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論文

Development of the multi-cubic $$gamma$$-ray spectrometer and its performance under intense $$^{137}$$Cs and $$^{60}$$Co radiation fields

冠城 雅晃; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1010, p.165544_1 - 165544_9, 2021/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Instruments & Instrumentation)

2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故以来、世界各地で廃止措置措置に入る原子力施設が増加している。これらの原子力施設では、放射性物質の適切な管理が要求されている。そこで、ガンマ線スペクトル測定技術は、放射性物質の重要な情報を得ることができるため、有益なツールである。さらに、放射性物質の空間情報も重要であるため、ガンマ線イメージングについて求められている。しかしながら、これらの施設には、強度放射線場が広がるため、ガンマ線スペクトル測定やガンマ線イメージングが困難になる。そのため、寸法が5mm $$times$$ 5mm $$times$$ 5mmの小さなCeBr$$_3$$シンチレーター4個で分割した$$gamma$$線スペクトロメーターを開発した。上記の4個のシンチレーターは、強度放射場に特化したマルチアノード光電子増倍管と組合わせた。私たちは、$$^{137}$$Csと$$^{60}$$Coの放射線場で照射試験を実施した。$$^{137}$$Cs照射場の線量率1375mSv/hにおいて、相対エネルギー分解能が、それぞれのチャンネルで、9.2$$pm$$0.05%, 8.0$$pm$$0.08%, 8.0$$pm$$0.03%, 9.0 $$pm$$0.04%であった。

論文

Gamma-ray spectroscopy with a CeBr$$_3$$ scintillator under intense $$gamma$$-ray fields for nuclear decommissioning

冠城 雅晃; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 988, p.164900_1 - 164900_8, 2021/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:90.18(Instruments & Instrumentation)

近年、2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故より、世界各地で、廃止措置になる原子力施設が増加している。一方、原子力施設の廃止措置工程においては、放射性廃棄物や使用済み核燃料を適切な管理下で回収しなければならないため。そこで、本研究は、高線量率下でのガンマ線スペクトロメトリを実現するため、5mm$$times$$5mm$$times$$5mmの微小CeBr$$_{3}$$スペクトロメーターを構築した。さらに、(1)毎秒ギガサンプリング率のデジタル信号処理、(2)後段3段ダイノード電圧印加機能付光電子増倍管により、1Sv/hを超える線量率でのガンマ線スペクトル測定に成功した。$$^{137}$$Cs放射線場で、662keVのエネルギー分解能(半値幅)が、22mSv/hで4.4%であり、それが1407mSv/hでは5.2%である。対して、$$^{60}$$Co放射線場では、1333keVのエネルギー分解能(半値幅)が、26mSv/hで3.1%であり、それが2221mSv/hでは4.2%である。これらは、$$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{60}$$Co, $$^{154}$$Euのガンマ線を分解できる要求を満たており、同時に1Sv/h以上で上記核種のガンマ線分析が可能なことを示唆するものである。

論文

A Cubic CeBr$$_{3}$$ gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄子 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 971, p.164118_1 - 164118_8, 2020/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:67.5(Instruments & Instrumentation)

Our work focused on the passive gamma-ray analysis (PGA) of the nuclear fuel debris based on measuring gamma rays with an energy greater than 1 MeV for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The PGA requires gamma-ray spectrometers to be used under the high dose rates in the FDNPS, then we fabricated a small cubic CeBr$$_{3}$$ spectrometer with dimensions of 5 mm $$times$$ 5 mm $$times$$ 5 mm, coupled to a Hamamatsu R7600U-200 photomultiplier tube (PMT). The performance at dose rates of 4.4 to 750 mSv/h in a $$^{60}$$Co field was investigated. The energy resolution (FWHM) at 1333 keV ranged from 3.79% to 4.01%, with a standard deviation of 6.9%, which met the narrow gamma decay spectral lines between $$^{154}$$Eu (1274 keV) and $$^{60}$$Co (1333 keV). However, the spectra shifted to a higher energy level as the dose rate increase, there was a 51% increase at the dose rates of 4.4 to 750 mSv/h, which was caused by the PMT gain increase.

