Fissile nuclear material identification in shielding conditions using a neutron resonance analysis technique

Rossi, F.; Lee, J.; 吉見 優希*; 弘中 浩太; 小泉 光生; 芝 知宙; 寺田 和司*; 堀 順一*

ESARDA Bulletin (Internet), 67, p.59 - 67, 2025/12

ISCN is developing an advanced neutron resonance analysis system for the identification and quantification of fissile materials. This system integrates three complementary techniques: NRTA, NRCA, and NRFNA, enabling simultaneous detection and improving sensitivity for fissile material identification. To evaluate the system's performance, we conducted a series of experiments using natural uranium samples with a thickness from 1.5 to 6.0 mm enclosed in a 2 cm thick box made of lead. The results show that even if the presence of lead generates significant background noise due to neutron scattering and reflection, a clear identification of U signatures is possible. These findings highlight the system's versatility and effectiveness in shielding scenarios, offering a promising tool for nuclear security and nonproliferation applications. By enabling concurrent measurements, the system improves accuracy and provides an innovative method for enhancing regulatory and safeguard efforts in the nuclear industry. This work is supported by MEXT under the subsidy for the "promotion for strengthening nuclear security and the like".

大規模イベント等のための核セキュリティ技術開発(共同研究)

高橋 時音; 持丸 貴則*; 小泉 光生; 吉見 優希*; 山西 弘城*; 若林 源一郎*; 伊藤 史哲*

JAEA-Review 2025-039, 34 Pages, 2025/11

JAEA-Review-2025-039.pdf:2.18MB

大規模イベント等において、核・放射性物質を用いたテロ行為を未然に防ぐために、それらの物質を持ち込ませない、あるいは、持ち込まれたとしても迅速に検知し対応するための監視技術の強化が求められている。従来は、イベント会場及びその周辺の要所にゲートモニターを設置し、通過する人や車両等を監視して、不審な物品の持ち込みがないことを確認する手法がとられてきたが、監視をすり抜ける場合を考慮すると、ゲート内のエリアを継続的にサーベイする補完的な技術が必要である。サーベイする領域が広い場合には、移動しながら放射線を測定し、各測定点の放射線量を地図上に記録していく放射線マッピングが有効である。複数の検出器を用いて並行して測定を進め、結果を集約することで、より効率的にサーベイを行うことができる。そこで本技術開発では、屋外で位置情報と放射線を同時に計測できる可搬型検出器を開発し、測定結果をネットワークで集約し、即時にマップ上で確認できる技術の開発を進めた。屋内においては、通過した場所の周辺環境地図を作成するSLAMに放射線測定結果を統合し、3次元地図を作成する技術を開発した。また、核物質を含む中性子源の迅速な検知のために、高速中性子検出器を用いた線源探索技術開発を進めた。本稿では、広域サーベイシステムのコンセプトについて述べるとともに、これまでの技術開発で得られた成果等について報告する。

Simultaneous measurements of superradiance at multiple wavelength from helium excited states, 2; Analysis

大饗 千彰*; Harries, J.; 岩山 洋士*; 川口 健太郎*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 中嶋 享*; 中野 逸夫*; 繁政 英治*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(3), p.034301_1 - 034301_10, 2016/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.85.034301

Previous experimental studies of superradiance (SR) in multi-level systems have been explainable using the predictions of the well-known simple two-level SR model. However our recent study using EUV free-electron laser excitation of helium atoms, where SR was observed at wavelengths of 502 nm, 668 nm, and 728 nm, revealed behaviour which necessitates a full multi-level treatment of the SR development. In this paper, we report simulations of the initial excitation by the FEL pulses, and the subsequent development of multi-level SR. The results of the simulation reproduce the experimental findings, and reveal that competitive SR on two transitions with a common upper level plays an important role in the development of the system.

