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報告書

燃料研究棟の汚染に係る空気力学的放射能中央径の評価; イメージングプレートを用いたPu粒子径の分析

高崎 浩司; 安宗 貴志; 橋本 周; 前田 宏治; 加藤 正人; 吉澤 道夫; 百瀬 琢麿

JAEA-Review 2019-003, 48 Pages, 2019/03

JAEA-Review-2019-003.pdf:3.81MB

平成29年6月6日に大洗研究開発センター燃料研究棟の管理区域内において、貯蔵容器の点検等作業中、貯蔵容器内にある核燃料物質が入った容器を封入した樹脂製の袋が破裂した。室内で作業をしていた作業員5名は半面マスクを着用していたが、5名全員が飛散したPu等のダストで汚染され、体内摂取による内部被ばくが生じた。国際放射線防護委員会は作業者による放射性核種の吸入摂取について、空気力学的放射能中央径(AMAD)の1$$mu$$mと5$$mu$$mの実効線量係数を示しており、内部被ばく線量の評価において、放射性粒子のAMADは重要な情報である。事象発生後に採取した室内のスミヤ試料14枚とPuダストモニタのサンプリングろ紙1枚について、イメージングプレートで測定し、画像解析により室内に飛散したPu等の粒子のAMADを評価した。評価の結果、スミヤ試料からは硝酸Pu塩と仮定した場合のAMADは4.3$$sim$$11$$mu$$m以上、酸化Puと仮定した場合のAMADは5.6$$sim$$14$$mu$$m以上と評価された。また、Puダストモニタの集塵ろ紙については、硝酸Pu塩とした場合のAMADは3.0$$mu$$m以上、酸化Puとした場合は3.9$$mu$$m以上と評価された。

論文

Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.

論文

希ガス計数を利用したプルーム通過時間帯決定によるモニタリングポスト測定値を用いた空気中$$^{131}$$I濃度推定手法の改良

山田 純也; 橋本 周; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 清水 武彦; 高崎 浩司; 横山 須美*; 下 道國*

保健物理, 52(1), p.5 - 12, 2017/03

本研究では、現在開発が進められているモニタリングポスト測定値を用いた迅速性のある空気中$$^{131}$$I濃度推定手法を改良することを目的としている。本推定手法はモニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定した空気由来の$$^{131}$$I計数率に、濃度換算係数を乗ずることで空気中$$^{131}$$I濃度を推定するものである。先行研究では、空気由来の$$^{131}$$I計数率を弁別するために必要となるプルーム通過時間帯の決定方法の不確定性により、推定精度が低下することが指摘されていた。本研究では、沈着のない$$^{133}$$Xe計数率の時間変化からプルーム通過時間帯を決定する方法を考案し、開発中の空気中$$^{131}$$I濃度推定手法に適用した。その結果、空気中$$^{131}$$I濃度の推定値は実測値に対しファクタ3以内になることを示した。

論文

モニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定する波高分布から空気中$$^{131}$$I濃度を推定するための換算係数の計算

山田 純也; 橋本 周; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 清水 武彦; 高崎 浩司; 横山 須美*; 下 道國*

Radioisotopes, 65(10), p.403 - 408, 2016/10

モニタリングポストの測定データを利用した迅速性のある空気中$$^{131}$$I濃度推定手法の開発を目指している。本手法はモニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定した$$^{131}$$Iの全吸収ピーク計数率に濃度換算係数を掛け算することで空気中$$^{131}$$I濃度を推定する。モンテカルロ計算コードEGS5を用いて原子力機構大洗研究開発センターのモニタリングポストに対する濃度換算係数を計算した。計算の結果、無限空気線源に対する濃度換算係数は25.7Bq/m$$^{3}$$/cpsと評価された。

