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報告書

平成29年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康*; 越智 康太郎; 結城 洋一*; 石崎 梓; 長田 直之*

JAEA-Research 2018-009, 48 Pages, 2019/01

JAEA-Research-2018-009.pdf:14.77MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の2年目の成果をまとめたものである。

報告書

平成26年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 森 愛理; 石崎 梓; 宗像 雅広; 中山 真一; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 中西 千佳; 山田 勉; 石田 睦司; et al.

JAEA-Research 2015-006, 81 Pages, 2015/07

JAEA-Research-2015-006.pdf:22.96MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本報告書には、平成26年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめた。

報告書

平成25年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 山田 勉; 石田 睦司; 佐藤 義治; 平山 弘克; 高村 善英; 西原 克哉; 伊村 光生; et al.

JAEA-Research 2014-012, 110 Pages, 2014/08

JAEA-Research-2014-012.pdf:169.17MB
JAEA-Research-2014-012(errata).pdf:0.27MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本資料では、平成25年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめる。

論文

Radiation monitoring using an unmanned helicopter in the evacuation zone around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

眞田 幸尚; 近藤 敦哉*; 杉田 武志*; 西澤 幸康; 結城 洋一*; 池田 和隆*; 荘司 泰敬*; 鳥居 建男

Exploration Geophysics, 45(1), p.3 - 7, 2013/11

 被引用回数:18 パーセンタイル:24.46(Geochemistry & Geophysics)

福島第一原子力発電所の事故により、放射性物質が発電所近傍に飛散した。計画区域内を中心に、無人ヘリコプター放射線測定システムにより、放射性セシウムの沈着量分布及び河川を介した移行状況について調査を行った。ここではシステムの開発及び河川敷で計測したデータから放射性物質の移行について考察する。

論文

New method to measure the rise time of a fast pulse slicer for laser ion acceleration research

森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 西内 満美子; 小倉 浩一; 織茂 聡; Ma, J.*; 匂坂 明人; 金沢 修平; 近藤 修司; et al.

IEEE Transactions on Plasma Science, 36(4), p.1872 - 1877, 2008/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:68.64(Physics, Fluids & Plasmas)

本グループでは、京都大学・電力中央研究所・GIST等と共同でレーザー駆動プロトンビームの利用に向け、レーザー・ターゲット双方からエネルギー/変換効率/Emittanceの最適化に関する研究を進めている。本論文はその研究の過程において開発したレーザー駆動高エネルギープロトンビーム発生におけるチャープパルスを用いた高速パルススライサー装置の新たな性能評価法と、その後に行ったイオン加速実験に関する結果をまとめたものである。この研究開発によって、新手法の有意性を明らかにするとともに、プレパルスの抑制により最大2.3MeVのプロトンビームの発生を実証しプレパルスがプロトンビームの高エネルギー化に重要な役割を果たすことを明らかにした。

論文

花崗岩分布域における空中物理探査(DighemV)の適用性について,1; 空中電磁法探査

長谷川 健; 松岡 稔幸; 結城 洋一*

社団法人物理探査学会第116回(平成19年度春季)学術講演会論文集, p.159 - 162, 2007/05

土岐花崗岩の分布域を対象に空中電磁法調査を実施した。土岐花崗岩を不整合で覆っている瑞浪層群及び瀬戸層群の比抵抗は数十$$Omega$$mであるのに対し、土岐花崗岩の比抵抗は健岩部で5000$$Omega$$m程度であり、そのコントラストは非常に大きい。従来の見掛比抵抗の計算方法では、このような大きなコントラストを正しく表現できないことが明らかになったので、新たに見掛比抵抗の計算方法を考案し、データの再処理を行った。その結果、瑞浪層群及び瀬戸層群の層厚が薄く土岐花崗岩の深度が浅い部分と、両層群の層厚が厚く、土岐花崗岩の深度が深い部分を明瞭に区分することができた。

論文

花崗岩分布域における空中物理探査(DighemV)の適用性について,2; 空中磁気探査及び空中放射能探査

長谷川 健; 松岡 稔幸; 結城 洋一*

社団法人物理探査学会第116回(平成19年度春季)学術講演会論文集, p.163 - 166, 2007/05

土岐花崗岩の分布域を対象に空中磁気探査及び空中放射能探査を実施した。空中磁気探査のデータに対し陰影処理を行った結果、土岐花崗岩の磁化率は岩体全体で一様ではなく、土岐花崗岩のうちでも比較的高い磁化率を持つ部分の輪郭を掴むことができた。また、空中放射能探査の結果から、土岐花崗岩は高U異常を示す部分,高Th異常を示す部分及びその中間の性質を示す部分に大別できることが明らかになった。なお、瑞浪層群及び瀬戸層群の層厚が薄く土岐花崗岩の深度が浅い部分,土岐花崗岩のうちでも比較的高い磁化率を持つ部分,高U異常を示す部分が互いに対応している。このことから、土岐花崗岩のある種の物性が空間的に不均質であり、土岐花崗岩が幾つかのブロックから構成されていることが示唆される。