ITERブランケットのメンテナンスにおける位置計測

桧山 昌之; 岡 潔; 角舘 聡; 吉見 卓*; 柴沼 清; 小泉 興一

ロボティクス・メカトロニクス講演会'00講演論文集, (2P2-11-008), p.1 - 2, 2000/05

国際熱核融合実験炉(ITER)の炉内構造物であるブランケットモジュールは高い放射線と高熱負荷にさらされるため計画的な交換保守が必要である。保守時においても炉内は高い線環境であり、ビークル型マニピュレータによる保守を行う。ブランケット・モジュールには損傷や変形が生じる可能性が高いため、交換時には周辺機器との相対的な位置を正確に計測し、ビークル型マニピュレータの制御に反映する必要がある。そこで本報告では、高い線環境と計測機器の設置空間の制約が条件となる炉内において、高い分解能で位置計測を可能にする基線長可変型三角測量法に着目し、その適用性に関する検証と、初期位置・姿勢のキャリブレーション手法についての検討を実施し、ITERへの適用性を明らかにした。

Development of a portable LaBr(Ce) detector system for real-time wide area survey

高橋 時音; 小泉 光生; 持丸 貴則*; 吉見 優希*

no journal, , 

To enhance nuclear security at public events, we have developed a radiation survey system capable of wide-area gamma-ray monitoring with real-time visualization. Portable spectrometer using a LaBr(Ce) scintillatior with a photomultiplier tube was developed, offering high energy resolution for radionuclide identification. A compact high-voltage power supply and a USB-powered multi-channel analyzer were implemented, enabling battery operation and periodic data acquisition synchronized with GPS data. Custom software was developed to log pulse-height histograms without interrupting signal processing, ensuring reliable time-correlated data. Measurement results are transmitted to a central monitoring center, where radiation levels and spectra are displayed on a map in real-time. Field tests confirmed the system's ability to identify elevated radiation areas and extract corresponding gamma-ray spectra. This system supports efficient radiation mapping and rapid response.

大規模イベント等のための核セキュリティ技術開発,1; プロジェクト概要

小泉 光生; 高橋 時音; 持丸 貴則*; 山口 郁斗*; 吉見 優希*; 山西 弘城*; 若林 源一郎*; 谷垣 実*; 原田 博司*; 正木 弘子*; et al.

no journal, , 

原子力や放射線利用が広まる中、核物質や放射性物質を利用したテロリズムをいかに防ぐかが問われている。大規模イベント等においてのテロは、そのインパクトの高さから、核セキュリティ対策の導入が試みられている。ゲートモニターによる放射性物質検知は、エリア内への持ち込みを防ぎ、可搬型放射線検出器によるサーベイでは、エリア内には持ち込まれた核・放射性物質がないことを確認する。エリア内サーベイにおいては、多くの人員が必要となるため、システマティックで効率を高めるための技術が必要とされている。そこで我々は、文部科学省の核セキュリティ強化等推進事業費補助金の下で2020年度から技術開発を進めてきた。プロジェクトにおいては、放射線マッピング技術、中性子検出技術、可搬型ガンマ線検出器といった技術開発を進めてきた。本発シリーズ発表はプロジェクトの成果を報告するものであり、本発表はそのうちプロジェクトの概要について報告するものである。

Multiple-wavelength superfluorescence in helium following FEL excitation; Ultrafast experiments and simulations

Harries, J.; 大饗 千彰*; 岩山 洋士*; 川口 健太郎*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 中嶋 享*; 矢橋 逸夫*; 繁政 英治*; et al.

no journal, , 

Superfluorescence is the rapid, collective emission of radiation following the ultrafast creation of a population inversion in an atomic medium. We report the results of experiments and simulations for the excitation of helium atoms using pulses from the SCSS EUV free-electron laser.

大規模イベント等のための核セキュリティ技術開発,2; 放射線マッピング技術開発

山口 郁斗*; 小泉 光生; 高橋 時音; 持丸 貴則*; 吉見 優希*; 山西 弘城*; 若林 源一郎*; 谷垣 実*; 原田 博司*; 正木 弘子*; et al.

no journal, , 

大規模イベント等における核セキュリティ強化のために、会場施設内等で使用できる放射線マッピング装置の開発を進めている。屋内で放射線の測定位置を取得するための技術として、LiDARを用いて周辺の構造物との位置関係を測定し、マップと自身の通過した軌跡を同時に取得するSLAMを導入し、放射線検出器の測定結果を合わせてマッピングする技術を開発した。4輪走行ロボットにLiDAR及び放射線検出器を搭載し、走行経路上の放射線量を測定する。本装置を用いて、高エネルギー加速器研究機構で放射線マッピング試験を実施した。本発表では、屋内マッピング技術の概要及び試験結果について報告する。