論文

5年間統計気象資料の年間平均地表空気中濃度への適用性について; JAEA大洗研究開発センターで観測された20年間の気象データの評価から

瀬谷 夏美; 橋本 周; 根本 浩司*; 清水 武彦; 高崎 浩司

保健物理, 49(1), p.29 - 38, 2014/03

気体廃棄物等の拡散計算から年間の平均的な気象条件を用いて試算する年間平均地表空気中濃度(以下、「年間平均濃度」)は原子炉等施設における平常運転時の線量評価の主要因子である。したがって線量評価は年間平均濃度の年変動の影響を受けるため、評価には敷地を代表する年間平均濃度の選定が必要である。原子力機構大洗研究開発センター(JAEA大洗)では、任意の連続する5年間の気象データを1年間に規格化した統計処理から年間平均濃度(以下、「5年平均濃度」)を評価している。これは年変動の相殺が期待されるためである。本報告では、5年平均濃度の代表性を確認するため、JAEA大洗にて同条件で継続観測した1991年$$sim$$2010年までの気象観測データをもとに平常運転時の解析に用いる年間平均濃度を1年平均濃度と5年平均濃度とで解析し、20年間の変動の範囲及びその濃度分布のなす一般的統計特性を評価した。結果は、いずれの5年平均濃度も1年平均濃度の変動より小さく、また5年平均濃度の分布は、20年間で不良標本検定(危険率5%のF検定)により棄却される濃度はなかった。平常運転時の安全評価に用いる上で、いずれの5年平均濃度もJAEA大洗を代表させる解析に適用し得ることが確認された。

報告書

超伝導転移端マイクロカロリメータによる燃料デブリの核種分析に係る研究; 高分解能測定実験及びシミュレーション計算(共同研究)

高崎 浩司; 安宗 貴志; 大西 貴士; 中村 圭佑; 石見 明洋; 伊藤 主税; 逢坂 正彦; 大野 雅史*; 畠山 修一*; 高橋 浩之*; et al.

JAEA-Research 2013-043, 33 Pages, 2014/01

JAEA-Research-2013-043.pdf:13.81MB

福島第一原子力発電所の事故において、炉内燃料は部分的又は全体的に溶融していると見られており、燃料集合体を1単位とする通常の計量管理手法の適用は困難と考えられている。このため、廃炉措置において炉内燃料の取出から貯蔵を行うまでの透明性を確保し、かつ合理的に計量管理を実施できる手法を構築する必要がある。本研究開発では、計量管理のための燃料定量の技術の1つとして、従来のゲルマニウム半導体検出器に比べ優れたエネルギー分解能を有する超伝導転移端(TES)マイクロカロリーメーターを適用した燃料デブリ中の核燃料物質及び核分裂生成等の分析手法の適用を検討する。高分解能分析での特性を活用し、燃料デブリ中の核燃料物質及び核分裂生成物のスペクトルに係る詳細な情報が期待できる。本報告書では、TES検出器の原理、日本原子力研究開発機構での測定試験の状況、シミュレーション計算コードEGS5による実験データの解析及び燃料デブリの収納キャニスタの高分解能測定のシミュレーション計算について報告する。

報告書

福島第一原子力発電所事故に係るJAEA大洗における環境放射線モニタリング; 空間$$gamma$$線線量率,大気中放射性物質,気象観測の結果

山田 純也; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 沼里 秀幸*; 佐藤 尚光*; 根本 浩司*; 高崎 浩一*; 清水 武彦; 高崎 浩司

JAEA-Data/Code 2013-006, 100 Pages, 2013/06

JAEA-Data-Code-2013-006.pdf:12.04MB

平成23年3月11日の東北地方太平洋沖地震を発端とした福島第一原子力発電所事故にかかわる原子力機構大洗研究開発センターにおける環境放射線モニタリングのうち、事故直後から平成23年5月31日までに実施した空間$$gamma$$線線量率、大気中放射性物質及び気象観測の結果について取りまとめた。また、主要な大気中放射性物質の吸入摂取による内部被ばく線量について試算した。原子力機構大洗研究開発センターは福島第一原子力発電所の南西130kmの地点に位置している。平成23年3月15日から21日に、放射性プルームによる空間$$gamma$$線線量率の上昇を確認し、大気中からはTe-129m, Te-132, I-131, I-133, Cs-134, Cs-136及びCs-137などの核種が検出された。

論文

Development of a microcalorimeter with transition edge sensor for detection of LX rays emitted by transuranium elements

中村 圭佑; 前田 亮*; 安宗 貴志*; 前畑 京介*; 石橋 健二*; 田中 啓一*; 梅野 高裕*; 高崎 浩司; 百瀬 琢麿

Radiation Protection Dosimetry, 146(1-3), p.88 - 91, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Environmental Sciences)

