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論文

Age determination analysis of a single uranium particle for safeguards

鈴木 大輔; 富田 涼平; 富田 純平; 江坂 文孝; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 328(1), p.103 - 111, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Chemistry, Analytical)

保障措置のためのウラン粒子の精製年代分析技術を開発した。ウランの精製年代は、粒子中のウランとトリウムを化学分離したのち、シングルコレクタ型誘導結合プラズマ質量分析計を用いて$$^{230}$$Th/$$^{234}$$U原子個数比を測定することにより得た。粒子中の$$^{230}$$Th及び$$^{234}$$Uの原子個数の定量は、既知量の$$^{233}$$U濃縮同位体標準物質及びその標準物質に$$^{233}$$Uの娘核種として含まれる$$^{229}$$Thをスパイクとして用いて行った。精製年代既知(精製からの経過年: 61年)の二種類の同位体標準物NBL U-850及びU-100のウラン粒子を用いて分析を行ったところ、得られた推定精製年代はそれらの標準物質の参照精製年代と良く一致した結果であった。さらに、単一のU-850ウラン粒子を用いて分析を行った結果、推定精製年代は参照精製年代から-28年$$sim$$2年のずれの範囲内で得ることができた。

論文

Development of a resonant laser ionization gas cell for high-energy, short-lived nuclei

園田 哲*; 和田 道治*; 富田 英生*; 坂本 知佳*; 高塚 卓旦*; 古川 武*; 飯村 秀紀; 伊藤 由太*; 久保 敏幸*; 松尾 由賀利*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 295, p.1 - 10, 2013/01

 被引用回数:19 パーセンタイル:86.63(Instruments & Instrumentation)

ガスセル中でのレーザー共鳴イオン化を用いた新しいタイプのイオン源を開発した。このイオン源は、ガスセル中に入射した放射性核種の原子を、レーザーでイオン化して、オンラインで質量分離するためのものである。このイオン源の特長は、ガスセルからイオンを引き出す出口に六極イオンガイドを付けて差動排気することにより、同位体分離装置を高真空に保ちながらガスセルの出口径を大きくした点にある。これによって、ガス中でイオン化されたイオンの引出し時間が短くなり、より短寿命の放射性核種の分離が可能となった。このイオン源は、理化学研究所の放射性イオンビーム施設(RIBF)で使用される予定である。

報告書

外部ゲル化法による燃料粒子製造技術開発

冨田 豊; 森平 正之; 田巻 喜久*; 西村 一久*; 庄司 修一*; 木原 義之; 加瀬 健; 小泉 務

JAEA-Research 2006-088, 95 Pages, 2007/01

JAEA-Research-2006-088.pdf:23.02MB

日本原子力研究開発機構では、高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究において、低除染TRU燃料の有望な候補の一つとして外部ゲル化法による燃料粒子製造技術開発を実施した。フェーズIIでは大径粒子の製造条件の最適化,アンモニア廃ガス処理の軽減を目的とした外部ゲル化法の改良方法の検討及び低除染燃料特有の核分裂生成物の影響について検討した。その結果、振動充填燃料に適した大径粒子の製造条件を把握及び改良型の外部ゲル化法の適用性の可能性を見いだした。さらに、核分裂生成物は粒子製造に悪影響を与えないことを確認するとともに原料液の耐放射線性についてのデータを取得した。これらの結果より、低除染湿式再処理対応の振動充填燃料用燃料粒子製造に外部ゲル化法が適応できる技術的な見通しを得た。

論文

Fuel microsphere fabrication tests for sphere-pac fuel by the external gelation process

冨田 豊; 森平 正之; 木原 義之; 田巻 喜久*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 4 Pages, 2005/10

高い経済性と環境負荷低減がFBRサイクルに求められている。スフェアパック燃料は、遠隔自動化が可能、製造工程で微粉末が発生しない、コスト低減が可能である、などの利点を持つために有望な燃料と考えられている。このため、サイクル機構では外部ゲル化法によるスフェアパック燃料製造の開発を行っている。この報告では、外部ゲル化法による粒子製造試験について報告する。

論文

照射試験用スフェアパック及びバイパック燃料の製造(JNC/PSI/NRG共同研究)

