Decontamination and solidification treatment on spent liquid scintillation cocktail

渡部 創; 高畠 容子; 小木 浩通*; 大杉 武史; 谷口 拓海; 佐藤 淳也; 新井 剛*; 梶並 昭彦*

Journal of Nuclear Materials, 585, p.154610_1 - 154610_6, 2023/11

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154610

Treatment of spent scintillation cocktail generated by analysis of radioactivity is one of important tasks for management of nuclear laboratories. This study proposed a procedure consists of adsorption of radioactivity and solidification of residual liquid wastes, and fundamental performance of each step was experimentally tested. Batch-wise adsorption showed excellent adsorption performance of Ni onto silica-based adsorbent, and chelate reaction was suggested as the adsorption mechanism by EXAFS analysis. Alkaline activate material successfully solidified the liquid waste, and TG/DTA and XRD analyses revealed that the organic compounds exist inside the matrix. Only 1% of the loaded organic compounds were leaked from the matrix by a leaching test, and most of the organic compounds should be stably kept inside the matrix.

Conceptual design of an abnormality sign determination system for the general control system of the Materials and Life Science Experimental Facility at J-PARC

酒井 健二; 大井 元貴; 勅使河原 誠; 直江 崇; 羽賀 勝洋; 渡邊 聡彦*

Journal of Neutron Research, 22(2-3), p.337 - 343, 2020/10

https://doi.org/10.3233/JNR-190133

核破砕中性子源やミュオン標的などを安全に効率よく運転するために、物質・生命科学実験施設(MLF)は、専用の全体制御システム(GCS)を有する。GCSは、様々な運転状況下でMLF内の多くの設備機器の監視操作やインターロック系を管理・運用する。2008年の最初の陽子ビームの受け入れ以来、GCSは10年以上も大きなトラブルもなく安定したMLFの運転を実現してきた。GCSはターゲットステーション関連の運転データを保存するデータ蓄積サーバーを有し、蓄積されたデータを調べることで異常事象検知や原因究明に貢献してきた。しかしながら、今後もMLFの安定した運転を継続するには、放射線損傷や経年劣化などに起因するターゲットステーションの潜在的な異常を予知する異常兆候判定システム(ASDS)の導入が必要になってくる。ASDSは、陽子ビーム,ターゲットステーション, 2次ビームなどの多様で長期間に渡る運転データを使った解析に基づいて、ターゲットステーションの僅かな状態変化から異常を判断する。本報告は、GCSの現状、ASDSの概念設計、及びASDSのための多様なデータを包括的に扱う統括データ蓄積サーバーの導入について論ずる。

TEF-T統括制御システムプロトタイプ機の開発

酒井 健二; 大林 寛生; 斎藤 滋; 佐々 敏信; 菅原 隆徳; 渡邊 聡彦*

JAEA-Technology 2019-009, 18 Pages, 2019/07

JAEA-Technology-2019-009.pdf:2.34MB

大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、加速器駆動システム(ADS)による 核変換技術に関する基礎的な研究を行う核変換実験施設(TEF)の建設を計画している。その中のADSターゲット試験施設(TEF-T)では、鉛・ビスマス共晶(LBE)ターゲットに陽子ビームを照射することで、ADS独自の構成要素に関するシステム技術を研究開発する。TEF-Tでは、施設全体の安全かつ円滑な運転を実現するために全体制御システム(GCS)を構築する。GCSは、その役割に応じて、ネットワーク系(LAN), 統括制御系(ICS), インターロック系(ILS), タイミング配信系(TDS)など幾つかのサブシステムで構成される。特にICSは施設全体の包括的な運転制御から運転データの収集・蓄積・配信までGCSの中心的な役割を担う。我々はICSのプロトタイプ機を開発して、通信速度・容量、運転操作性・安定動作などの性能を具体的に評価し、ICSの実機設計に反映させることにした。本報ではICSプロトタイプ機の製作と、そのLBEターゲット技術開発装置への応用について報告する。

J-PARC物質・生命科学実験施設の全体制御システムの進捗状況

酒井 健二; 大井 元貴; 高田 弘; 甲斐 哲也; 中谷 健; 小林 庸男*; 渡邊 聡彦*

JAEA-Technology 2018-011, 57 Pages, 2019/01

JAEA-Technology-2018-011.pdf:4.98MB

核破砕中性子源やミュオン標的などを安全に効率よく運転するために、物質・生命科学実験施設(MLF)は、専用の全体制御システム(GCS)を持ち、運転状況に応じた機器の監視操作やインターロックを運用している。GCSは、その役割に応じて、ネットワーク系(LAN), 統括制御系(ICS), サーバー, インターロック系(ILS), タイミング配信系(TDS)など幾つかのサブシステムで構成される。GCSは、MLF内の機器を独自に運転制御する一方、J-PARCの加速器や他実験施設と連動しながらMLFの安定したビーム運転を実現している。2008年度のビーム運転開始以来、GCSは運転制御コミッショニングに基づく改修を経て、システム性能を継続的に維持する視点から、ICSの大幅なアップグレードやILSの機能拡張を実施してきた(2010年度-2015年度)。この様に運転開始から約10年間、GCSには全般に渡って数多くの追加・変更がなされてきた。したがってGCS高度化の今後の方向性を決めるために、これまでの高度化の履歴とGCSの現況を把握することが重要と考え、2017年度時のGCSの構成・機能・役割を整理して取り纏めた。

理研RIBFにおけるビームエネルギー・位置モニターの開発

渡邉 環*; 福西 暢尚*; 藤巻 正樹*; 小山 亮*; 外山 毅*; 宮尾 智章*; 三浦 昭彦

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1112 - 1117, 2017/12

https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2017/proceedings/PDF/WEP0/WEP091.pdf