論文

Neutron computed tomography of phase separation structures in solidified Cu-Co alloys and investigation of relationship between the structures and melt convection during solidification

庄司 衛太*; 磯谷 祥世*; 鈴木 陸人*; 久保 正樹*; 塚田 隆夫*; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 松本 吉弘*; 福山 博之*

Scripta Materialia, 175, p.29 - 32, 2020/01

 被引用回数:17 パーセンタイル:79.05(Nanoscience & Nanotechnology)

The effect of melt convection on the phase separation structures in undercooled Cu- Co alloys was investigated using the electromagnetic levitation technique, where the melt convection was controlled by applying a static magnetic field. The three-dimensional phase separation structures of the solidified Cu-Co alloys were first observed using neutron computed tomography. A large number of small spherical Co-rich phases were dispersed in the Cu-rich phase matrix when the static magnetic field was relatively small. In contrast, several coalesced Co-rich phases, which were elongated along the direction of the static magnetic field, appeared in the higher strength of static magnetic field.

論文

True Boundary for the formation of homoleptic transition-metal hydride complexes

高木 成幸*; 飯島 祐樹*; 佐藤 豊人*; 齋藤 寛之; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 三輪 和利*; 池庄司 民夫*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*

Angewandte Chemie; International Edition, 54(19), p.5650 - 5653, 2015/05

 被引用回数:30 パーセンタイル:67.58(Chemistry, Multidisciplinary)

Despite many exploratory studies over the past several decades, the presently known transition metals that form homoleptic transition-metal hydride complexes are limited to the Groups 7-12. Here we present evidence for the formation of Mg$$_{3}$$CrH$$_{8}$$, containing the first Group 6 hydride complex [CrH$$_{7}]$$$$^{5-}$$.

論文

Unusual sevenfold coordination of Ru in complex hydride Na$$_{3}$$RuH$$_{7}$$; Prospect for formation of [FeH$$_{7}$$]$$^{3-}$$ anion

高木 成幸*; 池庄司 民夫*; 松尾 元彰*; 佐藤 豊人*; 齋藤 寛之; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

Applied Physics Letters, 103(11), p.113903_1 - 113903_4, 2013/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.1(Physics, Applied)

We used density-functional calculations to clarify the origin of the unusual sevenfold coordination of Ru by H in Na$$_{3}$$RuH$$_{7}$$. We found that the ${it D$_{5h}$}$ symmetry of the ligands enables the formation of strong covalent bonds of Ru and H through ligand-field effects, stabilizing the sevenfold coordination. We also examined the possible synthesis of the hypothetical 3${it d}$ analog, Li$$_{3}$$FeH$$_{7}$$, which has a gravimetric hydrogen density of 8.4 mass%. The calculated enthalpychange of -16 kJ/mol H$$_{2}$$ for the reaction, 3LiH + Fe + 2H$$_{2}$$ $$rightarrow$$ Li$$_{3}$$FeH$$_{7}$$, reveals a possible route to a stable complex hydride containing [FeH$$_{7}$$]$$^{3-}$$.

論文

Density-functional study of perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$ and its synthesis; Mechanism for formation of metallic perovskite

高木 成幸*; 齋藤 寛之; 遠藤 成輝; 佐藤 龍太郎*; 池庄司 民夫*; 松尾 元彰*; 三輪 和利*; 青木 勝敏; 折茂 慎一*

Physical Review B, 87(12), p.125134_1 - 125134_6, 2013/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:53.67(Materials Science, Multidisciplinary)

A metallic perovskite-type hydride LiNiH$$_{3}$$ was synthesized based on first-principles prediction. We theoretically examined its electronic structure and found that half of the Ni-H derived antibonding states are occupied and that the modest thermodynamic stability depends on a delicate balance between (1) destabilization and (2) alleviation of compression frustration in corner-sharing octahedra, both of which arise from occupation of antibonding states. Through density-functional analyses of the electronic structure and lattice instability extending over Li$$T$$H$$_{3}$$ series ($$T$$ = Fe, Co, Ni, and Cu), we showed that the balance is in fact reflected in their thermodynamic stability.

