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中江 理紀*; 松山 嗣史*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 辻 幸一*
X線分析の進歩,54, p.89 - 99, 2023/03
封入式X線管とX線カメラを用いたX線吸収端差分法による元素識別イメージングの基礎研究を行った。標的元素のX線吸収端の前後でX線吸収像を得るために、二次ターゲットを用いた。つまり、封入式X線管からのX線を二次ターゲットに照射し、そこから発生する特性X線を測定試料に照射し数秒の露光時間でX線吸収像を取得できた。この方式では照射X線のエネルギーを任意に可変することはできないが、特定の元素に対しては測定が可能である。実証実験として、Al, Cu, Niの金属箔からなる試料に対してNiの元素識別画像を得るために、NiのK吸収端の前後でX線吸収像を得ることとした。CuとZnの二次ターゲットを用いてCu KとZn K
のX線を用いて2つのX線吸収像を得て、それらの画像の差分をとることでNiの分布像が得られることを示した。さらに、X線カメラにおける閾値設定機能を利用することで、二次ターゲットの交換をすることなく、一種類の二次ターゲットだけを用いてNiの吸収画像を得ることができた。
吉田 幸彦
IL Nuovo Cimento, 46(2), p.33_1 - 33_8, 2023/03
JAEA is addressing the back-end issues with the steadfast promotion of sustainable measures. The R&D plans are being rationally pursued by considering priorities based on indicators such as bottleneck issues in waste streams, relevance to WAC settings, and effectiveness of cost reduction. In addition, the future vision (JAEA 2050+) has been formulated to promote cross-disciplinary R&D through a new approach that cannot be reached by conventional methods, and active incorporation of information technologies, such as AI technologies. Currently, we are developing intelligent sensing that combines sensing and information processing technologies to realize automatic sorting technology, and non-destructive evaluation technology using high-energy X-ray CT, for legacy wastes. The core technology common to these technologies is image evaluation technology using deep learning models, which was confirmed to perform very well in the evaluation of waste object recognition.
松山 嗣史*; 中江 理紀*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 辻 幸一*
Spectrochimica Acta, Part B, 199, p.106593_1 - 106593_6, 2023/01
被引用回数:3 パーセンタイル:38.30(Spectroscopy)It is important to reduce the measurement time in X-ray fluorescence (XRF) analysis. Micro XRF and confocal micro XRF analyses have been used to obtain elemental distribution. Because these techniques are performed in the scanning mode, shortening the measurement time per unit measurement point enables rapid determination of the elemental distributions. Therefore, we applied the Bayesian theorem to XRF analysis to estimate the accurate XRF net intensity in a short time. In the Bayesian formula, the posterior distribution is determined by the likelihood function and prior distribution. As the obtained posterior function is a probability distribution, the expected value in the function is used as the optimal value. By determining the optimal likelihood function and prior distribution, we consider that the XRF spectrum in a long-time measurement can be estimated by that in a short time. In this study, the Poisson distribution and the sum of the two exponential functions were employed as the likelihood function and prior distribution, respectively. To estimate the XRF spectrum using the Bayesian formula, a standard glass sample containing several metal elements was analyzed using a laboratory-made micro XRF instrument. The micro XRF measurements were performed at measurement times of 1, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 60, 100, 180, and 3600 s, and then the net intensity of Zn K obtained with and without the Bayesian estimation was compared. To obtain a net intensity of Zn K
close to that in 3600 s, the measurement times with and without the Bayesian estimation were required to be 3 and 7 s, respectively. Thus, we significantly reduced the measurement time for an accurate XRF net intensity measurement by more than 50%.