エネルギー分散型のX線検出器として超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータの研究が行われている。TES型マイクロカロリーメータは熱検出器であり、入射光子のエネルギーを温度上昇として測定する。本研究では、超ウラン元素から放出されるLX線を計測するため、吸収体に厚さ5$$mu$$mのAuを用いたTES型マイクロカロリーメータを開発した。さらに、冷却システムには液体ヘリウムを用いないギフォード・マクマホン冷凍機を搭載した希釈冷凍機を用いた。このシステムの性能評価のため$$^{241}$$Amより放出されるLX線の検出を行った。その結果、エネルギー分解能が約80eVとなり、TES型マイクロカロリーメータによるLX線検出が有効であることがわかった。

論文

An Autoradiographical method using an imaging plate for the analyses of plutonium contamination in a plutonium handling facility

高崎 浩司; 佐川 直貴; 黒澤 重行; 水庭 春美

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(6), p.911 - 918, 2011/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.2(Nuclear Science & Technology)

プルトニウムを取扱施設において、プルトニウム汚染を分析するためのイメージングプレート(IP)を使ったオートラジオグラフィ法が開発し、ウランプルトニウム混合酸化物(MOX)燃料製造施設の作業場所のモニタリングに適用された。フェーディングの影響を考慮し、IPの光刺激蛍光(PSL)強度と放射線計測器で測定された放射能量との良い関係が、最小二乗法により得られた。このIP法によりプルトニウム汚染の$$alpha$$放射能量はPSL画像から得られた。そして、それらの相対誤差は照射時間から評価された。

論文

平成22年度技術士第一次試験「原子力・放射線部門」専門科目の解説(下); 放射線分野

高嶋 秀樹; 高崎 浩司; 清水 武彦; 栗原 良一

原子力eye, 57(5), p.72 - 76, 2011/05

2010年10月11日(月)に「原子力・放射線部門」の技術士第一次試験が実施された。技術士第一次試験は、例年通り、基礎,適性,共通,専門の4科目から構成され、すべて択一式問題であった。本誌では、これら4科目のうちから専門科目35問について、3月号と4月号,5月号の3号に分けて設問と解答の解説を掲載する。本5月号では、出題された35問のうち放射線分野の14問について設問と解答の解説を行う。

報告書

MOX燃料製造施設の放射線管理へのイメージングプレートの適用

佐川 直貴; 山崎 巧; 黒澤 重行*; 井崎 賢二; 水庭 春美; 高崎 浩司

JAEA-Technology 2010-051, 35 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2010-051.pdf:1.83MB

イメージングプレートを用いた画像解析手法は最近の技術であり、放射能強度分布の情報をPSLという単位で得ることができるものである。われわれはMOX燃料製造施設の放射線管理にイメージングプレート(IP)を適用させるため、放射線管理試料を用いてプルトニウム(Pu)のPSL画像について調査を行った。また、バックグラウンドを約99%除外する閾値によってPSL画像からスポットを抽出し、さらに40ピクセル以上のスポットを抽出することによってプルトニウムの識別を行った。そして識別したPuのスポット領域のPSL強度から平均バックグラウンドを差し引き、フェーディングを考慮した換算計数によってPuのスポットの放射能量を評価した。

論文

Wide-range krypton gas monitor using a plastic scintillation detector operated in current mode with a gate circuit

高崎 浩司; 小林 博英; 鈴木 秀樹; 牛込 定治*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(3), p.255 - 261, 2010/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:11(Nuclear Science & Technology)

クリプトン-85ガスのモニタリングのために、クリプトン-85広帯域検出器が開発された。クリプトンガスは核燃料再処理工場のスタックから放出され、10$$^{-3}$$-10$$^{2}$$Bq/cm$$^{3}$$の濃度範囲で大きく変動する。検出器は電流計測モード作動のプラスチックシンチレーションカウンタとゲート制御光電子増倍管と組合された。ゲート制御光電子増倍管の弁別電圧が決定され、バックグラウンド測定における温度と相対湿度の効果が試験された。検出器はクリプトン-85ガスによって校正され、決定しきい値が評価された。これらの試験は、クリプトン-85広帯域検出器が10$$^{-3}$$-10$$^{2}$$Bq/cm$$^{3}$$の広い測定範囲で線形で作動し、クリプトン-85の濃度の決定しきい値は10分測定で1.3$$times$$10$$^{-3}$$Bq/cm$$^{3}$$であることを示した。再処理実験施設でこの検出器とGMカウンタとの実際のクリプトン-85放出の並行測定が行われた。両方の濃度は互いに良い一致を示した。

論文

Development of a TES microcalorimeter for spectroscopic measurement of LX-rays emitted by transuranium elements

