Urban Working Groups in the IAEA's model testing programmes; Overview from the MODARIA I and MODARIA II programmes

Thiessen, K. M.*; Boznar, M. Z.*; Charnock, T. W.*; Chouhan, S. L.*; Federspiel, L.; Grai, B.*; Grsic, Z.*; Helebrant, J.*; Hettrich, S.*; Hulka, J.*; et al.

Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020502_1 - 020502_8, 2022/06

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ac5173

The IAEA's model testing programmes (1988-2019) have included a series of Working Groups concerned with modelling radioactive contamination in urban environments. This paper describes the exercises conducted during the MODARIA I (2012-2015) and MODARIA II (2016-2019) programmes. These exercises have included short-range and mid-range atmospheric dispersion exercises based on data from field tests or tracer studies, hypothetical urban dispersion exercises, and an exercise based on data collected after the Fukushima accident. Improvement of model capabilities will lead to improvements in assessing various contamination scenarios (real or hypothetical), and in turn, to improved decision-making and communication with the public following a nuclear or radiological emergency.

Interaction between caesium iodide particles and gaseous boric acid in a flowing system through a thermal gradient tube (1030 K-450 K) and analysis with ASTEC/SOPHAEROS

Goullo, M.*; Hokkinen, M.*; 鈴木 恵理子; 堀口 直樹; Barrachin, M.*; Cousin, F.*

Progress in Nuclear Energy, 138, p.103818_1 - 103818_10, 2021/08

https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103818

1023Kから453Kの温度勾配管中のヨウ化セシウム粒子の移行挙動に関するデータを取得した。まず、アルゴン(Ar)と水蒸気(HO)で構成される層流条件下にてヨウ化セシウム粒子を温度勾配管中に流し、沈着量を調べた結果、低流速、高蒸気濃度であるほどより多くの粒子が沈着することが分かった。次に、雰囲気の異なる三種類の混合ガス(Ar/HO, Ar/H, Ar/Air)を流すことで沈着した粒子の再蒸発および/または再浮遊の有無を調べた結果、Ar/HOとAr/H条件では沈着したものと同等の粒径の粒子が再浮遊する一方で、Ar/Air条件ではより大きな粒子が再浮遊することが分かった。実験結果をASTECコードのSOPHAEROSモジュールを用いて解析した結果、沈着挙動は解析結果と一致するものの、再浮遊挙動は再現できなかった。

Overview and outcomes of the OECD/NEA benchmark study of the accident at the Fukushima Daiichi NPS (BSAF), Phase 2; Results of severe accident analyses for unit 3

Lind, T.*; Pellegrini, M.*; Herranz, L. E.*; Sonnenkalb, M.*; 西 義久*; 玉置 等史; Cousin, F.*; Fernandez Moguel, L.*; Andrews, N.*; Sevon, T.*

Nuclear Engineering and Design, 376, p.111138_1 - 111138_12, 2021/05

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2021.111138

OECD/NEAプロジェクト"福島第一原子力発電所事故に関するベンチマーク研究"のフェーズ2において、5か国8組織が異なるシビアアクシデント解析コードを用いて3号機の事故解析を行った。本報告では、参加機関の3号機の解析結果やプラントデータとの比較から得られた知見、事故進展の評価及び最終的な原子炉内の状態について述べる。特に原子炉圧力容器の状態、溶融炉心の放出及びFP挙動及び放出について焦点を当てる。また、大きく炉心損傷の進展があったであろう時期に繰り返し行われた格納容器ベント操作や冷却水注水の試みという3号機の特徴に焦点を当て、不確かさや必要となるデータも含めコンセンサスを得た点についてまとめる。さらにFP移行挙動解析と格納容器内で測定された線量の比較、またI-131及びCs137の環境への放出量とWPSPEEDIコードによる解析結果との比較を行った。

Overview and outcomes of the OECD/NEA benchmark study of the accident at the Fukushima Daiichi NPS (BSAF) Phase 2; Results of severe accident analyses for Unit 1

Herranz, L. E.*; Pellegrini, M.*; Lind, T.*; Sonnenkalb, M.*; Godin-Jacqmin, L.*; Lpez, C.*; Dolganov, K.*; Cousin, F.*; 玉置 等史; Kim, T. W.*; et al.

Nuclear Engineering and Design, 369, p.110849_1 - 110849_7, 2020/12

https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110849

OECD/NEAプロジェクト"福島第一原子力発電所事故に関するベンチマーク研究"のフェーズ2は2015年中期に開始された。このプロジェクトの目的は、解析期間を地震発生から3週間に拡張、核分裂生成物(FP)の挙動や環境への放出、そして放射線に関するデータや逆解析によるソースターム推定等の様々なデータとの比較を行うことである。6か国9組織が異なるシビアアクシデント解析コードを用いて1号機の事故解析を行った。本報告では、参加機関の1号機の解析結果やプラントデータとの比較から得られた知見、事故進展の評価及び最終的な原子炉内の状態について述べる。特に原子炉圧力容器の状態、溶融炉心の放出及びFP挙動及び放出について焦点を当てる。また、1号機特有の事柄に焦点を当て、不確かさや必要となるデータも含めコンセンサスを得た点についてまとめる。

The Joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3

Plompen, A. J. M.*; Cabellos, O.*; De Saint Jean, C.*; Fleming, M.*; Algora, A.*; Angelone, M.*; Archier, P.*; Bauge, E.*; Bersillon, O.*; Blokhin, A.*; et al.

