Application of deep metric learning model to microscope image analysis for the determination of UOC samples in nuclear forensics analysis

木村 祥紀; 松本 哲也*; 山口 知輝

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 333(7), p.3541 - 3551, 2024/07

https://doi.org/10.1007/s10967-023-09300-w

This study discusses the application of a deep metric learning model based on a convolutional neural network to scanning electron microscope image analysis to determine UOC samples. One of the unique features of this technique is that it can detect a sample that comes from an unknown material not listed in the reference for comparison, in addition to the classification of a sample based on surface characteristics captured in the microscopic images. It was confirmed that the present technique could detect hypothetical unknown samples with 0.8 of Area Under the ROC Curve, and it can effectively provide preliminary observations in nuclear forensics analysis.

Development of training course on non-destructive assay of nuclear material for Asian region, 2; Development of lectures and exercises on gamma-ray measurement

山本 昌彦; 河野 壮馬; 三枝 祐; 久野 剛彦; 関根 恵; 井上 尚子; 野呂 尚子; Rodriguez, D.; 山口 知輝; Stinett, J.*

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Annual Meeting 2023 (Internet), 10 Pages, 2023/05

保障措置・計量管理の担当者を対象とした、アジア地域向け「核物質の非破壊測定に関するトレーニングコース(NDAコース)」を開発した。NDAコースの5日間うち、ガンマ線測定パートは2日間を割いて実施した。ガンマ線検出器の基本特性,検出方法,メカニズムに関する講義は、開発したeラーニングにて提供した。また、実習の部分は原子力機構の施設において実施し、参加者は、各ガンマ線検出器のセットアップからウラン及び他のガンマ線放出核種の測定までを行った。また、ウラン235の濃縮度測定も行った。さらに、原子力機構の研究炉であるJRR-3における新燃料集合体の測定実習の準備として、IAEA保障措置で普及している携帯型ガンマ線スペクトロメータHM-5を用いた訓練も実施した。本発表では、これらのトレーニングコースの開発及び結果、参加者からのフィードバックについて報告する。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

The Surface composition of asteroid 162173 Ryugu from Hayabusa2 near-infrared spectroscopy

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.

Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04

https://doi.org/10.1126/science.aav7432

小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。

An Evaluation method of reflectance spectra to be obtained by Hayabusa2 Near-Infrared Spectrometer (NIRS3) based on laboratory measurements of carbonaceous chondrites

松岡 萌*; 中村 智樹*; 大澤 崇人; 岩田 隆浩*; 北里 宏平*; 安部 正真*; 仲内 悠祐*; 荒井 武彦*; 小松 睦美*; 廣井 孝弘*; et al.

Earth, Planets and Space (Internet), 69(1), p.120_1 - 120_12, 2017/12

AA2017-0327.pdf:1.53MB

https://doi.org/10.1186/s40623-017-0705-4

はやぶさ2に搭載されている近赤外分光計(NIRS3)の地上テストを行なってスペクトルの補正と評価の手法を確立した。粉末状にした炭素質隕石を試料として、FTIRで測定したスペクトルとの比較からNIRS3のスペクトルの補正方法を2つ提案した。また得られた反射スペクトルから小惑星表面の化学的分類方法について提案した。

Numerical estimation of Ohmic loss of high power wideband diplexer for ECCD system

渥美 幸平*; 山口 智輝*; 長嶋 浩司*; 三枝 幹雄*; 福成 雅史*; 小田 靖久; 坂本 慶司

Plasma and Fusion Research (Internet), 8(Sp.1), p.2405077_1 - 2405077_4, 2013/06

https://doi.org/10.1585/pfr.8.2405077

A diplexer for high power millimeter wave has been developed as a fast switching device in ECCD system for improving a stabilizing efficiency of neoclassical tearing modes. The switching operation of diplexer was confirmed with the FDTD code developed in our laboratory and low power tests using a mock-up diplexer. The cooling design of half mirror will be a key issue of this development, so that the Ohmic loss of a miter bend and a half mirror of the ring resonator was estimated by the numerical simulations.