論文

Proposal of healthiness confirmation procedure in electro manometer system in terms of nuclear material accountancy

向 泰宣; 庄司 薫; 林 宏幸*; 中村 仁宣; 栗田 勉

Proceedings of INMM 53rd Annual Meeting (CD-ROM), 9 Pages, 2012/07

高濃度プルトニウム系溶液の液量測定では、マノメータによる方法が一般的である。計量管理上、0.36%以内の精度維持が求められており、定期的に校正を行っているセンサーのみならず液量測定システム全体として健全性を維持する必要がある。仮に導圧管先端に部分的な閉塞が生じた場合、測定値にバイアスが生じる可能性があることから、溶液保管中における健全性確認方法を検討した。その結果、(1)実溶液の定期サンプリングによるPu, U濃度,密度,酸濃度分析結果がKumarの密度式に当てはまること、(2)長期貯蔵時の核物質量が前回のサンプリング時における破壊分析結果と許容誤差範囲内で一致していること、(3)高精度の密度分析値とマノメータの密度測定値を比較検証することにより、密度差圧測定ラインの部分閉塞等に伴うバイアスの有無を判別できることがわかった。なお密度値の比較検証においてはKumarの密度式における密度の温度依存性を評価し、密度分析時と密度差圧測定時の異なる温度差を補正する方法を新たに確立した。

論文

計量管理に利用する液量測定システムの健全性確認方法の提案

庄司 薫; 向 泰宣; 中村 仁宣; 吉元 勝起; 林 宏幸*

核物質管理学会(INMM)日本支部第32回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2011/11

高濃度プルトニウム系溶液の液量測定では、マノメータによる方法が一般的である。計量管理上、0.36%以内の精度維持が求められており、定期的に校正を行っているセンサーのみならず液量測定システム全体として健全性を維持する必要がある。仮に導圧管先端に閉塞が生じた場合、測定値にバイアスが生じる可能性があることから、溶液保管中における健全性確認方法を検討した。その結果、(1)実溶液の定期サンプリングによるPu, U濃度,密度,酸濃度分析結果がKumarの密度式に当てはまること、及び核物質量が前回のサンプリング/破壊分析時の値と誤差範囲内で一致していること、(2)閉塞等でバイアスが生じる密度差圧の健全性確認のため、高精度で分析された密度値と密度差圧からの密度値を比較検証することが有効であることがわかった。なお密度値の比較検証においてはKumarの密度式における密度の温度依存性を評価し、密度分析時と密度差圧測定時の異なる温度差を補正する方法を新たに確立した。

論文

Development of a simple-material discrimination method with three plastic scintillator strips; For easy inspection of mass-conserved system

庄司 大悟*; 田中 宏幸*; 高松 邦吉

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 654(1), p.608 - 612, 2011/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Instruments & Instrumentation)

宇宙線ミュー粒子による多数のクーロン散乱をもとにしたミュー粒子による物質識別法を開発した。本論文では、3つのプラスチックシンチレータ検出器で組み立てられた、費用効果の高い簡易な検出装置の実験結果を示す。天頂角を0.8$$^{circ}$$方向に制限することにより、大きく屈折しなかったミュー粒子を数えることで、本装置は鉄,鉛,黒鉛を識別できた。この基本原理は、原子炉のような質量保存系を満たす大きな構造物の検査に応用できると考えられ、鉛より軽い物質でも簡易に検出識別が可能であることを示した。

論文

Lifetime measurements for the first 2$$^{+}$$ states in $$^{162,164}$$Gd populated by the $$beta$$ decay of $$^{162,164}$$Eu

