Development of the multi-cubic -ray spectrometer and its performance under intense Cs and Co radiation fields

冠城 雅晃; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1010, p.165544_1 - 165544_9, 2021/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165544

2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故以来、世界各地で廃止措置措置に入る原子力施設が増加している。これらの原子力施設では、放射性物質の適切な管理が要求されている。そこで、ガンマ線スペクトル測定技術は、放射性物質の重要な情報を得ることができるため、有益なツールである。さらに、放射性物質の空間情報も重要であるため、ガンマ線イメージングについて求められている。しかしながら、これらの施設には、強度放射線場が広がるため、ガンマ線スペクトル測定やガンマ線イメージングが困難になる。そのため、寸法が5mm 5mm 5mmの小さなCeBrシンチレーター4個で分割した線スペクトロメーターを開発した。上記の4個のシンチレーターは、強度放射場に特化したマルチアノード光電子増倍管と組合わせた。私たちは、CsとCoの放射線場で照射試験を実施した。Cs照射場の線量率1375mSv/hにおいて、相対エネルギー分解能が、それぞれのチャンネルで、9.20.05%, 8.00.08%, 8.00.03%, 9.0 0.04%であった。

A Cubic CeBr gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄子 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 971, p.164118_1 - 164118_8, 2020/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164118

Our work focused on the passive gamma-ray analysis (PGA) of the nuclear fuel debris based on measuring gamma rays with an energy greater than 1 MeV for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The PGA requires gamma-ray spectrometers to be used under the high dose rates in the FDNPS, then we fabricated a small cubic CeBr spectrometer with dimensions of 5 mm 5 mm 5 mm, coupled to a Hamamatsu R7600U-200 photomultiplier tube (PMT). The performance at dose rates of 4.4 to 750 mSv/h in a Co field was investigated. The energy resolution (FWHM) at 1333 keV ranged from 3.79% to 4.01%, with a standard deviation of 6.9%, which met the narrow gamma decay spectral lines between Eu (1274 keV) and Co (1333 keV). However, the spectra shifted to a higher energy level as the dose rate increase, there was a 51% increase at the dose rates of 4.4 to 750 mSv/h, which was caused by the PMT gain increase.

Information basis for developing comprehensive waste management system; US-Japan Joint Nuclear Energy Action Plan Waste Management Working Group Phase I report (Joint research)

油井 三和; 石川 博久; 渡邊 厚夫*; 吉野 恭司*; 梅木 博之; 日置 一雅; 内藤 守正; 瀬尾 俊弘; 牧野 仁史; 小田 治恵; et al.

JAEA-Research 2010-015, 106 Pages, 2010/05

JAEA-Research-2010-015.pdf:13.58MB

本報告書は日米原子力エネルギー共同行動計画廃棄物管理ワーキンググループのフェーズIの活動をまとめたものである。このワーキンググループでは、日米両国間の既存の技術基盤を集約するとともに、今後の協力内容を共同で策定することに主眼を置いている。第一に、両国における核燃料サイクルに関する政策的及び規制の枠組みを概観するとともに、さまざまな先進燃料サイクルシナリオの調査を行い、これらを取りまとめた。第二に、廃棄物管理及び処分システムの最適化について議論を行った。さまざまな区分の廃棄物を対象とした処分システム概念のレビューを行うとともに、最適化において検討すべき要因について議論を行った。これらの作業を通じ、最適化に関する潜在的な協力可能分野と活動の抽出を行った。

The DTL/SDTL alignment of the J-PARC linac

森下 卓俊; 浅野 博之; 伊藤 崇; 上野 彰; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 吉野 一男*; 池上 雅紀*

Proceedings of 2007 Particle Accelerator Conference (PAC '07) (Internet), p.1523 - 1525, 2007/06

J-PARCリニアックは機器のインストールを終了し、ビーム総合運転試験を開始した。機器の精密な整列は高品質のビーム加速にとって本質的に重要である。J-PARCリニアックでは、機器の許容設置誤差は0.1mmである。DTL及びSDTLは機器の中心位置を整列させるため、光学望遠鏡を使用して機器のインストール段階から精密に設置した。一台あたりの長さが10mに及ぶDTL空洞は三台のユニットタンクからなる。インストール時のユニットタンク連結で生じる位置ずれを検出するため、レーザートラッカーを使用したモニタリングを行い、要求精度内の設置が可能となった。また、建家の不等沈下を定期的に測定し、DTL及びSDTLの設置に補正を加えた。その結果、DTL/SDTL区間において、ビーム加速のために十分な精度で機器が整列された。

J-PARCリニアックにおけるDTL/SDTLのアライメント

森下 卓俊; 浅野 博之; 伊藤 崇; 池上 雅紀*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 内藤 富士雄*; 吉野 一男*

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.376 - 378, 2006/00

J-PARCリニアックにおいて、2005年秋よりDTL及びSDTLのインストールが開始され、2006年3月に設置を終えた。機器を精密にアライメントすることは、高品質のビーム加速のために重要である。DTL/SDTLにおいては、接続されるケーブル,機器が多く、特にDTLにおいては再アライメントに時間を要するため、インストール時からビーム加速に耐えうる精度まで精密にアライメントを行った。レーザートラッカーを用いた測定により、要求精度を満たすことを確認した。また、トンネル内の床レベルの変動を一年以上にわたり監視し、変動を定量的に評価した。

J-PARC DTL第3空洞の高周波特性試験

伊藤 崇; 浅野 博之*; 森下 卓俊; 加藤 隆夫*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 吉野 一男*; 内藤 富士雄*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.242 - 244, 2005/07