前畑 京介*; 中村 圭佑*; 安宗 貴志*; 石橋 健二*; 高崎 浩司; 田中 啓一*; 小田原 成計*; 永田 篤士*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(3), p.308 - 313, 2010/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.65(Nuclear Science & Technology)

超ウラン元素から放出されるLX線エネルギーの測定のために相転移端(TES)型マイクロカロリーメータを開発した。120nm厚の金と50nm厚のチタンの2層構造とし、TESの相転移温度は200mKで設計した。10から20keVのエネルギーのLX線に対して、吸収効率50%で毎秒100カウントの計数率を確保するためにさらに5.0$$mu$$mの金の層を金/チタン二層構造上に蒸着している。このTES型マイクロカロリーメータを用いて$$^{241}$$Am, $$^{238}$$Pu及び$$^{239}$$Puの線源から放出されるLX線を測定した。検出パルスの減衰時定数は180$$mu$$sであり、毎秒100カウント以上の計数率でTES型マイクロカロリーメータが作動することを確認した。エネルギー分解能は、$$^{237}$$NpのL$$beta$$$$_{1}$$X線である17.75keVのピークにおいて50eVの半値幅であった。

報告書

発汗を伴う作業に適した管理区域内作業衣の素材の調査検討; 発刊作用による作業衣へのMOX粉末付着にかかわる$$alpha$$線測定の影響調査

堀越 義紀; 根本 典雄; 黒澤 重行*; 高崎 浩司; 水庭 春美

JAEA-Testing 2008-003, 29 Pages, 2008/04

JAEA-Testing-2008-003.pdf:1.65MB

プルトニウム燃料技術開発センターにおいて、発汗を伴う作業に適した管理区域内作業衣の検討が行われた。その中で作業衣に付着したMOX粉末の汚染が、汗で濡れた状態になることにより生じる$$alpha$$線検出への影響が懸念されたことから、現在使用している作業衣の素材及びほかの素材での汚染検査時の検出状況,汚染の拡散性,作業衣への浸透・貫通性を確認,調査した。その結果、素材によって、発汗による$$alpha$$線検出への影響を少なく抑えることができることがわかった。本書は、これらの調査結果及び作業衣に適した素材選定における留意点についてまとめたものである。

報告書

イメージングプレートによるプルトニウム試料の画像解析法の開発; MOX燃料製造施設のプルトニウム試料の測定

高崎 浩司; 佐川 直貴; 黒澤 重行*; 塩谷 聡; 鈴木 一教; 堀越 義紀; 水庭 春美

JAEA-Technology 2008-028, 73 Pages, 2008/03

JAEA-Technology-2008-028.pdf:5.88MB

近年、イメージングプレートが開発され、各種の放射能測定への応用が研究されている。日本原子力研究開発機構においても先行工学基礎研究でイメージングプレートによるPu分析が実施され、Puの検出及びラドン子孫核種弁別の有効性が示された。本研究は、これらの研究成果をもとにイメージングプレートの放射線管理現場への適用として、Puの放射能評価,ラドン子孫核種とPuの弁別,Pu粒子の空気力学的放射能中央径の簡便な評価等の実用化を目的とするものである。従来のポラロイドフィルムによるオートラジオグラフィでは目視によるPuの汚染状態の把握のみであるが、イメージングプレートでは位置ごとの放射線に比例した数値データが得られ、目視では不可能なレベルの検出及びPu粒子の放射能評価が可能となる。今回の研究の結果、イメージングプレートは従来オートラジオグラフィと同様に$$alpha$$線に適用可能であるとともに、$$beta$$$$gamma$$線にも適用可能であった。また、Pu粒子の測定では、Image J(汎用画像解析ソフト)の解析機能は非常に有効であった。$$alpha$$スペクトルによる感度の影響が見られたものの、Puの放射能の評価が可能であった。

論文

Practical action levels for chelation therapy in plutonium inhalation using nose swab

栗原 治; 高田 千恵; 高崎 浩司; 伊藤 公雄; 百瀬 琢麿; 宮部 賢次郎

Radiation Protection Dosimetry, 127(1-4), p.411 - 414, 2007/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.85(Environmental Sciences)

我が国では、民間再処理施設の操業を目前として、プルトニウムの体外への促進を目的としたキレート剤治療のための具体的な基準について現在議論が進められている。我が国においては事故時に人にキレート剤を投与した経験がないため、国際放射線防護委員会(ICRP)によって示された医療介入レベルに準じた実用的なアクションレベルについて検討を行った。キレート剤治療には迅速かつ的確な判断が要求されるため、著者らは鼻スミアに着目し、原子力機構における過去の事故事例に基づいて、鼻スミア中の放射能から誘導される内部被ばく線量の関係式を導出するとともに、キレート剤治療のためのアクションレベルを導出した。

