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大図 章; 米田 政夫; 呉田 昌俊; 在間 直樹; 中塚 嘉明; 中島 伸一
日本原子力学会和文論文誌, 15(2), p.115 - 127, 2016/06
実廃棄物ドラム缶に含まれるウラン量を少ない誤差で非破壊測定する技術の実用化を目的に、高速中性子直接問いかけ法による測定装置を設計、開発した。本法は、ドラム缶に照射した14MeVの高速中性子に起因する熱中性子とドラム缶内のウランとの核反応により発生する核分裂中性子を測定して、ドラム缶に含まれるウラン(
U)量を位置感度差を低く抑えて測定可能とするものである。ウランサンプルを用いた基本特性試験では、約10g以上の天然ウランを
20%以内の誤差で測定できること、及びウラン量の増加に対して発生する核分裂中性子数が比例して増加することを実証した。また、実廃棄物ドラム缶を用いた試験では、新しく開発した核物質量の導出法による補正値を用いることによりウラン量を迅速に推定することができた。本報では、本法の測定原理と核物質量の導出法、開発した装置、及び試験とシミュレーション結果に関して報告する。
米田 政夫; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操*; 呉田 昌俊; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 大塚 芳政
Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2014/07
高速中性子直接問いかけ法(FNDI法)は非破壊測定手法の一つであり、14MeVのパルス中性子をウラン・プルトニウム等核分裂性物質を含む廃棄物ドラム缶に照射させることにより発生する核分裂中性子を測定するものである。FNDI法は、ドラム缶に含まれる核分裂性物質の量について短時間かつ正確に求めることが可能である。廃棄物で発生する自発核分裂中性子及び(
,n)反応で生成する中性子を測定する手法であるパッシブ法に比べて、FNDI法は、測定時間が短く、廃棄物ドラム缶に含まれるウランの化学形に依存しないという特長を有する。FNDI法については、これまで原子力機構東海地区にあるNUCEFにおいて、長年研究開発に取り組んできた。そこでの成果をベースとして、原子力機構人形地区において、JAWAS-Nと呼んでいるウラン廃棄物ドラム缶を測定する実証装置について設計を行った。JAWAS-Nの製作・設置は2013年に完了し、2014年からウラン位置依存性, ウラン量依存性, ウラン化学形依存性, マトリックス依存性等の特性実験を進めている。実験と並行して、MCNP等のモンテカルロコードを用いた解析を進めている。本発表では、実験結果と解析結果の比較、及び実験を実施できない多量のウラン量に対する解析評価について報告する。
在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 門 一実
JAEA-Technology 2013-050, 39 Pages, 2014/03
JAEA-Technology-2013-050.pdf:3.56MB
200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置NWASを開発、実ウラン廃棄物の測定に適用して実績をあげた。廃棄物中ウランアルファ線と共存するフッ素等とのU-234(,n)反応で生じる中性子とU-238自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し、16本のHe-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその成果の一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を記録した。多種多様なマトリックス、ウラン線源物質、広範囲のウラン質量を含有する廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた。その反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理した。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画を推進し、既に装置構築を完了した。これまでの経験の意義と課題を集約し次のステップへの糧とする。
在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実
核物質管理学会(INMM)日本支部第34回年次大会論文集(インターネット), 10 Pages, 2013/10
200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、実ウラン廃棄物の測定に着手して実績をあげつつある。廃棄物中ウラン線と共存するフッ素等との
U(,n)反応で生じる中性子と
U自発核分裂中性子を、ポリエチレン減速材により熱中性子化し16本のヘリウム-3比例計数管を用い測定する。また、Ge半導体検出器によりウラン濃縮度を測定する。前報ではその一端を紹介したが、その後ウラン廃棄物ドラム缶の測定作業が順調に進行し、約850体の測定実績を上げた。多種多様なマトリックス,ウラン線源物質,広範囲のウラン量の廃棄物測定実績を積み適用範囲を拡大させてきた反面、測定技術・解析手法における種々の問題点も明らかになった。それらの経験を詳細に報告するとともに、新たに得られた知見を整理する。さらにパッシブ測定方式をアクティブ測定方式へと転換する高度化計画があり、これまでの経験の意義と課題を集約したうえ次のステップへの糧としたい。