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構(KEK)が共同で進めている大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、3MeV50MeVまでのHイオンの加速に、ドリフトチューブリニアック(Drift Tube Linac:以下DTL)が用いられる。DTLは全3空洞から成り、それぞれの空洞は3台のユニットタンクを結合することで構成される。DTL第一空洞(DTL1)は、KEKにおいて組立て,設置、及び加速試験までが行われ、各種ビーム特性測定が行われた。また、DTL2及びDTL3は、組立て終了後、各空洞の電場分布調整・周波数調整等、RF特性試験を行った。チューナー及びポストカプラーの調整の結果、共振周波数323.914MHz,各セルの平均電場分布のばらつき0.8%以下という値を得た。

軟岩の長期安定性に関する検討

吉野 尚人; 宮野前 俊一*; 井上 博之*; 梨本 裕*

JNC TJ8400 2005-004, 166 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2005-004.pdf:4.59MB

本委託業務では、以下の2つの項目に関する検討・評価を行った。(1)ニアフィールド環境が堆積軟岩の力学挙動に及ぼす影響に関する検討(2)幌延幌延を条件とした岩盤の長期力学挙評価/ニアフィールド環境が堆積軟岩の力学挙動に及ぼす影響に関する検討では、廃棄体からの熱の影響に着目し、幌延地域で採取した岩石試料を用いて、異なる温度下(80Cと20C)で室内試験を実施した。その結果、コンプライアンス可変型モデルの時間依存性パラメータを取得し、試験環境が80Cと20Cにおけるクリープ特性について比較を行った。また、廃棄体周辺の熱、乾燥、再冠水などの環境条件が堆積軟岩の長期安定性に与える影響について既存の文献をもとに一般的な堆積岩における知見を整理した。その結果をもとに、原位置試験における検証方法についてまとめた。幌延を条件とした岩盤の長期力学的挙動評価では、これまでに幌延の試錘調査より得られている情報を用いて、試験孔の掘削時および長期の力学的安定性について解析的に検討した。掘削時の検討では、深度や研究坑道の配置方向の違いにより安定性に差が生じることを示した。長期安定性検討では条件により安定性に差が生じるものの、変形や緩み領域の発生が時間の経過とともに徐々に収束していく傾向は変わらないことを示した。また地山強度比により掘削時および長期の安定性の目安を得ることができることを述べた。

J-PARCリニアックにおけるアラインメント

森下 卓俊; 青 寛幸; 伊藤 崇; 上野 彰; 長谷川 和男; 池上 雅紀*; 久保田 親*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 内藤 富士雄*; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.671 - 673, 2004/08

J-PARCリニアックでは、イオン源からRCS入射点までの400m以上に渡り、高い精度でビーム軌道上に機器を配置する必要がある。本件では、J-PARCリニアックにおける機器アライメントの概要とともに、現在開発中の長期に渡る床変動を監視するための連通管を用いた計測システム,ワイヤーからの距離を感知するセンサーを用いたアライメントシステムについて報告する。

堆積岩地域の特徴を考慮した地下水流動現象の解明とモデル化に関する研究 概要報告書

井上 博之*; 石黒 健*; 久慈 雅栄*; 吉野 尚人

JNC TJ8400 2004-014, 59 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-014.pdf:5.57MB

本委託業務では、幌延地域における地下深部の特徴を堆積岩地域の特徴の一例として取り上げ、それらが性能評価上重要となる地下水の流動や移行経路にどのように影響を及ぼすのかを把握することを目的として、以下の項目の検討を行った。1) 堆積岩地域における密度流解析手法の研究 2) 幌延地域のモデル化および間隙水圧、塩分濃度に関する基礎検討 3) 地下水流動、地温勾配および岩盤応力変形の連成解析手法に関する基礎研究 4) 堆積岩地域の地下水流動シミュレーション解析の高速化に関する検討その結果、既往の研究(今井他2002など)を参考として、2002年度までの調査データを入力データとして盛り込んだ幌延地域の水理地質構造をモデル化した。また、堆積岩地域における密度流解析手法として多成分多層流解析コードTOUGH2(Karsten Pruess, et al., 1999)の適用性を確認し、岩盤中の異なる塩分濃度や特異な間隙水圧を考慮した解析が可能であるとの見通しを得た。また、TOUGH2と岩盤応力変形解析コードFLAC3D(Itasca Consulting Group 1997)をカップリングしたTOUGH-FLAC(Rutquvist J, et al.,2002)の適用性についても見通しを得た。さらに、大規模な計算に対応するためにTOUGH2の高速化に関する検討を行い、効率的な高速化の方法と高速化が可能であることを示した。

軟岩の長期力学的変形挙動研究(II)

井上 博之*; 吉野 尚人; 宮野前 俊一*; 水谷 和彦*; 野田 兼司*

JNC TJ8400 2004-005, 161 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-005.pdf:18.59MB

本委託業務では,大久保モデルによる岩盤の長期力学的変形挙動評価手法の信頼性向上に資することを目的として,北海道幌延地域で採取された堆積軟岩を対象とした室内試験を行った。また,2002年度までの幌延試錘調査より判明している情報を用いて,幌延原位置試験実施予定領域の環境を想定し,処分坑構築時の空洞安定性評価に関する検討を行った。その結果,熱や乾燥などの試験条件が異なる場合の大久保モデルの各パラメータを多数取得することに成功し,その結果をもとに算出したクリープ寿命と実測のクリープ寿命の比較検討を行うことができた。また,ピットの掘削時,および長期経過後の力学的安定性について解析的な検討を行い,変位や緩み域の進展は,初期の段階で顕著であり,徐々に収束傾向を示す結果を得た。