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論文

Feasibility study of the one-dimensional radiation distribution sensing method using an optical fiber sensor based on wavelength spectrum unfolding

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042002_1 - 042002_7, 2021/10

福島第一原子力発電所原子炉建物内の高線量率環境での線源分布測定への応用を目指し、波長スペクトルのアンフォールディング処理に基づく光ファイバーを用いた新しい一次元放射線分布測定法を開発した。開発した手法は光ファイバー内を伝搬する光の減衰量が波長依存であることを利用して、光ファイバー端から出力された波長スペクトルをアンフォールディングすることにより、光ファイバーへの放射線の入射位置を逆推定するというものである。この手法は光強度の積分値を利用するため、パルスカウンティングを行う放射線検出器を使用した場合に高線量率環境下で発生する計数損失や信号パイルアップの問題を回避することができる。本研究では紫外光源と90Sr/90Y放射線源を用いた基礎実験を行い、線源位置検出の基本特性を確認した。

論文

Evaluation of a one-dimensional position-sensitive quartz optical fiber sensor based on the time-of-flight method for high radiation dose rate applications

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 996, p.165151_1 - 165151_8, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Instruments & Instrumentation)

福島第一原子力発電所建屋内における放射線分布測定を目的として、小口径石英光ファイバーの一次元位置敏感型センサーとしての基礎評価を行った。本センサーは光ファイバーと放射線の相互作用により発生するチェレンコフ光の飛行時間情報から放射線の入射位置を決定する。プラスチックシンチレーション光ファイバーを用いた従来のセンサーと比較して、石英光ファイバーは位置分解能がより優れることが分かった。これは、チェレンコフ光の発光寿命が短いことによりタイミング特性が向上したためと考えられた。加えて、本センサーの高放射線環境下での動作特性について、20mSv/hまでの出力線形性及び積算1kGyまでの耐放射線特性を評価した。

論文

Development of one-dimensional optical fiber type radiation distribution sensing method based on wavelength spectrum unfolding

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

Proceedings of International Youth Nuclear Congress 2020 (IYNC 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/05

For the application in the measurement of the high dose rate hot spots inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station buildings, we propose a wavelength-resolved type one-dimensional radiation distribution sensing method using plastic scintillating fiber (PSF). The proposing method estimates the incident position of radiation to the PSF by the unfolding of the wavelength spectrum output from the fiber edge using the fact that the attenuation length of scintillating light depends on the wavelength. By measuring the response function in advance, which defined as the wavelength spectrum measured at the fiber edge by the spectrometer with every transmission distance, the spectrum which can obtain when measured a certain radiation distribution can be expressed as the convolution of the response function. This method can avoid the problem of chance coincidence effect and signal pile-up, which occurs in the radiation detector with pulse counting mode under high dose rate field because this method measures the integrated light intensity. Through basic experiment using the ultraviolet irradiation source and $$^{90}$$Sr point source, basic properties of inverse estimation of irradiated position were confirmed, which showed that source position was reasonably estimated using the response function which obtained by the ultraviolet irradiation source in advance.

論文

Pulsed neutron imaging based crystallographic structure study of a Japanese sword made by Sukemasa in the Muromachi period

及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; 大前 良磨*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.207 - 213, 2020/02

Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. Since Japanese vintage swords became valuable, it is indispensable to establish non-destructive analysis method to identify some peculiar characteristics. Bragg edge imaging gives real-space distributions of bulk information in a crystalline material as well as neutron tomography. In this work, we investigated crystallographic information of a Japanese sword made by Sukemasa in Izumi province in the first quarter of the 16th century. The experiments have been performed at RADEN at J-PARC. The Sukemasa sword was measured with a counting-type 2D detector and with a CCD camera. We are now analyzing the measured 2D-transmission spectra using RITS code to obtain spatial distribution of the crystallite size, the texture variation, the d110 shift and its broadening. Complementary data analysis using white beam tomography is also on going. Detailed analysis results will be presented.

論文

Photodisintegration cross section measurements on $$^{186}$$W, $$^{187}$$Re and $$^{188}$$Os; Implications for the Re-Os cosmochronology

静間 俊行; 宇都宮 弘章*; Mohr, P.*; 早川 岳人; 後神 進史*; 牧永 あや乃*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 太田 雅久*; 大垣 英明*; et al.