米田 政夫; 大図 章; 在間 直樹; 中塚 嘉明; 中島 伸一; 高瀬 操; 春山 満夫; 呉田 昌俊
核物質管理学会(INMM)日本支部第34回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2013/10
高速中性子直接問いかけ(FNDI)法は、TRU廃棄物に14MeVのパルス中性子を照射した際に発生する誘発核分裂中性子(高速)を測定することにより、廃棄物に含まれる核分裂性核種の総量を短時間で求める非破壊測定手法であることから、保障措置分野においても活用が検討されている。FNDI法は廃棄物中から発生する自発及び(,n)中性子を測定する手法(パッシブ法)と比べて、測定時間が短縮され、ウラン化合物の化学形に依存性がなく、廃棄物中に含まれるウランの位置依存性が低いという長所を有する。このため、原子力機構人形峠環境技術センターでは、ドラム缶収納ウラン廃棄物の測定方法の一つとしてFNDI法を用いることを検討している。FNDI法の実用化に向けた研究開発として、多様な廃棄物のマトリックス条件に対して精度よく測定するための測定及び解析手法の検討を進めている。今回の発表では、FNDI法の計測原理及び人形峠での実用化研究について報告する。
操上 広志; 吉川 英樹; 笹本 広; 飯島 和毅; 在間 直樹; 宗像 雅広; 時澤 孝之; 中山 真一
JAEA-Review 2012-045, 129 Pages, 2013/01
JAEA-Review-2012-045.pdf:15.94MB
本報告は、福島大学附属中学校,同幼稚園における線量低減にかかわる一連の調査の記録を示したものである。主な成果を以下に示す。(1)実地調査により、放射性セシウムの土壌への浸透深さ等を確認した。それに基づき、線量低減対策案として、剥離した土壌を地下にまとめて集中保管する方法と土壌の上下入れ換え法を提案した。(2)線量低減対策の前後の線量率を測定し、効果を確認した。その結果、空間線量率は約1/10
1/20に低減したことを確認した。(3)線量低減対策の実施から1年後の線量測定を実施した。その結果、外部からの明確な汚染は確認されなかった。(4)周辺に比べて線量率の高かったケヤキ等に対して試験的除染を実施した。その結果、ケヤキについては樹幹流の影響で放射性セシウムが根元に蓄積しており、これを除去することで1m程度の距離までの空間線量率が低下した。
在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実; 春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊
核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 8 Pages, 2012/10
200リットルドラム缶収納の廃棄物中の全ウランを定量するパッシブ中性子NDA測定装置"NWAS"を開発しフッ素元素を伴う製錬転換施設のウラン廃棄物の測定に活用している。本装置は主としてウランの線と廃棄中に存在するフッ素元素等との反応で生じるU(,n)中性子を16本の
He比例計数管を用い測定するものである。高感度・高精度の測定を実現できる反面、中性子透過率がドラム缶収納物の種類や密度に影響されるという問題点も内包しているため、いわゆる"unknown objects"に対しては正確な定量が困難となる傾向があった。この課題を解決する手段としてアクティブ測定方法へと改良する検討を進めている。測定体系全体をコンクリート壁で囲い、内部中央に測定対象ドラム缶、一端に中性子発生装置、対向位置にHe比例計数管を配置する構造とし、ポリエチレンにより減速させた中性子によりドラム缶内部でU核分裂を誘発させ二次的に発生する中性子により全ウラン量を定量するものである。事前のシミュレーションにおいて現装置よりも大幅に感度・精度を向上させることが予測され、今後の核燃料物質管理測定実務の効率化に大いに貢献しうることが期待される。
春山 満夫; 高瀬 操; 大図 章; 呉田 昌俊; 在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実
核物質管理学会(INMM)日本支部第33回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2012/10
人形峠環境技術センター製錬転換施設では、現在開発しているウラン量定量測定装置(NWAS)の高度化(高精度・高感度化)を目的にパッシブ中性子測定法からアクティブ中性子測定法への変更を検討している。このアクティブ中性子測定法の候補として、短時間で核分裂性ウランの定量化が可能な高速中性子直接問いかけ法を導入する計画である。この手法は、これまでドラム缶廃棄物中の微量の核分裂性物質(U, Pu)をドラム缶内の位置感度差がほとんどない状態で精度よく定量化する目的で開発されたものである。また、この手法はドラム缶廃棄物のウランの定量化のほかに、核テロ対策としての航空手荷物検査装置にも適用研究がなされ、少量核分裂性物質の高速探知(数秒)を実証した実績がある。本報では、本高速中性子直接問いかけ法を人形峠環境技術センターのNWAS用に導入・適用するにあたって、計測システムの設計とその性能をシミュレーションにより評価した結果について報告する。
在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 門 一実
JAEA-Technology 2012-023, 36 Pages, 2012/08
JAEA-Technology-2012-023.pdf:1.54MB