淵田 知希*; 浦田 泰成*; 松山 嗣史*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 植田 昭彦; 町田 昌彦; 佐々木 紀樹; 辻 幸一*
X線分析の進歩,53, p.77 - 87, 2022/03
蛍光X線(XRF: X-ray fluorescence)分析法はX線を試料に照射し、発生した蛍光X線を検出することで試料の元素分析を行う手法である。試料を走査しながら連続的なXRF分析を行うことで、二次元の元素分布像の取得が可能である。本研究では、ベルトコンベア上を連続的に移動する試料に対して、二次元の元素分布像を迅速に取得するためのXRF分析装置を開発した。元素分布像の測定は、X線を広範囲に照射したベルトコンベアを横切る方向に、コリメーターを取り付けた検出器を走査することにより実施し、この方法における試料や検出器の移動方向の空間分解能や検出限界を検証した。また、2種類の金属試料について同時に元素分布像を測定し、開発した装置により多元素同時イメージングが実施できることを実証した。
中川 明憲; 及川 敦; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 佐々木 紀樹; 岡田 翔太; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩; 坂本 義昭
JAEA-Technology 2021-006, 186 Pages, 2021/06
日本原子力研究開発機構が保管する放射性廃棄物のうち、一部の放射性廃棄物については過去に未分別のまま圧縮等の処理が行われていた。このため、埋設処分に向けて圧縮されたものを分解して確認する等の作業に多くの時間が必要であると想定され、放射性廃棄物の早期のリスク低減を行う方策について、廃棄物処理及び埋設処分の2つの観点から検討を実施した。前処理,処理及び固型化といった廃棄物処理作業の中で時間を要している工程を分析し、放射能濃度評価、有害物等の分別、及び可燃物の分別といった課題を抽出した。放射能濃度評価に関しては、保守的な核種組成比と非破壊線測定による廃棄体中の放射能濃度評価方法の検討、及びトレンチ埋設施設構造の高度化を図るとともに、評価対象核種の選定に一定の基準を設定することにより、評価対象核種を絞り込める可能性があることを明らかにした。有害物等の分別に関しては、非破壊検査と記録・有害物使用状況等による分別の要否の確認により、分別作業を大幅に削減できる見込みが得られた。また、廃棄物から地下水中に移行した重金属による地下水中濃度を評価し、水質に関する環境基準を遵守可能な廃棄体中に含有される濃度として受入基準を提示した。可燃物の分別に関しては、埋設施設内空隙増加による陥没の影響を評価し、覆土での事前対応が可能な可燃物含有量を評価するとともに、非破壊検査による可燃物量の確認と、解体で発生するコンクリートのような可燃物含有量が少ない廃棄物との混合埋設により、埋設処分場内の廃棄物層の平均的な可燃物の含有割合を20vol%とする定置管理を行い、分別作業を不要にできる見込みが得られた。原子力科学研究所の圧縮体を例に、これらの方策を施すことによる廃棄物処理加速の効果についての評価を実施し、廃棄物の分別処理作業を約5倍加速できる見込みが得られた。今後、検討した対策の実現に向けた対応を進める。
井川 直樹; 樹神 克明; 田口 富嗣*; 吉田 幸彦*; 松川 健*; 星川 晃範*; 石垣 徹*
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 43(6), p.329 - 332, 2018/12
プロトン伝導体BaSnIn
O
の電気的特性に及ぼす結晶構造の影響を理解するため、本材料における局所構造乱れを中性子回折/原子対分布関数(PDF)法を用いて解析した。本材料の局所構造は、
0.6nmの原子間距離範囲内では、リートベルト解析によって推定された平均構造と同様の立方晶構造(空間群
))である。一方、
0.6nmの範囲のPDFプロファイルは、立方晶構造よりも空間群
4/
の正方晶構造によって良い一致をみた。これらの結果は、格子内の局所構造乱れの存在を示している。本発表では、BaSn
In
O
の平均構造と局所構造との関係の詳細について考察する。
飯田 一樹*; 梶本 亮一; 水野 雄介*; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 星川 晃範*; 吉田 幸彦*; 松川 健*; 石垣 徹*; 河村 幸彦*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 86(6), p.064803_1 - 064803_6, 2017/06
被引用回数:2 パーセンタイル:19.71(Physics, Multidisciplinary)The magnetic structure and spin wave excitations in the quasi-square-lattice layered perovskite compound LaMo
O
were studied by a combination of neutron diffraction and inelastic neutron scattering techniques using polycrystalline sample. Neutron powder diffraction refinement revealed that the magnetic structure is ferrimagnetic in the
plane with antiferromagnetic stacking along the
-axis. The inelastic neutron scattering results display strong easy-axis magnetic anisotropy along the
-axis due to the spin-orbit interaction in Mo ions. The model Hamiltonian consisting of in-plane anisotropic exchange interactions, the interlayer exchange interaction, and easy-axis single-ion anisotropy can explain our inelastic neutron scattering data well. Strong Ising-like anisotropy and weak interlayer coupling compared with the intralayer exchange interaction can explain both the high-temperature magnetoresistance and long-time magnetization decay recently observed in La
Mo
O
.