Physical Review C, 72(2), p.025808_1 - 025808_9, 2005/08

 被引用回数:36 パーセンタイル:88.76(Physics, Nuclear)

産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン$$gamma$$線を用いて、$$^{186}$$W, $$^{187}$$Re, $$^{188}$$Os核の光核反応実験を行い、中性子放出のしきい値エネルギー近傍の詳細な断面積を測定した。得られた実験データと核統計模型による計算値との比較を行い、良い一致が得られた。$$^{187}$$Os核には、励起エネルギー9.75keVに第一励起状態が存在しており、元素合成過程の高温状態下では、この状態が強く生成されていたと考えられる。そこで、今回得た光核反応$$^{188}$$Os($$gamma,n$$)の断面積データを用いて、$$^{187}$$Os第一励起状態からの中性子捕獲反応断面積の評価を行い、Re-Os宇宙時計に適用した。

論文

Construction of 144, 565 keV and 5.0 MeV monoenergetic neutron calibration fields at JAERI

谷村 嘉彦; 吉澤 道夫; 三枝 純; 藤井 克年; 清水 滋; 吉田 真; 柴田 泰成*; 瓜谷 章*; 工藤 勝久*

Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.85 - 89, 2004/09

 被引用回数:19 パーセンタイル:77.31(Environmental Sciences)

日本原子力研究所放射線標準施設棟では4MVペレトロン型加速器を利用した単色中性子校正場を開発している。中性子スペクトルの評価を行い、中性子フルエンスに関するトレーサビリティを確立することにより144keV,565keV,5.0MeVの中性子校正場が構築された。

報告書

共鳴レーザーアブレーションを用いた超高感度中性子ドジメトリー手法に関する基礎研究,原子力基礎研究H12-035(委託研究)

井口 哲夫*; 渡辺 賢一*; 河原林 順*; 瓜谷 章*; 榎田 洋一*; 渡部 和男

JAERI-Tech 2004-010, 62 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-010.pdf:2.6MB

短パルス・高繰り返し率で適切な出力強度の得られる波長可変レーザーを用いて、中性子ドジメトリーへ共鳴アブレーション(RLA)現象を効果的に活用するため、理論モデルにより最適条件、すなわち、高感度性と元素選択性の両立を図ることのできる条件を探索した。その結果、従来の低繰り返しレーザーと比べ、約100倍検出感度を改善できることを実証した。さらに、改良型RLA-質量分析システムにより、14MeVDT中性子照射を行った高純度Al試料中に生成された極微量長半減期核種Al-26を明瞭に検出することに成功し、本分析手法に基づく中性子ドジメトリー手法の実現可能性を示すことができた。

報告書

光ファイバーを用いた高信頼性・高機能放射線モニタの開発研究(先行基礎工学研究)

辻村 憲雄; 吉田 忠義; 河原林 順*; 水野 良治*; 中 亮太郎*; 瓜谷 章*; 渡辺 賢一*

JNC TY8400 2003-010, 46 Pages, 2003/03

JNC-TY8400-2003-010.pdf:1.36MB

通常光ファイバーを利用した広域の放射線分布を連続的に測定することができる放射線検出システムを開発した。光減衰の小さい通常光ファイバーを使用することにより、従来使用されてきたプラスチックシンチレーションファイバーに比べ、測定可能範囲が約100mへと約2桁伸ばすことができた。

論文

Radioactivity measurements of $$^{192}$$Ir wire sources with a microcalorimeter

源河 次雄; 岩本 清吉; 竹内 紀男; 瓜谷 章*; 森 千鶴夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 339, p.398 - 401, 1994/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.07(Instruments & Instrumentation)

金属イリジウム-192線源を微少熱量計を用いて非破壊で放射能を測定した。線源からの放射線を全て吸収して熱エネルギーに変換するために、タングステン製の放射線吸収体を作製して用いた。試料となる線源は、0.1$$phi$$$$times$$10mmのIr-Pt合金を0.1mm厚のPtで被覆したものである。約60MBqの線源を$$pm$$3.2%の不確かさ以内で測定することができた。熱量計による測定値は、電離箱による値より約10%高いが、熱量測定では、放射線の線源内での自己吸収による影響がないので、その差が出たものである。

論文

Direct measurement of gaseous activities by diffusion-in long proportional counter method

吉田 真; 山本 敏生*; Y.Wu*; 新谷 徹*; 瓜谷 章*; 森 千鶴夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 330, p.158 - 164, 1993/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:67.94(Instruments & Instrumentation)

放射性ガスの放射能を長軸比例計数管内拡散法により直接測定を行なう研究をした。この方法は、比例計数管に放射性ガスを封入して放射能絶対測定をする上で問題となる端効果を除く方法としてきわめて有効である。この測定の際必要な基礎データを$$^{37}$$Arの計数管内挙動をモニタリングすることにより収集し評価した。その結果、十分な精度で放射能の決定が行なえることがわかった。また、端効果とともに重要な補正である壁効果についても実験及び計算により評価した。