200リットルドラム缶収納の廃棄物中全ウランを定量する非破壊分析(NDA)装置を開発、人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定に着手して実績をあげつつあるので、前報で報告した以降の状況について報告する。ウランの線と廃棄物中に存在するフッ素元素等との反応で生じるU(,n)中性子とUの自発核分裂中性子を16本のヘリウム-3(He)比例計数管を用い測定する。検出器周囲は厚さ100mmのポリエチレンで遮蔽する。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を装荷したモックアップ試験を、対象を拡大して行いそれぞれの条件に対応する較正定数を求め、実際のウラン廃棄物中全ウランの定量評価に用いた。製錬転換施設にはウラン廃棄物が多数保管されており、現在それらの全ウラン定量の作業を着実に進めつつある。実際のウラン廃棄物は内蔵されるマトリックス・嵩密度・収納状態・ウラン量等さまざまな態様を呈し、モックアップ試験で模擬したドラム缶試料とは異なる測定条件となることもある。そこで、幾つかの応用的な評価手法も試み、さまざまな態様のウラン廃棄物に対しても本NWAS測定装置の適用性を確認しつつある。
在間 直樹; 中島 伸一; 金田 弘司; 門 一実
JAEA-Technology 2010-046, 31 Pages, 2011/02
JAEA-Technology-2010-046.pdf:2.84MBJAEA-Technology-2010-046(errata).pdf:0.05MB
200リットルドラム缶に封入されたウラン廃棄物のNDA測定を中性子及び
線を用いて測定する装置の開発試験を行ったので、その状況を報告する。測定装置は中性子線測定用として16本のヘリウム-3比例計数管と線測定用として大口径NaI(Tl)シンチレーション検出器を兼ね備えている。種々のマトリックスと異なる化学形・濃縮度のウラン線源を200リットルドラム缶に装荷して試験を行った。1年に渡る試験の結果、装置の特性を把握することができ、近々人形峠環境技術センター製錬転換施設に貯蔵されているウラン廃棄物ドラム缶の測定を開始する予定である。本研究は米国ロスアラモス国立研究所との共同研究に基づくものである。
在間 直樹; 森本 靖之; 杉杖 典岳; 門 一実
Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.311 - 320, 2010/10
The uranium refining and conversion plant at Ningyo-toge (URCP) was constructed in 1981 for the purpose of demonstration on refining and conversion processes from yellow cakes to UF
via UF
. Through 20 years, 385 tons of natural uranium of UF and 336 tons of reprocessed uranium of UF had been conducted. The basic policies are the optimization of the labor costs and the minimization of the radioactive wastes. The procedures are followings; (1) monitoring by high sensitivity surveymeters and identificating nuclide by ray spectrometry, (2) estimating uranium mass inventory, (3) planning workers distributions including of radiation control staffs, (4) deciding dismantling methods and decontaminating schematically if required, (5) measuring and classifying doserate and contamination level, (6) managing for radioactive waste container, (7) control for personal exposures. Through two years and half, almost all equipment had been dismantled except building decontamination. Several hundreds tons of dismantled wastes had accumulated in 200 litter drums. In addition, the secondary wastes had also been generated. Several thousands day of working time had spent totally. Simultaneously we are now developing for waste measuring systems with better accuracy. The further tasks imposed us summarized the followings; (1) dismantling method for higher doserate area, (2) reduction of radioactive wastes volume, (3) decontamination for the buildings, (4) waste disposal.