長江 大輔*; 石井 哲朗; 高橋 竜太*; 浅井 雅人; 牧井 宏之; 長 明彦; 佐藤 哲也; 市川 進一; 清水 良文*; 小路 拓也*

AIP Conference Proceedings 1224, p.156 - 160, 2010/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:64.17

Lifetimes of the first 2$$^{+}$$ states in $$^{162,164}$$Gd have been measured by means of $$beta$$ - $$gamma$$ delayed coincidence technique for mass-separated $$^{162}$$Eu and $$^{164}$$Eu isotopes. Using the obtained lifetimes $$tau$$($$^{162}$$Gd) = 3.98(8) ns and $$tau$$($$^{164}$$Gd) = 4.0(2) ns, $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$ values were deduced as $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$($$^{162}$$Gd) = 5.45(11) e$$^{2}$$b$$^{2}$$ and $$B(E2;0^{+}rightarrow 2^{+})$$($$^{164}$$Gd) = 5.2(3) e$$^{2}$$b$$^{2}$$.

口頭

Development of a simple-material discrimination method with three plastic scintillator strips for visualizing nuclear reactors

高松 邦吉; 田中 宏幸*; 庄司 大悟*

no journal, , 

原子炉構造物の状況を非破壊で可視化するため、宇宙線ミュー粒子による多数のクーロン散乱をもとにしたミュー粒子による物質識別法を開発した。本論文では、3つのプラスチックシンチレータ検出器で組み立てられた、費用効果の高い簡易な検出装置の実験結果を示す。天頂角を0.8$$^{circ}$$方向に制限することにより、大きく屈折しなかったミュー粒子を数えることで、本装置は鉄,鉛,黒鉛を識別できた。この基本原理は、原子炉のような質量保存系を満たす大きな構造物の検査に応用できると考えられ、鉛より軽い物質でも簡易に検出識別が可能であることを示した。

口頭

J-PARC核破砕中性子源の水銀標的容器に対するフェーズドアレイ超音波探傷器などの非破壊検査による欠陥調査研究

若井 栄一; 涌井 隆; 粉川 広行; 直江 崇; 荘司 政行; 石川 和義; 安 一三*; 勅使河原 誠; 花野 耕平; 成井 紀男; et al.

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設では高強度の核破砕中性子源を用いて物質生命科学の研究を推進している。この中性子源は水銀標的を用い、316L鋼製の容器内で水銀を流動させて運転している。また、この標的容器は、水銀を入れた容器(厚さ8mm)を2重の保護容器(厚さ: 各3mm)で包んだ多重容器構造を持つ。本研究では本容器の健全性評価において、より有効な検査方法を開発するため、FMV/TFM法(全素子組送受波形収集によるデジタル全フォーカス法)によってリアルタイムに画像処理したフェーズドアレイ超音波探傷器及びX線透過等の試験で本構造体の内部状態や欠陥状態などを詳細に調査をした。その結果、これまで検査が困難であった最外層薄肉容器の未溶接部やき裂を含む内部の欠陥状態等を評価できることが分かった。このため、今後、製作する水銀標的容器に対してこれらの検査方法を適用させていく予定である。

口頭

福島第一発電所の廃止措置に向けた小型CeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータ

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; Foong, W. S.*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故から7年が経過し、当該廃止措置のニーズも変化しつつある。中でも、2017年に改定された中長期ロードマップでは、燃料デブリの取出しが明記され、一方で燃料デブリを識別する方法が確立していない。そこで、燃料デブリに随伴する$${}^{154}$$Euを標的として、主要ガンマ線スペクトルである1274keVを高線量率環境下で計測するための小型なCeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータを開発した。さらに、原子力機構が所有する放射線標準施設(FRS)の$${}_{60}$$Co校正場で、最大780mSv/hまでの照射試験を実施した。$${}^{60}$$Coの1333keVピークでの分解能を評価したところ、3.95%であり、下限数量以下の線源での評価が3.85%に対して、その差が0.1%以下である。これは、高線量率下でもエネルギー分解能が維持できており、今後の利用が期待できることを示す。