井川 直樹; 樹神 克明; 田口 富嗣*; 吉田 幸彦*; 松川 健*; 星川 晃範*; 石垣 徹*
no journal, ,
燃料電池用の固体電解質BaSnIn
O
について、中性子回折法を用いた平均および局所構造解析を実施した。中性子回折データから得た、局所ひずみの情報を含む原子対相関関数は、平均結晶構造解析によって求められた結晶構造パラメータを基にした計算結果と比較的良い一致をみた。本報告では、水素導入前後のBaSn
In
O
の平均結晶および局所構造の関係について検討を行う。
安井 幸夫*; 藤村 明央*; 大森 喜由*; 井川 直樹; 松川 健*; 吉田 幸彦*; 星川 晃範*; 石垣 徹*
no journal, ,
スピン=1/2をもつCu
イオンがCuO
四角形を形成し、それが辺共有で一次元的に連なった構造をもつCuO
リボン鎖では、最近接交換相互作用
が強磁性的で、次近接交換相互作用
が反強磁性的なので、
と
が競合し特異な量子磁性の出現が期待される。これら一次量子スピン系物質の一つCs
Cu
Mo
O
について、磁気的特性に関与する磁気構造を解析するため、粉末中性子回折実験を実施した。その結果、
= 1.85K以下で磁気反射を観測した。これら磁気反射は全て核反射上で観測されたこと、本物質では単位格子内にCu
イオンが16個存在することを考慮すると、本物質の磁気構造はcollinearな反強磁性構造であることがわかった。
吉田 幸彦; 佐々木 紀樹; 村上 昌史
no journal, ,
現在、日本原子力研究開発機構では廃棄物処理プロセスへの合理化手法の有用な一つの案として、前処理の廃棄物分別へのAI適用を検討している。廃棄物分別に関わる作業には、処理・処分不適物を除外するための膨大な内容物確認作業により発生するコスト・作業量の課題、高度な判断が要求されるため人間による分別が行われており安全に関する課題がある。近年めざましい技術革新があるAI認識技術を廃棄物分別に適用することで、これらの課題を解決できる可能性がある。本講演では現在開発しているカメラ画像を用いた廃棄物認識システムについて報告する。
淵田 知希*; 松山 嗣史*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 植田 昭彦; 町田 昌彦; 佐々木 紀樹; 辻 幸一*
no journal, ,
移動する廃棄物の迅速な元素識別に向けて、動的試料の元素分布像を取得可能な蛍光X線イメージング装置を開発した。開発した装置は、X線管,シリコンドリフト検出器を搭載したCNC (Computerized Numerical Control)ルーター,ベルトコンベア及び検出器とCNCルーターの制御器で構成される。ベルトコンベア上を移動する台形状の銅板の元素分布像をリアルタイムで取得し、装置の性能評価を実施した結果を報告する。
中江 理紀*; 松山 嗣史*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 植田 昭彦; 佐々木 紀樹; 辻 幸一*
no journal, ,
X線吸収イメージングは試料にX線を照射し、透過したX線をカメラで検出するイメージング法である。これは非破壊かつ迅速な方法であるが、X線カメラは一般的にエネルギー分解能を有しておらず、元素の識別ができない。近年、シンクロトロン放射光を用いて、目的元素の吸収端周辺のエネルギーのX線でイメージングを行い、画像の差分を解析することで元素分布をイメージングする方法が報告されているが、実験室でX線のエネルギーを変化させることは難しい。本研究では、二次ターゲットとX線フィルターを用いることにより、実験室においても目的元素のみを可視化する方法を検討した。
松山 嗣史*; 中江 理紀*; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 町田 昌彦; 辻 幸一*
no journal, ,
蛍光X線分析法は、試料にX線を照射し、放出される蛍光X線を計測することで、未知試料の定性・定量分析を行う。蛍光X線分析を応用した走査型微小部蛍光X線分析法では、蛍光X線分析と試料の移動を繰り返しながら、元素分布像を取得する。1万点にも及ぶ測定データから元素分布像を作製することもあるため、一般に総測定時間が長い。この場合、一点当たりの測定時間を4秒減らすことができれば、元素分布像取得時間を11時間ほど縮小できることになる。しかし、単に測定時間を短くするだけでは、統計的なばらつきが大きくなるため、高精度な蛍光X線スペクトルを取得することが困難である。そこで、ベイズ推定の適応を考えた。ベイズ推定は条件付き確率を用いた方法で、教師データ(ビッグデータなど)を用いることなく推定することができる。蛍光X線分析で取得した画像に対して情報処理を適応されたことはあるが、ベイズ推定を蛍光X線スペクトル予測に適応した例は報告されていない。本研究では、ベイズ推定を用いて、短時間測定で取得したスペクトルから長時間測定におけるスペクトルを予測する方法を確立することを目的とした。