論文

Development of laser driven proton sources and their applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 森 道昭; Ma, J.-L.; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

Proceedings of 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2007) (CD-ROM), p.77 - 79, 2007/00

10の$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$以上に集中させた高強度レーザーを用いて、陽子加速器を開発している。プラズマパラメータと陽子エネルギー範囲を、レーザー照射ごとにリアルタイム検出器を用いてモニターした。実用可能なMeV級の陽子エネルギーを安定して得ることに成功した。

口頭

100TW級Ti:Saレーザー駆動プロトンビームでの位相回転実験に向けたターゲットパラメーターの最適化

森 道昭; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 高井 満美子; 余語 覚文; 桐山 博光; Ma, J.-L.; 金沢 修平; 近藤 修司; et al.

no journal, , 

昨年京都大と共同で位相回転器によるレーザー駆動プロトンビームのエネルギー圧縮の原理実証を行った。この実験では、パルス幅210fs・ピーク出力1TWのレーザー光を、f/13(f=650mm)の軸外し放物面鏡で厚み5ミクロンのチタン薄膜上に集光・照射し、ターゲット裏面から発生する最大900keVのプロトンビームを位相回転器に入射させエネルギーを圧縮した。その結果、最大650keVの準単色構造の生成とエネルギー圧縮に伴う3倍近いプロトン発生量の向上が得られた。現在、100TW級Ti:Saレーザーにスケールアップし2MeV級の位相回転の実証に向けレーザーとターゲットの最適化を含めた整備を進めている。最適化には、プレパルスを含む時間プロファイル・空間形状(集光条件)・波長といったレーザー条件と、ターゲット材質・ターゲット厚・表面形状・状態といったターゲット条件これらを総合的に評価する必要がある。講演では、JLITE-Xでの結果も含めこれらの最適化について報告する。

口頭

Online real time characterization of fast protons induced by a repetitive high-intensity laser-foil interaction

余語 覚文; 大道 博行; 森 道昭; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 桐山 博光; Pirozhkov, A. S.; 金沢 修平; 中井 善基; et al.

no journal, , 

高強度短パルスレーザー-薄膜相互作用における、高速イオン発生のオンライン・リアルタイム測定評価について報告する。発生した高速プロトンは飛行時間法(TOF)分析装置によって測定した。加速器イオンビームを用いてTOF分析装置のエネルギー校正を行い、プロトンのエネルギー分布スペクトルを、レーザーショットごとにリアルタイムで測定することに成功した。集光強度が10$$^{18}$$ W/cm$$^2$$の短パルスレーザー照射により発生したMeVエネルギーのプロトンのカットオフエネルギー・及びレーザーからプロトンへのエネルギー変換効率が、レーザープリパルスの強度に強く依存する結果が得られたので報告する。

口頭

Simultaneous imaging with a proton beam and an X-ray driven by a fs-intense laser

織茂 聡; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 森 道昭; 桐山 博光; 近藤 修司; 山本 洋一*; 下村 拓也*; 田上 学*; et al.

no journal, , 

高強度超短パルスレーザーを薄膜に照射することによって生成されるMeV級の陽子生成と、その応用研究を発表する。実験は原子力機構と韓国光州科学技術研究所で行った。照射レーザーは直径50mmで、p偏光,45度,焦点距離238mm(Fナンバー4.8)で照射強度3$$sim$$9$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$である。ターゲットは銅テープ(5$$mu$$m厚)とポリミド(7.5$$mu$$m)を使用した。ニッケルのメッシュパターンを、陽子イメージはCR39を使用し、X線イメージはイメージングプレートを使用し測定した。

口頭

超高強度レーザー生成高速陽子線の発生特性評価

余語 覚文; 森 道昭; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 金沢 修平; 近藤 修司; 中井 善基; 圷 敦; 山本 洋一*; et al.

no journal, , 

集光強度が10$$^{18}$$W/cm$$^2$$を超える高強度レーザーを薄膜ターゲットに照射すると、相対論的プラズマの生成により薄膜の裏面からMeVエネルギー級のイオンが発生する。これまでは世界的に金属の薄膜にレーザーを照射し、表面不純物分子に起因するプロトンを加速する方法が用いられてきたが、われわれは水素を含む絶縁体材料をターゲットに用いてより効率的なプロトン発生を目指している。本講演ではエネルギースペクトル,発散角度分布及びエネルギー変換効率の測定によりプロトン発生の特性評価を行ったので報告する。実験は原子力機構及び電力中央研究所において行った。中心波長800nm,パルス幅25-50fsのp偏光レーザー光を垂直方向に対し45$$^{circ}$$の方向から厚さ7.5$$mu$$mポリイミド薄膜に照射した。集光強度は1-3$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^2$$であった。薄膜の裏面の垂直方向(0$$^{circ}$$)と22.5$$^{circ}$$の方向にオンライン飛行時間(TOF)分析器を設置してプロトンのエネルギー分布を測定した。また、飛跡検出器(CR-39)を用いてプロトン発散角度分布を測定した。TOF分析の結果、最大エネルギー3.8MeVのプロトン発生を確認した。エネルギー分布はボルツマン分布様の連続分布を示した。レーザー1ショットあたりに発生したプロトン数は、エネルギー0.85MeV以上で約1$$times$$10$$^{10}$$個と評価された。これを入射したレーザーのエネルギーからプロトンエネルギーへの変換効率に換算すると0.3%となり、金属薄膜を用いた場合に比べて高い結果が得られた。