口頭

Introduction to multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

Nine years have been passed since the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), and the retrieval of nuclear fuel debris will be planned to start from 2021 fiscal year. But these retrieval samples will include not only nuclear fuel debris, but also the other materials. To accelerate the decommissioning, non-destructive assessments (NDA) for the nuclear fuel debris are required for the quick disposals. We are developing a high energy gamma-ray spectrometer under high dose-rate environments using CeBr$$_{3}$$ scintillator. The goal of this research is to realize gamma-ray spectrometry at dose rates of over 1 Sv/h. Then, we first developed a small cubic CeBr$$_{3}$$ scintillator, and we studied the high dose-rate performance at dose rates of up to 790 mSv/h in a $$^{60}$$Co field. In this presentation, we will introduce the concept of Multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer, and show the high dose-rate performance in a standard radiation field.

口頭

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所の廃止措置に向けたマルチCubic高エネルギーガンマ線スペクトロメトリシステムの特性試験

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所では、2021年度以降、原子炉格納容器から溶け落ちた核燃料と周囲構造物の混ざり合った物質である燃料デブリの取り出しが予定されている。上記に向けた非破壊測定技術の一環として、$$^{154}$$Euや核反応からの高エネルギーガンマ線を高線量率環境下で測定できるガンマ線スペクトロメトリシステムの開発を進めている。本件では、5mm立方角のCeBr$$_{3}$$,光電子増倍管,高速信号処理モジュールで構築した検出システムを、最大線量率750mSv/hの$$^{60}$$Co照射場において、線量率を変化させて照射試験を実施することで、当該システムの線量率特性を評価したので報告する。

口頭

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出しに向けた高線量率特化型ガンマ線スペクトロメトリシステムの開発

冠城 雅晃; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所では、燃料デブリの取り出しが開始されようとしている。燃料デブリは、表面線量率が極めて高く、かつ、組成が不均一のため、取り出し時の仕分けに必要な非破壊測定技術が求められている。本件では、上記に向け、CeBr$$_3$$シンチレーターを採用した高線量率特化型ガンマ線スペクトルメトリシステムを開発し、それを1Sv/hを超える高線量率ガンマ線場において特性評価を実施したので報告する。

口頭

全面マスク用マグネット固定方式メガネの考案

田村 健; 周治 愛之; 平野 宏志*; 立原 丈二; 小野 洋輔; 庄司 博行*; 川崎 位

no journal, , 

作業者の内部被ばく防護のために使用する全面マスクは、顔面全体を密着性の高い面体で覆うことでマスク内の気密を担保する構造であるが、不適切な着用により内部被ばく事例が発生することがある。特に、作業者がメガネを使用する場合、顔面と面体の間にテンプル(耳にかける部分)による隙間ができ汚染を吸引する危険性が高まることから、マスクメーカーは面体内側に取り付ける専用の視力矯正用メガネを提供しているが、度数には限りがあるため、作業者の視力によっては全面マスクを用いる作業に従事できない、従事できても眼精疲労が安全面に影響を及ぼすことなどが懸念される。また、この視力矯正用メガネはマスクの型式ごとのオプション扱いであるため、型式変更等への柔軟な対応が困難であった。そこで、マグネット固定により多様な型式の全面マスクに対応できるメガネを開発することで、メガネを使用する全面マスク作業者の安全性向上を実現した。

特許

保持装置

小野 洋輔; 周治 愛之; 平野 宏志; 立原 丈二; 庄司 博行; 田村 健

南 明則*

特願 2022-000568  公開特許公報

【課題】全面マスク内で対象物を保持する保持装置において、全面マスクの気密性の維持と、使用者の視界の確保とを両立する技術を提供する。 【解決手段】保持装置(10)は、磁力によって互いに引き合う第1磁性体(11)及び第2磁性体(12)と、対象物を着脱可能に保持する保持部(15)と、第2磁性体(12)から保持部(15)を吊り下げる吊下部(16)とを備える。

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