理化学研究所RIビームファクトリ内のAVFサイクロトロンのビームを用いて、有用RI製造技術の高度化研究が行われている。サイクロトロンのビームエネルギーの精密測定は、RI製造の収量を上げ、有害な副反応生成物を減らすために、重要な技術の一つである。そこで、ビームエネルギー及び位置測定のため、静電ピックアップ型のビームエネルギー・位置モニタの開発を行い、AVFサイクロトロンのビームラインにインストールした。このモニタは、静電型ピックアップの電極を斜めに四分割化した計測器であり、設置した2台の計測器の距離と、ビームの飛行時間(TOF)から位置とエネルギーを同時に得られるものである。このモニタにより、ビームを破壊することなく、運転時にリアルタイムに位置・エネルギーの測定結果を把握できることから、AVFの性能と運転技術の向上をもたらし、重イオンビームの大強度化を実現することができる。発表では、このモニタの詳細と、ウランビームを使用した測定結果について発表する。

Direct measurement of nanoscale lithium diffusion in solid battery materials using radioactive tracer of Li

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; Jung, H. S.*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 376, p.379 - 381, 2016/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2015.12.036

We have developed an in situ and nanoscale Li diffusion measurement method in Li battery materials using an -emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a low-energy (8 keV) Li beam, the particles emitted at a small angle (10) relative to the sample surface were detected as a function of time. Measurement for Li diffusion coefficients in a spinel phase LiMnO (LMO) thin film has been started, which is used as an electrode in a Li ion secondary battery. An obvious Li diffusion effect in LMO was observed at the sample temperature of 623 K, and the further measurement is underway.

Characterization of high-energy quasi-monoenergetic neutron energy spectra and ambient dose equivalents of 80-389 MeV Li(p,n) reactions using a time-of-flight method

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 荒木 祥平*; 八島 浩*; 佐藤 達彦; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; 中尾 徳晶*; 嶋 達志*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 804, p.50 - 58, 2015/12

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.09.045

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、80, 100及び296MeVの陽子に対する準単色中性子のエネルギースペクトルを飛行時間法により測定した。中性子スペクトルは準単色中性子ピーク部と連続部からなり、ピーク収量は陽子エネルギー80389MeVにおいて、0.91.110(個/sr/C)の範囲であり、全体の収量に対するピーク収量の比は、0.380.48であった。この準単色中性子場を用いて、ビーム軸上(0度)に設置した中性子モニターのピーク部に対する周辺線量当量(応答)を測定するため、全体の応答から、0度と25度のスペクトルの連続部の応答が等しくなる定数kを決定し、この定数で規格化された25度に設置した連続部からなる中性子モニターの応答を差し引く手法を提案した。定数kは、陽子エネルギー80389MeVの範囲において、0.741.02であった。以上により、これまでの実験の成果と合わせて、RCNPで80389MeVの陽子をLiターゲットに入射させて生成する準単色中性子場の特性を示すデータを得ることができた。

Production and separation of astatine isotopes in the Li + Pb reaction

西中 一朗; 横山 明彦*; 鷲山 幸信*; 前田 英太*; 渡辺 茂樹; 橋本 和幸; 石岡 典子; 牧井 宏之; 豊嶋 厚史; 山田 記大*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 304(3), p.1077 - 1083, 2015/06

https://doi.org/10.1007/s10967-015-3975-y

29-57MeVのLiビームとPb標的核の反応においてアスタチン同位体Atの生成断面積を線, 線スペクトルメトリーで測定した。生成断面積の励起関数を統計模型モデル計算と比較することで、Li + Pbの反応機構を調べた。44MeVより大きい入射エネルギーでのAtとAtの生成断面積が理論値よりも小さいことから、分解反応が存在することを明らかにした。照射した鉛標的からのアスタチンの化学分離を乾式蒸留法に基づいて調べ、アスタチン製造の相補的な手法を開発した。

Nanoscale diffusion tracing by radioactive Li tracer

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11

https://doi.org/10.7567/JJAP.53.110303

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an -emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV Li beam, the particles emitted at a small angle (10) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous LiSiO-LiVO (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10cm/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

Operation status of interlock system of Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) in J-PARC

酒井 健二; 甲斐 哲也; 大井 元貴; 渡辺 聡彦; 中谷 健; 髭本 亘; 明午 伸一郎; 坂元 眞一; 高田 弘; 二川 正敏

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.264 - 267, 2014/04

http://www.aesj.or.jp/publication/pnst004/data/264_267.pdf

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)は、陽子ビームをターゲットに入射し、大強度の中性子・ミュオンビームを発生させ、実験装置に供給する施設である。MLFでは、ビーム運転の他、機器保守、実験装置増強などの作業に対して安全を確保するために、MPS, TPS, PPSという3種類のインターロックシステムを運用している。これらのインターロックシステムは、J-PARCの中央制御室を通じて加速器や他実験施設と連動して運用される。MPSは想定外のビーム照射から機器を保護し、TPSは中性子ターゲットに特化して重大なトラブルを防ぐ役割を果たす。PPSは運転員を高放射線による被曝から保護する。さらに、PPSは、線源保守エリアへの入退室を制限したり、利用者の実験装置室への安全な入退室を管理する役割も持つ。MLFインターロックシステムは、2008年の5月にビーム運転を開始した後、ターゲット関連機器の増強や段階的な実験装置の増設に応じて対象を拡大しているが、これまでトラブルなく安定に運用されてきた。本発表では、MLFインターロックシステムの設計概念,構成,運転状況及びアップグレードなどについて報告する。