口頭

J-KARENレーザーによる高エネルギーイオン加速研究

森 道昭; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*; 大石 祐嗣*; et al.

no journal, , 

昨年、京都大学・電力中央研究所・GISTと共同でJ-KARENレーザーシステムを用いてレーザー駆動イオン加速実験を行った。J-KARENレーザーシステムで発生する波長800nm$$cdot$$パルス幅25fs$$cdot$$ピーク出力18TWのレーザー光を、f/6.5(f=320mm)の軸外し放物面鏡を用いて厚み7.5ミクロンのCH薄膜上に強度4$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$で集光・照射し、ターゲット裏面から発生するプロトンビームをToF型イオンエネルギー分析器によってエネルギー分解計測を行った。その結果、最大2.2MeVのプロトンビームが得られた。現在、より高エネルギーなイオンビームの発生に向けレーザー・ターゲット双方から改良を進めている。この講演において、実験結果を交え今後の展開について発表する。

口頭

レーザー生成プロトンのエネルギーのターゲット位置依存性

小倉 浩一; 織茂 聡; 匂坂 明人; 西内 満美子; 森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 金沢 修平; 近藤 修司; 中井 善基; et al.

no journal, , 

超短パルスレーザーを真空中の薄膜に照射して高エネルギープロトンを発生した。このとき、生成したプラズマの像をピンホールカメラで計測した。その結果、もっともプラズマの像が小さくなるターゲット位置付近で最大エネルギーのプロトンが発生することが確かめられた。

口頭

近臨界密度プラズマによるレーザーイオン加速

余語 覚文; 森 道昭; 桐山 博光; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; 金沢 修平; et al.

no journal, , 

集光強度が10$$^{18}$$W/cm$$^2$$を超える高強度レーザーを薄膜ターゲットに照射すると、相対論的プラズマの生成により薄膜の裏面からMeVエネルギー級のイオンが発生する。2007年3月の講演では、主レーザーパルスに付随するペデスタルが比較的強い場合(集光強度10$$^{13}$$ W/cm$$^2$$,時間幅ns)に、発生するプロトンビームの方向がターゲット垂直方向からレーザー進行方向(45$$^{circ}$$)へシフトする結果について報告した。本講演では、シミュレーション計算を交えてプロトンの加速機構について議論する。また、ペデスタルの強度を制御することで、プロトンビームの方向を制御することができたので報告する。

口頭

Remote radiation monitoring of radioactive cesium by unmanned helicopters at the soil contaminated area in Fukushima

眞田 幸尚; 近藤 敦哉; 杉田 武志; 結城 洋一*; 鳥居 建男

no journal, , 

By the nuclear disaster of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP), Tokyo Electric Power Company (TEPCO), caused by the East Japan earthquake and the following tsunami occurred on March 11, 2011, a large amount of radioactive materials was released from the NPP. In recent years, technologies for autonomous unmanned helicopters (AUHs) have been developed and applied to natural disasters. In expectation of the application of the AUHs to aerial radiation monitoring, we had developed a remote radiation monitoring system. Then, we measured the radiation level by using unmanned helicopter in soil contaminated areas by radioactive cesium emitted from the NPP to evaluate ambient dose-rate distribution around the areas and to investigate the decontamination effect by the measurements before and after decontamination treatment. Here, we reports on the measurement technique and the result.

口頭

無人ヘリコプターを用いた警戒区域内における放射線量率の詳細分布測定

眞田 幸尚; 鳥居 建男; 近藤 敦哉; 池田 和隆*; 結城 洋一*

no journal, , 

無人ヘリコプターを用いた放射線モニタリングは、短時間で広範囲に詳細な線量率分布を把握するうえで有効な手法である。原子力機構では、福島第一原子力発電所の事故以降、警戒区域や計画的避難区域を中心に無人ヘリコプターを用いて高度数10mから広範囲にモニタリングを実施した。また、除染地域において、その前後の線量率分布を測定し、除染の効果を評価した。

口頭

プルーム中を飛行する無人機に付着するエアロゾル量の推定

長田 直之*; 石崎 梓; 西澤 幸康*; 結城 洋一*; 眞田 幸尚

no journal, , 

環境放射線の測定を目的とした小型無人飛行機を用いたモニタリング技術は、福島第一原子力発電所事故を契機とする放射性物質の拡散状況を調査するために有用な手法と考えられている。無人飛行機がプルーム中を飛行すると、プルームに含まれる放射性エアロゾルが飛行機に付着し、その放射線が線量測定を妨害する可能性がある。本研究では、さまざまな条件下で無人飛行機体に付着するエアロゾルの量を測定し、その影響を考察した。

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