冨田 豊; 重留 義明; 木原 義之

サイクル機構技報, (24), p.1 - 10, 2004/00

サイクル機構では、スイス PSIとオランダNRGとの間で、振動充填燃料に関する共同研究を実施している。本共同研究ではスフェアパック、バイパック、ペレットの3タイプの燃料をPSIで製造し、2004年1月からオランダペッテンのHFRで照射試験を行っている。このうちスフェアパック燃料については、20%Pu-MOX及び5%Np-20%Pu-MOXの球状粒子燃料を内部ゲル化法で製造し、9本のスフェアパックセグメントを製造した。バイパック燃料については、グリーンペレットを粉砕して焼結することで20%Pu-MOX非球状粒子燃料を製造し、2本のバイパックセグメントを製造した。また、リファレンスとして5本の20%Pu-MOXペレットセグメントを製造した。本稿ではスフェアパック燃料とバイパック燃料の製造について報告する。

口頭

晶析工程における結晶精製技術に関する研究開発,3; Pu-Cs複塩の生成挙動試験

中原 将海; 冨田 豊; 野村 和則; 鷲谷 忠博

no journal, , 

先進湿式再処理法の晶析工程より回収される硝酸ウラニル結晶の精製技術開発に関連して、不純物として混入していると思われるPu-Cs複塩を生成させ、その物性データを取得した。溶液中の硝酸濃度が高くなるにつれ、複塩の生成量が増加した。また、複塩のX線回折を行った結果はCs$$_{2}$$U(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$に近い回折パターンを示した。熱分析においては、100$$^{circ}$$Cでは重量減少はみられず、約245$$^{circ}$$Cにて約10%の減少がみられた。これは、Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$からCs$$_{2}$$PuO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{4}$$への変化によるものと推察される。

口頭

晶析工程基礎試験; 実溶解液中でのウラン溶解度評価

鍛治 直也; 中原 将海; 中村 和仁; 柴田 淳広; 冨田 豊; 鷲谷 忠博; 北嶋 卓史; 小泉 務

no journal, , 

今回実施した照射済燃料を用いた晶析試験並びにこれまで実施したU試験及びU/Pu試験における溶解度データとHartの溶解度データを比較し、晶析率予測における同データの適用性について考察する。

口頭

照射済高速炉燃料粉末の溶解挙動; 粒径の影響

比内 浩; 冨田 豊; 野村 和則; 大山 孝一; 北嶋 卓史; 小泉 務

no journal, , 

粉体化した照射済燃料において粒径が1000$$mu$$m以下の燃料粉体については、粒径は溶解速度に依存しないことが確認されている。しかし1000$$mu$$m以上の粒径では試験は行われていない。そこで1000$$mu$$m以上の粒径での溶解挙動の把握を目的とした溶解試験を実施した。燃料粉末としては、高速実験炉「常陽」Mk-II照射済炉心燃料を粉体化し、篩い分けにより分級した2000$$mu$$m未満,1000$$mu$$m以上の燃料粉(大粒子)と850$$mu$$m未満の燃料粉(中粒子)を用いた。Kr放出率の結果から、大粒子は中粒子より溶解の進展が遅くなる傾向が見られた。また、溶解の完了時間としては、大粒子では1割程遅くなっているものの、ともに200分程度で溶解が完了しており、溶解時間として大きな差ではないことがわかった。

口頭

アイドラー光パルス圧縮における高次分散補償,1; OPA相互作用光の位相計測

赤羽 温; 冨田 仁*; 小川 奏; 西岡 一*; 山川 考一

no journal, , 

光パラメトリックチャープパルス増幅時のポンプ光の位相制御によるアイドラー光の高次残留分散の補償を目指して、光パラメトリック増幅時の相互作用光(シグナル光,アイドラー光,ポンプ光)の位相を計測した。計測には最近開発された広時間域周波数シアリング干渉法を用いており、従来SPIDER等では計測が難しかったピコ秒のチャープパルスの位相も容易に直接計測可能である。計測ではポンプ光位相変調によるアイドラー分散の変化も観測され、能動的ポンプ光位相制御によるアイドラー光高次分散補償が実現可能であることがわかった。

口頭

パルス伸長・圧縮に正分散媒質を用いた高出力フェムト秒レーザー装置の開発

赤羽 温; 小川 奏; 冨田 仁*; 西岡 一*; 山川 考一

no journal, , 

光パラメトリックチャープパルス増幅時に発生するアイドラー光をシグナル光パルス伸長に用いるのと同一の正分散媒質でパルス圧縮する新たなチャープパルス増幅手法を提案し開発を進めている。この手法を用いることにより環境の変化に強く、シンプルかつ高効率な実用的フェムト秒チャープパルス増幅レーザーの構築が可能で、屋外やレーザー加工工場のような実業,産業面での応用の進展が期待される。実証実験ではサブ100フェムト秒の圧縮アイドラーパルスを得ることに成功し、現在高次分散補償による短パルス化を進めている。

