Development and application of a He neutron spin filter at J-PARC

奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164301

We are developing a neutron polarizer with polarized He gas, referred to as a He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of He spin filters at MLF of J-PARC are reported.

Design of neutron beamline for fundamental physics at J-PARC BL05

三島 賢二*; 猪野 隆*; 酒井 健二; 篠原 武尚; 広田 克也*; 池田 一昭*; 佐藤 広海*; 大竹 淑恵*; 大森 整*; 武藤 豪*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600, p.342 - 345, 2009/02

https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.11.087

J-PARC、物質生命科学実験施設(MLF)のBL05ポートに基礎物理実験のための新しいビームラインを建設している。このビームラインは中性子光学の高度な技術を駆使して設計されており、NOP(Neutron Optics and Physics)と名づけられている。中性子モデレータから供給される中性子ビームは、マルチチャンネルのスーパーミラーで曲げられ、低発散, 高強度, 高偏極という3本の特徴あるビームブランチに分岐された後、実験エリアに引き出され、中性子干渉, 散乱, 崩壊という基礎物理実験に各々利用される。本研究では、モンテカルロシミュレーションコードである"PHITS"を使って中性子光学素子構成及び遮蔽設計の最適化を実施し、低発散ブランチでcmstrsMW、高強度ブランチでcmsMW、高偏極ブランチではビーム偏極率99.8%を保った状態でcmsMWのビーム強度を得ることができるという評価結果を得た。

地質環境調査・物質移行評価に関する研究の基本的な方針

前川 恵輔; 澤田 淳; 太田 久仁雄; 操上 広志; 國丸 貴紀; 舟木 泰智; 濱 克宏; 竹内 真司; 天野 健治; 三枝 博光; et al.

JAEA-Review 2007-011, 8 Pages, 2007/03

JAEA-Review-2007-011.pdf:0.66MB

日本原子力研究開発機構が進めている地層処分技術に関する研究開発のうち、地上からの調査研究段階を対象として、地質環境調査から水理・物質移行の解析・評価に至る一連の評価手法の整備を目的とした研究テーマである「地質環境調査・物質移行評価に関する研究」について、今後5年程度を見通した研究の目標と進め方を示したものである。

長寿命核中性子捕獲断面積決定に必要な即発線放出率の測定(先行基礎工学研究に関する共同研究報告書)

宮崎 格*; 清水 俊明*; 柴田 理尋*; 河出 清*; 古高 和禎; 中村 詔司; 坂根 仁

JNC TY8400 2005-002, 40 Pages, 2005/06

JNC-TY8400-2005-002.pdf:2.69MB

半減期が数万年に及ぶ長寿命の核分裂生成物(LLFP)を短寿命化させる核変換技術の開発には中性子捕獲反応の精度の良い断面積データが必要である。しかし、放射性核種の中には、放射化法では測定できないか、あるいは極めて測定の難しいものがある。即発線を用いた断面積測定ならその問題の解決を期待できる。そこで、本研究では即発線を測定するのに必要な10MeVまでの高エネルギー線の放出率の標準となるN(n,)N 反応の測定と即発線を用いた捕獲断面積測定手法の開発を目的とする。そのために以下の三つの研究を行った。京都大学原子炉実験所のB-4スーパーミラー中性子導管(B-4孔)にて熱中性子照射測定実験を行った。バランス法とシミュレーション計算を援用したゲルマニウム検出器の効率曲線表現法の開発により、N (n, )N 反応で放出される主要な即発線の放出率を精度0.2-0.9%で決定した。また、Na, Al, V, Mn, Co, Ni, Cu, Pr, W, Au の10核種について、即発線とb壊変線を用いた断面積測定値を比較した。それにより報告されている即発線の放出率が系統的にずれており、過去のデータを測定した際の検出効率がずれていた可能性があることがわかった。Pd (n, )Pd 反応断面積の測定を行った。Pd は放射性廃棄物中に含まれるLLFPであり、その核変換を考える際には同位体として混ざっているPd の断面積も重要である。断面積の下限値を精度6%で決定した。また報告されているPd 周辺の核データから、核構造の類似性に着目して上限値を推定する方法を検討した。放出率の下限値を安全サイドで79%小さい値に見積もった。それに伴い断面積の上限値は27%大きな値になる。

Environmental Radiation Monitoring after the Accidental Release from Bituminization Demonstration Facility