村上 昌史; 吉田 幸彦; 南郷 脩史*; 久保田 省吾*; 黒澤 卓也*; 佐々木 紀樹
no journal, ,
過去に発生し、保管されてきている低レベル放射性廃棄物の処分において、埋設施設の廃棄物受入基準により量が制限される物質を、基準値以上に含む場合には廃棄物から取り除く必要がある。これらの物質の定量評価を合理的に行う手法として、高エネルギーX線を用いた非破壊検査により、容器内の廃棄物を識別できる可能性がある。今回、処分制限物質として可燃物,アルミ,鉛,水銀及び電池を含む模擬廃棄物を容器内に封入し、産業用CTスキャナーを用いて高エネルギーX線CTを撮影した。発表では、測定したCT画像における画素値や3次元立体像における形状の解析をもとに、これらの物質の識別方法を検討した結果について報告する。
大澤 紀久*; 金田 由久*; 坂本 亮*; 谷口 拓海; 黒木 亮一郎; 岡田 尚; 吉田 幸彦; 大杉 武史
no journal, ,
汚染水処理から発生する様々な廃棄物に対して、低温処理技術(セメント固化等)による固化処理プロセスの適用可能性を簡易に検査(スクリーニング)するため、固化体中の元素浸出性を簡易的に評価する手法について検討した結果の一部を紹介する。
坂本 亮*; 金田 由久*; 小林 佑太朗*; 芳賀 和子*; 谷口 拓海; 黒木 亮一郎; 岡田 尚; 吉田 幸彦; 大杉 武史
no journal, ,
福島第一原子力発電所の汚染水処理から発生する汚染水処理二次廃棄物を低温固化処理した固化体の長期保管時の変質挙動を検討するため、セメントおよびAAM固化体を作製し、加温養生試験および促進中性化試験により変質を加速させた固化体の生成相を確認した。加速の定量化方法を検討した結果について紹介する。
小林 佑太朗*; 大澤 紀久*; 芳賀 和子*; 金田 由久*; Chaerun, R. I.; 佐藤 努*; 谷口 拓海; 黒木 亮一郎; 岡田 尚; 吉田 幸彦; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所の汚染水処理から発生する廃棄物を低温処理材料で固化処理した固化体の長期保管時や処分後の変質挙動を検討する目的で、AAM(アルカリ活性材料)固化体中の主要生成物である非晶質相を合成し、加温養生を行い、結晶化による生成相の変化と結晶化速度について検討した結果を一部紹介する。
松本 早織; 倉持 亮*; 清水 恒輝; 佐藤 淳也; 谷口 拓海; 黒木 亮一郎; 岡田 尚; 吉田 幸彦; 大杉 武史
no journal, ,
汚染水処理で発生する二次廃棄物の固化体の埋設処分後の長期変質に伴う性能変化を評価するため、固化体の長期変質を評価する手法の開発に取り組んでいる。本報では、固化体中の水の移動による鉱物相変化への影響を評価するために白華試験を実施した。固化体中の通過水分量と結晶相の強度比の関係から積算通過水分量に対する鉱物相の生成度合いを比較し、鉱物相の変質を評価した。
江沼 康弘; 半田 卓也; 島崎 正則*; 大野 幸彦*; 吉田 和弘*; 早川 教*; 井上 智之*
no journal, ,
ポンプ主軸周りのカバーガス空間における自然対流について、熱遮蔽板とカバーガス対流防止板との隙間量等をパラメータとして周方向温度分布への影響評価を実施した。また、その結果を基にした対策構造改良案の効果を評価するとともに、軸変形による軸受との接触有無を確認した。
安井 幸夫*; 宮本 拓馬*; 郡 俊輔*; 寺崎 一郎*; 吉澤 大智*; 赤木 暢*; 萩原 政幸*; 松川 健*; 吉田 幸彦*; 星川 晃範*; et al.
no journal, ,
RCrTiO多結晶試料について、50Tまでの磁場中における比熱および磁化を測定し、また、NdCrTiO
およびNd
Pr
CrTiO
の粉末中性子回折測定を行った。50Tまでの比熱データと磁化曲線から、Cr
-Cr
間およびCr
-R
間の磁気モーメントの磁気相互作用を評価した。また、NdCrTiO
の中性子磁気反射強度の温度依存性から、Cr
モーメントとNd
モーメントが
で同時にオーダーすることが明らかとなった。本発表では、実験で得られた磁気挙動を基に、RCrTiO
の磁気電気効果機構について議論する。