中塚 嘉明; 在間 直樹; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 高瀬 操; 春山 満夫
no journal, ,
人形峠環境技術センターではウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。本装置は従前より開発を進め実績をあげてきたパッシブ中性子測定法の延長にあるものであり、当所で管理されている大量のウラン廃棄物に対するウラン定量測定、核物質管理データの充実に資するものである。機器構成及び測定原理としては(d,T)加速器により14MeV中性子を発生させることによりウラン廃棄物中のU-235核分裂を誘発させ、その二次的に発生する核分裂中性子をヘリウム-3比例計数管検出器により測定し、ウラン定量するものである。測定評価方法は原子力基礎工学部門で開発されたFNDI法であり、短い時間間隔で発生させたパルス状の中性子に同期させた中性子測定を行い、その減衰時間をもとに核分裂中性子成分を抽出しウラン量を定量するものである。本報告ではFNDI法によるアクティブ中性子NDA測定法の測定原理とそれを実現するために構築した中性子発生装置及び中性子検出体系について網羅的に解説する。また中性子発生管の性能、測定体系内での中性子分布、ヘリウム-3比例計数管検出器集合体の性能評価、データ解析手法について述べる。
在間 直樹; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 高瀬 操; 春山 満夫
no journal, ,
人形峠環境技術センターではウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。本装置は従前より開発を進め実績をあげてきたパッシブ中性子測定法の延長にあるものであり、当所で管理されている大量のウラン廃棄物に対するウラン定量測定、核物質管理データの充実に資するものである。機器構成及び測定原理としては(d,T)加速器により14MeV中性子を発生させることによりウラン廃棄物中のU-235核分裂を誘発させ、その二次的に発生する核分裂中性子をヘリウム-3比例計数管検出器により測定し、ウラン定量するものである。構築した装置構成の詳細を報告するとともに、模擬試験体を製作しての基礎試験を実施した。本報告では構築した検出体系を囲むユーティリティの機器構造、遮蔽性能、安全装置、中性子分布、放射化影響等の安全測定・安全評価について述べるとともに、実施したモックアップ試験の実施方法・着眼点について述べる。
米田 政夫; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操; 呉田 昌俊; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一
no journal, ,
原子力機構人形峠環境技術センターでは、ウラン廃棄物ドラム缶を多数保管している。計量管理及び廃棄物管理の観点から、様々なウラン廃棄物ドラム缶を効率的に測定できるウラン量測定技術の実用化が急務となっており、そのような条件を満たす高速中性子直接問いかけ(Fast Neutron Direct Interrogation: FNDI)法の導入を検討してきた。これまでにFNDI法を用いた実用化実証装置の設計・製作を行い、平成25年7月に装置(JAWAS-N)の設置を完了した。今後計画している本装置の特性評価試験では、ウラン線源位置依存性、ウラン線源化学形依存性及びマトリックス依存性等について実施する予定である。また特性評価試験と並行して本装置における計算モデルを構築し、解析結果と実験結果の比較を行う。本発表では、今後予想される実験条件での解析結果について報告を行う。
在間 直樹; 時澤 孝之; 中塚 嘉明; 中島 伸一; 吉田 英明; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫; 春山 満夫; 高瀬 操; et al.