電子サイクロトロン電流駆動用ミリ波帯広帯域高速スイッチの開発研究

山口 智輝*; 渥美 幸平*; 長嶋 浩司*; 三枝 幹雄*; 小田 靖久; 福成 雅史*; 坂本 慶司

no journal, , 

本研究では、電子サイクロトロン加熱電流駆動システムに必要となる高速スイッチの開発、特に数値解析,実験により、そのキーコンポーネントである全金属ハーフミラーの最適化を行った。数値解析より、金属の割合で反射率を変えることができ、スロットの非周期構造で高次回折波を抑制できることがわかった。また、解析に基づいた実験により反射率を上げることで高速スイッチの共振のQ値を高め、非周期スロットで高次回折波の抑制に成功した。

大電力ミリ波帯高速スイッチの高周波設計研究

長嶋 浩司*; 山口 智輝*; 滝井 啓太*; 関口 賢治*; 三枝 幹雄*; 小田 靖久; 福成 雅史*; 坂本 慶司

no journal, , 

大電力ミリ波帯高速スイッチの高周波特性について電磁界解析コードXFdtdにより数値シミュレーションを行った。その結果、共振器長を長くすれば、20MHz程度の周波数変調でスイッチが切り替わることが確認された。また、位相補正鏡の検討を行い、モード純度が切り替え特性に与える影響について評価を行った。以上を総合し、高周波特性の最適設計を行った。

核鑑識のための線スペクトロメトリによるウラン年代測定法の検証及び高度化

横山 明彦*; 上杉 正樹*; 松井 芳樹; 海野 勇次*; 木村 祥紀; 山口 知輝

no journal, , 

原子力機構と金沢大学は、アルファ線スぺクトロメトリーによる核鑑識ウラン年代測定法の確立に向けて分析精度を検証した。化学分離により、ウラン標準試料に生成しているTh-230の定量を行う。この場合U-234との存在比は10000分の1程度が目標となるため、回収率補正をトレーサによって行い、また質量分析装置による測定結果と比較を行った。さらに分析精度の向上や分析時間の迅速化に資する技術的課題を検討した。

The Experience of the 7th Collaborative Materials Exercise of the Nuclear Forensics (CMX-7) and future tasks

松井 芳樹; 木村 祥紀; 海野 勇次*; 細井 雅春*; 松本 哲也*; 篠原 伸夫; 山崎 斉; 山口 知輝

no journal, , 

The Integrated Support Center for Nuclear Nonproliferation and Nuclear Security (ISCN) of the JAEA is developing technologies for nuclear forensics to identify the origin and intended use of nuclear and radioactive materials. The Nuclear Forensics International Technical Working Group (ITWG) regularly holds the Collaborative Materials Exercise (CMX) to share the experience on nuclear forensics analysis and to improve analytical methods in the international community. The ISCN participated in the 7th exercise (CMX-7) this time. This paper discusses the experience of the ISCN during the CMX-7 including the results of laboratory analysis and nuclear forensics interpretation, as well as future challenges for laboratory capability at the ISCN. In the CMX-7, under the hypothetical case scenario (illegal transferring of nuclear materials), uranium samples and other conventional forensics evidence were provided for the exercise. During the exercise, participants reported the analytical results according to the timeframes recommended by the Nuclear Forensics Guidelines of the IAEA (24 hours, 1 week, and 2 months from sample receipt). The ISCN reported the physical characteristics and the results NDA analysis on the uranium samples at the first two timeframes, and the results of mass spectrometry with the data interpretation as the 2 months report. The results of uranium isotope ratio and trace elements measurements were exceedingly good, but the results of age dating were significantly deviate from the overall average. Reducing the time for destructive analysis that allows timely provisions of the results, as well as the improvement of the confidence in age dating are future tasks for the nuclear forensics analysis of the ISCN laboratory.