口頭

Crystallographic characterization on different types of structure (Tsukurikomi) of Japanese swords using pulsed neutron imaging and diffraction methods

及川 健一; 鬼柳 善明*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 堀 元紀*; 平田 悠歩*

no journal, , 

The Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. There are various kinds of the structure combining the Japanese swords materials. Non-destructive experiments such as pulsed neutron imaging and diffraction are powerful tools to study metallic cultural heritages due to their high penetrating power and capability to give crystallographic information. For the first trial of our study, three kinds of Japanese swords were made by a swordsmith. Pulsed neutron imaging and diffraction experiments were performed at RADEN and NOBORU at J-PARC, respectively. Each sword samples were cut in three parts to be measured simultaneously by using the 100$$times$$100 mm$$^{2}$$ area detector, nGEM. Neutron diffraction experiments were focused on specific parts of the swords to see the difference in combination of the steels. Detailed analysis results will be presented at the meeting.

口頭

高線量率用TOFシンチレーション光ファイバー放射線センサーの特性評価

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)事故による1Fサイト内汚染の効率的な除染及び作業員の外部被ばく線量の低減のためには、放射性物質が周辺と比較して多く集積している場所(ホットスポット)の詳細な分布測定が必要である。放射性物質分布を計測する手段として、1F事故後よりプラスチックシンチレーションファイバー(PSF)にTime-of-Flight(TOF)法を適用した放射線分布測定法(以下、TOF光ファイバー法)が1F汚染水タンク周りからの汚染水漏洩監視等の現場で応用されている。本手法を汚染が深刻な1F原子炉建屋内に適用するためには高線量率対応が必要となるが、TOF光ファイバー法は高線量率照射時に偶発同時計数が問題となる。そこで、本研究ではTOF法の偶発同時計数特性を実験的に確認し、その補正法の検討を行った。

口頭

波長分解型一次元光ファイバー放射線分布センシングに関する基礎検討

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 花井 哲哉*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)の廃炉過程における作業者の被ばく線量低減及び効率的な除染計画立案を行うためには、局所的に存在するホットスポットの分布を把握する必要がある。シンチレーション光ファイバーに飛行時間法を適用した広域一次元放射線分布測定システムが1F事故後に広く応用されてきたが、1F原子炉建屋内のような高線量率の環境では回路系のパイルアップやセンサーの偶発同時計数が問題となる。そこで、パイルアップ等の問題を回避できる積分型の測定手法として、光ファイバーの片側から波長スペクトルを読み出し、ファイバー内での光の減衰が波長依存であることを利用して放射線入射位置を特定する「波長分解法」を考案した。

口頭

Japanese-sword crystallographic study based on pulsed neutron imaging at J-PARC

及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; 大沼 正人*; et al.

no journal, , 

Japanese swords are paid great admiration in the world as the honor of classical technology and of the art. There have been many reports in the past that tried to elucidate this Japanese sword's microstructure or manufacturing process scientifically. These reports were mainly done by destructive testing methods, such as the microscopic and chemical analyses on the cross sections of swords after mechanical cutting and polishing. Neutron tomography and neutron diffraction are commonly used as a non-destructive investigating method to see inside of the object and evaluate its microstructure. In J-PARC, Bragg edge imaging, a 2D mapping method based on analysis of thousands of position-dependent transmission spectrum data, is actively used to elucidate the crystallographic structure of Japanese swords. Recent research project works by the authors using J-PARC instruments will be introduced.

口頭

新方式波長分解分析型光ファイバー放射線分布センシング法の開発

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)建屋内のホットスポットの分布測定を目的として、光ファイバーを用いた一次元放射線分布測定法の開発を進めている。高線量率環境に適用可能な新しい放射線分布測定手法として、光ファイバーと放射線の相互作用由来の発光波長スペクトルをファイバーの片側で測定し、ファイバー内を伝搬する光の減衰量が波長依存であることを利用して放射線入射位置を逆推定する「波長分解分析法」を開発した。発表では本手法の原理検証結果について報告する。