口頭

Station operation just after big earthquake in RN38, Takasaki, Japan

熊田 政弘; 冨田 豊

no journal, , 

2011年3月11日に発生した東日本大震災直後の日本国高崎のRN38放射性核種監視観測所における運用状況を報告する。

口頭

アイドラー光パルス圧縮における高次分散補償,2; ポンプ光位相変調によるアイドラー光分散補償

赤羽 温; 冨田 仁*; 小川 奏; 西岡 一*; 山川 考一

no journal, , 

増幅光のパルス伸張と圧縮に正分散媒質のみを用いる実用的チャープパルス増幅レーザー装置のさらなる短パルス化を目指して、ポンプ光位相変調を用いた発生アイドラー光残留高次分散補償の研究を進めている。ポンプ光はシグナル光やアイドラー光に比べ狭帯域で、既存の空間光変調器等で容易に位相制御が可能である。また一度最適な位相変調が決まればファイバーブラッグ回折格子や体積ブラッグ回折格子等の堅牢な素子で任意の位相変調を安定に印可することができるため、装置のメリットを損なうことなく高次分散補償が可能である。位相制御実験の初めの一歩として行った光パラメトリック増幅段における相互作用光の位相計測ではシグナル光分散値に対して符号反転しないはずの3次分散が負に反転し、反転するはずの4次分散が反転せず正のままであるなど、ポンプ光位相変調の影響を示唆する実験結果が得られている。

口頭

SAUNA system upgrade for certification of the Takasaki IMS station

冨田 豊; 熊田 政弘; 若林 修二; 木島 佑一; 山本 洋一; 小田 哲三

no journal, , 

A SAUNA system was installed for monitoring of radioxenon at the Takasaki IMS station (JPX38) in Japan in December, 2006. The test operation had been performed from 2007 to 2014, and valuable monitoring data and operation and maintenance experiences were obtained. Though the CTBTO planned to start system upgrade of the JPX38 for certification in April, 2013, the upgrade plan was postponed since JPX38 detected radioxenon isotopes early in April, 2013, which were derived from the third nuclear test announced by North Korea. To prevent missing data during the period of upgrade, the TXL was installed near JPX38 as an alternative measurement system and started to operate in January, 2014. The JPX38 upgrade was carried out from January to April, 2014 to replace some parts with new ones and to implement some new functions. Stability and reliability of the JPX38 are definitely increased by these improvements. JPX38 obtained the certification on December 19, 2014.

口頭

電子線後方散乱回折による単一ウラン微粒子の化学状態分析

江坂 文孝; 蓬田 匠; 富田 涼平; 宮本 ユタカ

no journal, , 

環境中に存在する個々の微粒子に対してその化学状態を調べることは、その起源や環境への影響を明らかにする上で重要である。しかし、個々の微粒子中に含まれる元素量は少なく、元素組成のみならず化学状態まで明らかにすることは非常に困難である。本研究ではより微小な粒子の分析を目的として、電子線後方散乱回折(EBSD)法を用い、ウラン微粒子の化学状態分析への適用可能性について検討を行った。その結果、直径1$$mu$$m以下の粒子に対しても明瞭な電子線回折パターンを取得することができた。また、UO$$_{2}$$微粒子ではCubic構造、U$$_{3}$$O$$_{8}$$微粒子ではOrthorhombic構造に対応した電子線回折パターンを取得でき、本法により各微粒子の化学状態の違いを区別できることが示された。一方、微粒子の表面は平滑ではないため、測定位置によっては後方散乱電子の検出器への到達が妨げられ、明瞭な電子線回折パターンが取得できないことも明らかとなった。これは、微粒子表面を研磨することなどにより解決できるものと考えられる。