論文

REIDAC; A Software package for retrospective dose assessment in internal contamination of radionuclides

栗原 治; 波戸 真治; 金井 克太; 高田 千恵; 高崎 浩司; 伊藤 公雄; 池田 浩*; 大枝 幹拓*; 黒澤 直弘*; 福津 久美子*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(10), p.1337 - 1346, 2007/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

放射性核種による体内汚染時において、放射線防護の観点から内部被ばく線量評価が必要となる。この目的のために、国際放射線防護委員会(ICRP)では、種々の放射性核種の線量係数や残留/排泄率を示している。しかしながら、これらの諸量は、代表的な条件でのみ計算されたものであり、事故時において体内汚染時の詳細な状況や個人の代謝特性等を考慮して遡及的に線量評価を行わなければならない場合には必ずしも十分ではない。本研究では、このような観点から、遡及的な詳細な線量評価を行うことを目的としたソフトウエア(REIDAC)の開発を行った。本論文では、REIDACの概要について紹介するとともに、検証結果及び具体的な適用例について示した。

論文

Development of $$^{241}$$Am lung monitoring system using an imaging plate

廣田 昌大*; 栗原 治; 高田 千恵; 高崎 浩司; 百瀬 琢麿; 出路 静彦*; 伊藤 茂樹*; 佐瀬 卓也*; 西澤 邦秀*

Health Physics, 93(1), p.28 - 35, 2007/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:33.11(Environmental Sciences)

イメージングプレートシステムを使用する遮へいを使わない新しい$$^{241}$$Am肺モニタリングシステムが考案された。$$^{241}$$Am肺を含むローレンス・リバモア国立研究所の実際的な胴体ファントムは遮光袋に入れられたイメージングプレートによって覆われた。イメージングプレートシステムは胴体ファントムの肺形の特徴を示す$$^{241}$$Am肺画像を表した。60分間の照射による14Bq及び300分間で6Bqのイメージングプレートシステムの低い検出限界は、遮へいされた部屋にあるホスウィッチ検出器及びゲルマニウム検出器の検出限界と同じレベルであった。60分の照射のイメージングプレートシステムは$$^{241}$$Am吸入による740Bqの年間の限度の約2%を検出した。イメージングプレートを使った肺モニタリングシステムは、$$^{241}$$Am肺モニタリングに適用可能である。

報告書

クリプトン広帯域検出器による排気監視

森田 卓; 谷澤 輝明*; 森藤 将之; 高崎 浩司; 鈴木 秀樹*; 鈴木 一教; 小林 博英

JNC TN8410 2004-011, 83 Pages, 2004/07

JNC-TN8410-2004-011.pdf:5.88MB

高レベル放射性物質研究施設(Chemical Processing Facility,以下「CPF」という。)では,施設設備の改造更新工事を終えて、平成14年12月から平成16年3月まで先進湿式再処理試験が実施された。試験では排気筒から85Krが放出され,クリプトン広帯域検出器を用いたガスモニタにより放出量の測定評価を実施した。CPF排気モニタのガスモニタは平成6年度にGM検出器からクリプトン広帯域検出器に更新され、今回の先進湿式再処理試験での排気監視がCPFのクリプトン広帯域検出器による更新後はじめての$$^{85}$$Krの実測となった。今回,従来のGM検出器の仮設ガスモニタを設置し,測定値及びインベントリの比較を実施した。本報告では,先進湿式再処理試験におけるクリプトン広帯域検出器による放出監視についてまとめた。GM検出器等との比較評価の結果、クリプトン広帯域検出器による排気監視結果は妥当であることを確認した。

論文

Computational evaluation of peak efficiencies for a whole-body counter with scanning germanium detectors

栗原 治; 高崎 浩司; 百瀬 琢麿; 寺門 義則*; 高橋 幸嗣*

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.243 - 246, 2004/03

内部被ばく線量評価技術の高度化の為、可動型のゲルマニウム半導体検出器を有する全身カウンタ(スキャニング型全身カウンタ)を開発した。本発表では、同機器の検出特性をモンテカルロシミュレーションコードMCNP-4Cによって検証し、計数効率において実験値と非常に良い一致を見た。

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