中野 政尚; 渡辺 均; 清水 武彦; 宮河 直人; 森田 重光; 片桐 裕実

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 243(2), p.319 - 322, 2002/00

https://doi.org/10.1023/A:1016037005614

1997年3月11日、PNC東海アスファルト固化処理施設で火災・爆発事故が発生した。数GBqの放射性物質が放出され、そのための環境モニタリングを行った。以下に本事故に係るモニタリングの特徴、結果、知見を記す。1.固化処理施設の風下方向及び近傍において空気中塵埃中の測定を行った結果、監視区域内で濃度が最大であった地点においても、周辺監視区域外における空気中濃度限度レベルであり、一般環境及び公衆の健康への影響は認められなかった。2.線量評価の観点からPuとAmがこの事故放出の決定核種であったと考えられること、また、汚染状況把握のためにPuとAmが核種とともに大部分の試料に対して分析された。3.事故放出の影響は東海事業所内で採取したダストと表土試料の一部に認められた。また、核種挙動の違いがダクトと表土試料の間で見られた。4.PuとAmの分析には現在では少なくとも一週間を要する。非常時において

H12: Project to establish the scientific and technical basis for HLW disposal in Japan, Supporting report 3: Safety assessment of the geological disposal system

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 牧野 仁史

JNC TN1410 2000-004, 462 Pages, 2000/04

JNC-TN1410-2000-004.pdf:63.73MB

None

H12: Project to establish the scientific and technical basis for HLW disposal in Japan; Project overview report

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 牧野 仁史

JNC TN1410 2000-001, 395 Pages, 2000/04

JNC-TN1410-2000-001.pdf:57.43MB

None

わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性; 地層処分研究開発第2次取りまとめ, 分冊2, 地層処分の工学技術

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 牧野 仁史

JNC TN1400 99-022, 704 Pages, 1999/11

JNC-TN1400-99-022.pdf:92.67MB

本報告書は,これまで核燃料サイクル開発機構が実施してきた処分技術の研究開発の成果を取りまとめたものである。その内容は,基本的に原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会報告書「高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発等の今後の進め方について」に示された第2次取りまとめの処分技術の目標および課題に応えるものとなっている。また,総論レポート第IV章の「地層処分の工学技術」に示した内容を透明性と追跡性をもって技術的に支えるものである。

The draft second progress report on research and development for the Geological disposal of HLW in Japan; H12 project to establish technical basis for HLW disposal in Japan; Supporting report 2, Repository design and engineering technology

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 牧野 仁史

JNC TN1400 99-012, 586 Pages, 1999/05

JNC-TN1400-99-012.pdf:29.91MB

None

地層処分研究開発第2次取りまとめ; 第2ドラフト, 分冊3, 地層処分システムの安全評価

増田 純男; 梅木 博之; 清水 和彦; 宮原 要; 内藤 守正; 長谷川 宏; 牧野 仁史

JNC TN1400 99-009, 505 Pages, 1999/04

JNC-TN1400-99-009.pdf:21.18MB

核燃料サイクル開発機構(以下,サイクル機構)では,平成9年4月に公表された原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会報告書「高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発等の今後の進め方について」(以下,専門部会報告書)に従って,関連する研究機関等の協力を得つつ,地層処分に関わる研究開発を様々な分野において進めてきている。研究開発の全体目標は「わが国における地層処分の技術的信頼性」を示すことにあり,その成果を技術報告書(以下,第2次取りまとめ)として国に提出しその評価を仰ぐこととされている。第2次取りまとめは,平成4年に公表された第1次取りまとめの成果を受けて処分の枝術的信頼性を示し,国による評価を経て,処分事業を進める上での処分予定地の選定,安全基準の策定の技術的拠り所を与えるとともに,2000年以降の研究開発の具体化にとって極めて重要なものと位置づけられているものである。平成10年9月には,地層処分に関連する領域の専門家の方々から研究開発の内容や進捗状況について忌憚のない指摘や議論を頂くため,専門部会報告書に示された個々の課題に対する研究開発の成果を中間的に整理した第2次取りまとめ第lドラフトを,専門部会に報告,発表した。第lドラフトを素材とした指摘や議論およびそれ以降の研究開発の進捗を踏まえて,このたび第2ドラフトをまとめた。第2ドラフトは総論レポートと専門部会報告書に示された主要な研究開発分野である「地質環境条件の調査研究」「処分技術の研究開発」及び「性能評価研究」のそれぞれに対応する3つの分冊から構成されている。本資料は,このうちの第2ドラフト分冊2「地層処分の工学技術」であり,総論レポートにおける処分技術に関する記述内容の詳細な技術的根拠を与えるものである。第2ドラフトの総論レポートと3つの分冊については,第lドラフト同様.地層処分に関連する領域の専門家の方々から研究開発の内容や進捗状況について忌憚のない指摘や議論を項くとともに,英語版を作成し国際的なレビューを受ける予定である。これらのレビューの結果も踏まえ,総論レポートと3つの分冊を2000年前までに完成させることとしている。また,あわせで第2次取りまとめの理解の一助とするため,地層処分に関する基本的な事項や知見に関する情報(例えは,地層処分の発想,評価の時間枠等)を提供することを目的として.別冊「地層処