European Physical Journal A, 56(7), p.181_1 - 181_108, 2020/07

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-020-00141-9

本論文では、核分裂と核融合のための統合評価済み核データファイルのバージョン3.3(JEFF-3.3)について説明する。中性子との反応が重要な核種のU, U, Pu, Am, Na, Ni, Cr, Cu, Zr, Cd, Hf, Au, Pb, Biについて、新しい核データ評価結果を示す。JEFF-3.3には、核分裂収率, 即発核分裂スペクトル, 核分裂平均中性子発生数の新しいデータが含まれる。更に、放射崩壊, 熱中性子散乱, ガンマ線放出, 中性子による放射化, 遅発中性子, 照射損傷に関する新しいデータも含まれている。JEFF-3.3は、TENDLプロジェクトのファイルで補完しており、光子, 陽子, 重陽子, 三重陽子, He核, アルファ粒子による反応ライブラリについては、TENDL-2017から採用した。また、不確かさの定量化に対する要求の高まりから、多くの共分散データが新しく追加された。JEFF-3.3を用いた解析の結果と臨界性, 遅発中性子割合, 遮蔽, 崩壊熱に対するベンチマーク実験の結果を比較することにより、JEFF-3.3は幅広い原子核技術の応用分野、特に原子力エネルギーの分野において優れた性能を持っていることが分かった。

Tomographic reconstruction of triaxial strain fields from Bragg-edge neutron imaging

Hendriks, J. N.*; Gregg, A. W. T.*; Jackson, R. R.*; Wensrich, C. M.*; Wills, A.*; Tremsin, A. S.*; 篠原 武尚; Luzin, V.*; Kirstein, O.*

Physical Review Materials (Internet), 3(11), p.113803_1 - 113803_11, 2019/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.3.113803

This paper presents a proof-of-concept demonstration of triaxial strain tomography from Bragg-edge neutron imaging within a three-dimensional sample. Bragg-edge neutron transmission can provide high-resolution images of the average through thickness strain within a polycrystalline material. This poses an associated rich tomography problem which seeks to reconstruct the full triaxial strain field from these images. The presented demonstration is an important step toward solving this problem, and toward a technique capable of studying the residual strain and stress within engineering components. A Gaussian process based approach is used that ensures the reconstruction satisfies equilibrium and known boundary conditions.

Non-destructive mapping of water distribution through white-beam and energy-resolved neutron imaging

Tremsin, A. S.*; 篠原 武尚; 及川 健一; Li, J.*; Monteiro, P. J. M.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 927, p.174 - 183, 2019/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2019.02.037

In this study we compare the accuracy of water thickness reconstruction from two types of neutron imaging experiments: neutron radiography with a white beam spectrum and energy-resolved neutron imaging. The results of present study indicate that the accuracy of water mapping appeared to be comparable within the 2% - 4% error in our experiments dominated by non-optimized calibration of background signal. The accuracy of water thickness reconstruction was verified with a calibration step wedge sample for both imaging modalities. We also demonstrate the applicability of this technique for the studies of water absorptivity and porosity of ancient Roman concrete samples extracted from Cosa and Portus Traiani sites. These reconstruction methods are not only limited to quantification of water or hydrogencontaining substances, but can be implemented to any other material with relatively high neutron attenuation.

Inter-comparison of Hauser-Feshbach model codes toward better actinide evaluations

Capote, R.*; Hilaire, S.*; 岩本 修; 河野 俊彦*; Sin, M.*

EPJ Web of Conferences, 146, p.12034_1 - 12034_4, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201714612034

The Hauser-Feshbach codes that include a pre-equilibrium model have been playing for years a central role in producing evaluated nuclear reaction data files. The codes, such as Empire, TALYS, CCONE, and CoH, have been and are still actively upgraded in order to better understand nuclear reaction mechanisms by sharing and exchanging theoretical knowledge as well as computational techniques between actors involved in their development. Albeit the framework of the model codes aforementioned is quite similar, implementation of the reaction models as well as computational techniques adopted may produce some differences in the calculated results. The IAEA Nuclear Data Section conducts one of such inter-organizational collaborations, and defined some exercises to compare the Hauser-Feshbach codes developed for nuclear data evaluations, with a particular focus on the actinide evaluations. We report here the results of Hauser-Feshbach calculations for neutron induced reactions on actinide nuclei using the input parameters defined in the IAEA report [Capote et al., INDC-NDS-0654 (2014)], and discuss the differences among these codes.

Investigation of dissimilar metal welds by energy-resolved neutron imaging

Tremsin, A. S.*; Ganguly, S.*; Meco, S. M.*; Pardal, G.*; 篠原 武尚; Bruce Feller, W.*

Journal of Applied Crystallography, 49(4), p.1130 - 1140, 2016/08

AA2016-0559.pdf:3.33MB

https://doi.org/10.1107/S1600576716006725

A nondestructive study of the internal structure and compositional gradient of dissimilar metal-alloy welds through energy-resolved neutron imaging is described in this paper. The presence of Bragg edges in the measured neutron transmission spectra can be used to characterize the internal residual strain within the samples and some microstructural features, while neutron resonance absorption provides the possibility to map the degree of uniformity in mixing of the participating alloys and intermetallic formation within the welds. This paper demonstrates the potential of neutron energy-resolved imaging to measure all these characteristics simultaneously in a single experiment with sub-mm spatial resolution.

Identified charged hadron production in collisions at = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064903

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からのの横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。またやスケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。