにより励起光を疑似進行波とし、それにより波長13.9nmと12.0nmの過渡励起電子衝突レーザーにおいて飽和増幅を達成した。利得係数は銀レーザーで35 [1/cm],錫レーザーで30[1/cm]であった。入力エネルギーは各々12J及び14Jであり、小型励起光源を用いた過渡励起電子衝突レーザーとしては最短波長での飽和増幅である。実験的に評価した飽和強度と理論計算による予測との比較から、X線レーザーの線幅としてイオン温度に起因する不均一拡がりと、レーザー準位の衝突励起脱励起に起因する衝突拡がりの両方が、ニッケル様イオンレーザーの場合には重要であることを見い出した。流体コードと衝突輻射モデルを組み合わせた計算に、この線幅の効果を取り入れることにより、実験的に観測されたレーザー線利得の発生位置及びその利得係数の大きさをほぼ再現することができた。

論文

Progress in X-ray laser development at JAERI

加藤 義章; 大道 博行; 永島 圭介; 河内 哲哉; 長谷川 登; 田中 桃子; Tang, H.; Tai, R.; Lu, P.; 岸本 牧; et al.

AIP Conference Proceedings 641, p.31 - 39, 2002/00

光量子科学研究センターにおけるX線レーザー開発の最新の成果を報告する。X線レーザー研究専用装置として開発したコビーム,1ps Nd:ガラスレーザーを用い、進行波励起によりNi様銀イオンで13.9nmにおいて、また同すずイオンにより12.0nmにおいて、飽和増幅を得ることに成功した。さらに、Ni様ランタンイオンで8.8nm,気体アルゴンターゲットで46.9nm,同キセノンで9.98nmでの高利得増幅を観測した。プラズマ増幅器への注入増幅による高コヒーレントX線レーザー光の生成の計画を報告するとともに、新たに開発した340TWチタンサファイアレーザーによる内殻イオン化X線レーザーの研究について述べる。

論文

X-ray laser research at Advanced Photon Research Center of JAERI, Kansai

加道 雅孝; 河内 哲哉; 田中 桃子; 長谷川 登; 高橋 謙次郎; 難波 慎一; 助川 鋼太*; 佐々木 明; Lu, P.; Tang, H.; et al.

Soft X-Ray Lasers and Applications IV (Proceedings of SPIE Vol.4505), p.54 - 61, 2001/12

1999年木津地区に移転後、X線レーザーの発振実験を行ってきた。ナノ秒の前駆パルスとピコ秒の加熱パルスを用いる過渡励起方式により波長32.4nmのネオン様チタン,波長13.9nmのニッケル様銀,波長11.9nmのニッケル様スズX線レーザーの発振に成功した。ニッケル様銀で23cm$$^{-1}$$の利得係数、ニッケル様スズで14cm$$^{-1}$$の利得係数が得られた。前駆パルスとしてピコ秒の超短パルスを用いることにより、従来より大きな利得係数を得ることに成功した。媒質中を伝搬するX線レーザーの空間プロファイルの計測を行った。その結果、10$$mu$$m程度の小さな領域において非常に高い利得が発生していることがわかった。新しい方式のX線レーザー発振の手法として、荷電交換を用いた再結合方式等の研究を行った。これらの研究の詳細について報告する。

論文

浅地中環境下におけるウラン系列核種の分配係数測定,2; 分配係数のpH依存性

坂本 義昭; 石井 友章*; 稲川 聡*; 軍司 康義*; 武部 愼一; 小川 弘道; 佐々木 朋三*

原子力バックエンド研究, 8(1), p.65 - 76, 2001/09

ウラン廃棄物の浅地中処分の安全評価において必要となる通気層環境(ローム-雨水系)及び帯水層環境(砂-地下水系)でのウラン及びウラン娘核種である鉛,ラジウム, アクチニウム,トリウム,プロトアクチニウム,ウランの分配係数のpH依存性を求め、これらの元素の吸着形態について検討を行った。 鉛,ラジウム,アクチニウム,トリウム,プロトアクチニウム,ウランの分配係数のpH依存性に対して,各元素の存在形態と土の陽イオン交換容量及び表面電位特性を基にして、イオン交換吸着及び表面錯体形成による吸着を組み合わせた吸着反応のモデル計算を行った結果、各元素に対する吸着挙動とその分配係数をおおむね表すことが可能であることを示した。

論文

浅地中環境下におけるウラン系列核種の分配係数測定, 1

石井 友章*; 稲川 聡*; 軍司 康義*; 坂本 義昭; 武部 愼一; 小川 弘道; 佐々木 朋三*

原子力バックエンド研究, 8(1), p.55 - 64, 2001/09

ウラン廃棄物の浅地中処分の安全評価に必要となるウラン系列核種(鉛,ラジウム,アクチニウム,トリウム,プロトアクチニウム,ウラン)の分配係数を通気層環境及び帯水層環境で求めた。通気層環境としてはローム等の4種類の土と雨水の組み合わせ、帯水層環境としては砂等の3種類の土・岩石と地下水の組み合わせで各元素の分配係数をバッチ法により測定した。通気層環境と帯水層環境での分配係数を比べると、アクチニウム以外の元素で通気層環境での分配係数が帯水層環境よりも10倍~100倍大きい値が得られた。また、土の代表的な物性値である陽イオン交換容量(CEC)及び比表面積と各元素の分配係数の関係を求めた結果、鉛,ラジウム,プロトアクチニウムについてはおおむねこれらの物性値と分配係数に相関が認められた。

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