口頭

環境試料中に存在する単一ウラン粒子の同位体比分析

富田 涼平; 江坂 文孝; 宮本 ユタカ

no journal, , 

環境試料(IAEAによる原子力施設の査察試料)中に含まれるウラン粒子をマイクロマニピュレーションにより取り出すことで、ウラン以外の粒子から放出される分子イオンの影響を排除した精密なウラン同位体比を二次イオン質量分析(SIMS)によって測定する方法の開発を行ってきた。しかし、試料中に数多くのウラン粒子が存在する場合には、分析時間の制約上、ウラン粒子の一部(1試料当たり10$$sim$$20粒子程度)を無作為に取り出して分析することになるため、必ずしも試料全体のウラン同位体比の分布を反映することにはならないという問題があった。本研究ではマイクロマニピュレーションで分離した50個以上のウラン粒子をSIMSの簡易測定で短時間におおよそのウラン同位体比分布を把握した後、この分布を代表する粒子を選び出して詳細分析した。これにより、少数の粒子分析でも試料全体のウラン同位体比分布を網羅できる分析方法を実現した。

口頭

SIMSによる含ウラン粒子環境試料の精密分析と簡易スクリーニング測定の導入

富田 涼平; 江坂 文孝; 宮本 ユタカ

no journal, , 

IAEAによる原子力施設の査察試料中に含まれるウラン粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)観察下でのマイクロマニピュレーションにより取り出すことで、二次イオン質量分析(SIMS)におけるウラン以外の粒子に起因する分子イオンの影響を排除した精密なウラン同位体比測定を実施してきた。しかし、分析時間の制約上、試料に含まれるウラン粒子の一部(1試料当たり10$$sim$$20粒子程度)を無作為に取り出して分析することになるため、必ずしも試料全体のウラン同位体比の分布を反映することにはならないという問題があった。本研究ではマイクロマニピュレーションで分離した50個以上のウラン粒子に対し、SIMS装置に備わっている自動粒子計測機能(APM)を利用した簡易スクリーニングを実施することで、精密分析前に短時間でおおよそのウラン同位体比分布を把握する手法を導入した。

口頭

JAEA's recent activities related to CTBT verification regime

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

本報告はCTBT検証に関連する原子力機構の最近の活動についてまとめたものである。核実験に対するCTBT国際検証体制の確立に向け、原子力機構はCTBT国際監視制度施設や国内データセンター(NDC)の暫定運用を実施している。2017年9月の第6回北朝鮮核実験では、CTBT放射性核種観測所データの解析評価結果を国等へ適時に報告し、CTBT国内運用体制に基づく国の評価に貢献した。また、CTBT機関(CTBTO)の核実験検知能力の強化を目的に、原子力機構は2017年の日本政府の拠出に基づき日本の幌延(北海道)とむつ(青森県)でCTBTOとの新たな希ガス共同観測を開始した。

口頭

日本原子力研究開発機構のCTBT検証体制への取組

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、CTBT国内運用体制の一員として、核実験由来の放射性核種に係る監視と評価を行っている。このために、高崎、沖縄両観測所、東海放射性核種実験施設、並びに国内データセンターを整備し、運用している。CTBT国内運用体制や各施設の概要、核実験時の対応、最近の活動等に関して紹介する。

口頭

Status report on Japanese NDC-2; current status of Xenon joint measurement project at Horonobe and Mutsu

山本 洋一; 木島 佑一; 冨田 豊

no journal, , 

度重なる北朝鮮の核実験を踏まえ、日本政府はCTBTOの核実験検知能力強化を目的として2017年2月、希ガス観測プロジェクトのための資金を拠出した。CTBTOは、当面の間日本の北海道から東北で観測を行うこと、既に日本での観測に経験と実績のある原子力機構を実施協力機関とすることが目的に適うと判断した。これを踏まえ、原子力機構は、北海道幌延町有地, 青森県むつ市の原子力機構大湊施設に移動型希ガス観測装置を新たに設置し、CTBTOとの共同観測プロジェクトを実施中である。本プロジェクトの現状について報告する。

口頭

ATM analysis results on radioxenons detected in Japan by JAEA/NDC

木島 佑一; 山本 洋一; 冨田 豊

no journal, , 

CTBTOの核実験検知能力強化を目的とした日本政府によるCTBTOへの拠出金を用いて、原子力機構(JAEA)はCTBTOと共同で北海道幌延町及び青森県むつ市に移動型希ガス観測装置(TXL)を設置し、2018年から放射性キセノンの観測を行っている。これにより、現在日本では合計3つの観測点(幌延TXL, むつTXL、及び高崎IMS観測所)にて核実験監視のために放射性キセノンの観測を行っている。これまでの観測の結果、これらの観測所にてバックグラウンドレベルを超える濃度の放射性キセノン同位体が検出された。JAEA/NDCは、いくつかの検出事例に対してこれらの放出源を調査するためにATM解析を実施した。放射性キセノンの観測結果及びATM解析結果について報告する。

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