口頭

光ファイバー発光波長スペクトルのアンフォールディングに基づく一次元放射線分布測定法

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業を円滑に進めるためには、線量率及び放射性物質の分布を詳細に把握する必要がある。これまでにわれわれは光ファイバーを用いた新しい一次元放射線分布測定法として、ファイバー内での光の減衰量が波長依存であることを利用し、ファイバー片側から波長スペクトルを測定し発光位置分布を逆推定する「波長分解分析法」を提案し、基本的な線源位置分布測定が可能であることを確認した。本発表では波長分解分析法の位置決定精度やファイバーの耐放射線性に基づく適用範囲等について検証した結果を報告する。

口頭

Development of radiation distribution sensing method using one-dimensional optical fiber for Fukushima Daiichi NPS decommissioning

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

no journal, , 

A significant amount of radionuclides were discharged into the environment as a result of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) accident, which occurred due to the large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake on March 2011. To carry out the decommissioning operations of FDNPS, grasping the position of radioactive hotspots is essential. If the position of locally existing hotspots is clear, such information is extremely important for the establishment of the countermeasures for the reduction of external dose to the workers and the efficient decontamination. In this study, we focused on the radiation distribution sensing using optical fiber. Optical fiber can measure the radiation distribution one-dimensionally by detecting the scintillating light or Cherenkov light by photodetector. Due to the flexible characteristic of optical fiber as the sensor, it would be useful for the measurement under small and complex space in the decommissioning site of FDNPS. We introduce the R&D activities to apply the optical fiber-based radiation distribution sensor to the high dose rate environment, such as inside the FDNPS reactor buildings.

口頭

飛行時間法に基づく小口径一次元位置敏感型石英光ファイバ放射線センサの高放射線環境適用に向けた基礎評価

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)廃炉作業環境での汚染分布測定への適用を目指し、石英光ファイバの一次元位置敏感型放射線センサとしての原理検証を実施した。位置分解能,検出効率,高放射線環境での動作特性を評価し、1F高放射線環境への適用可能性を検討した。

口頭

光ファイバー発光波長スペクトルのアンフォールディングによる放射線源分布測定法の開発

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)廃炉作業環境における作業者の被ばく線量低減のためには、放射性物質の分布を詳細に把握することが求められる。放射性物質の分布測定法にはサーベイメータやガンマカメラ等様々な方法があるが、我々は形状可変で狭隘部測定が可能、様々な線種に対応可能な光ファイバーセンサーに着目した。光ファイバーに飛行時間法を適用した一次元放射線源分布測定は1F廃炉作業環境現場で応用例があるが、比較的低線量率の現場に限られた。我々は飛行時間法に代わる全く新しい放射線源分布測定法として、光の波長情報と光ファイバー内での光減衰を利用した「波長分解分析法」の開発を行っている。本手法は光ファイバー内での光減衰量の波長依存性に着目し、任意の放射線源分布を測定した際にファイバー片側で得られる波長スペクトルをアンフォールディング処理することで、線源位置分布を逆推定する。本手法の利点として、パルス計数計測ではなく光積算量を用いているため高線量率でのパイルアップの問題を回避できる点、飛行時間法とは異なり片側読み出しのためシステムが簡便で現場での取り回しが容易である点が挙げられる。本研究では提案した波長分解分析法の原理検証試験の結果を報告する。

口頭

波長スペクトルアンフォールディングによる放射線源分布測定手法の開発と検証

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

no journal, , 

光ファイバーを用いた新しい放射線源分布測定手法として、ファイバー始端で観測される発光波長スペクトルのアンフォールディング処理により光ファイバーに沿って一次元的に線源分布を逆推定する「波長分解分析法」の開発を進めている。これまで、UV光および$$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y線源を用いた原理検証試験を通じて本手法により線源分布を逆推定可能であることを実証してきたが、位置分解能や光ファイバーの耐放射線性の点で課題が見つかりつつある。本発表では開発した波長分解分析法の制約について整理するとともに、位置分解能等の課題の解決法について検討する。

口頭

片側読み出し・広ダイナミックレンジ光ファイバ型放射線位置検出器の開発

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

no journal, , 

光ファイバの片側のみからの光読み出しにより放射線強度分布をファイバに沿って一次元的に測定可能な放射線位置検出器を開発した。本検出器は光ファイバと放射線の相互作用由来の光をファイバ片側で分光し、波長スペクトルを得る。ここで、ファイバ内での光減衰量の波長依存性を利用し、予めファイバ発光位置毎にファイバ端で得られる応答波長スペクトルを整備することで、アンフォールディング法により元の放射線強度分布を逆推定可能である。ファイバ端での光の分光系に分光器またはバンドパスフィルタを用いることにより、数十$$mu$$Sv/hから数Sv/hの非常に広い線量率範囲で放射線強度分布を一次元的に測定可能なセンサを考案・実証した。

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