no journal, ,
人形峠環境技術センターでは、ドラム缶中の廃棄物中ウラン量を定量するための装置として、超小型の加速器による(D-T)反応を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。装置の機器構造、遮蔽性能、インターロック等安全装置、中性子分布、放射化影響等につき、設計、放射線量率の実測及びモンテカルロ計算コードによるシミュレーション等について、多角度からの安全評価に係る検討を実施したのでその結果を報告する。評価結果・実測結果はいずれも安全基準を下回り、安全に運用している。あわせて、現在実証試験を進めている非破壊分析装置としての性能についても紹介する。
中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 藤木 直樹*; 大図 章; 春山 満夫; 呉田 昌俊
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、人形峠環境技術センターの施設解体で発生するウラン廃棄物ドラム缶中のウラン量を非破壊で定量化する測定技術の開発を進めてきた。この測定技術の精度を向上させることを目的として、超小型の加速器(D-T)反応を利用した中性子発生装置と中性子検出器で構成する、アクティブ中性子NDA測定法による装置を人形峠環境技術センターに構築した。本装置は、当機構原子力基礎工学研究センターにおいて、高速中性子直接問いかけ法(FNDI)と呼ぶ非破壊測定技術を発案し、基礎的・基盤的な研究開発を実施してきた装置を導入したものである。本法による実用化を目指して、基礎工と、解体物などを収納した廃棄物ドラム缶の計量管理等に係わる測定精度の向上が必要な人形峠とが共同して新しい装置(JAWAS-N)の研究開発を進めている。本報告では、アクティブ中性子測定法(FNDI)を人形峠のウラン廃棄物ドラム缶に適用するために製作したNDA測定装置の基本構造、特長及び構成等について紹介する。また本装置を用いてFNDI法によるウラン量定量化測定手法の概略及び試験の現状について報告する。
在間 直樹; 長沼 政喜; 坂尾 亮太; 時澤 孝之
no journal, ,
核燃料施設の安全評価分野においては、従来簡易計算コード(QAD/G33等)が多用されてきた。しかしながら種々のジオメトリ記載等での制約も多く、また過大な評価結果を与えることも指摘されてきた。そこで人形峠環境技術センター核燃料施設の遮蔽・スカイシャイン計算においては、モンテカルロ輸送計算コードMCNP5を使用することにより、合理的な計算評価とするよう試みた。簡易計算コードとの比較・計算誤差評価・計算モデル・計算手法の工夫等について報告する。
洲脇 拓郎*; 在間 直樹; 中島 伸一; 中塚 嘉明; 藤木 直樹*; 呉田 昌俊; 大図 章
no journal, ,
人形峠環境技術センターでは、原子力基礎工学研究センターとの連携により同センターで開発されたFNDI法を応用した廃棄物ドラム缶中のウラン量を定量するための装置として、超小型の(d,T)加速器を利用した14MeV中性子発生装置とヘリウム-3比例計数管中性子検出器で構成されるアクティブ中性子NDA測定法による測定装置(JAWAS-N)を構築した。測定原理は、短い時間間隔で発生させたパルス状の高速中性子を廃棄物ドラム缶に照射することによりU-235核分裂を誘発させ二次的に発生する中性子を検出、さらに中性子計数値の時間分析を行いその減衰時間の差異から核分裂中性子成分のみを抽出しウラン-235質量を定量するものである。(ウラン濃縮度は別途評価)本装置の活用により当所で管理されている大量の核燃料物質・廃棄物測定に適用し、核物質管理データの充実に資するものである。本報告では、測定原理とそれを実現するために構築した装置の特性を網羅的に解説するとともに、実ウラン廃棄物の測定実績について詳述する。
中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 藤木 直樹*; 洲脇 拓郎*; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
no journal, ,
ドラム缶収納廃棄物中のウラン定量を目的としたアクティブ中性子測定装置の導入経緯・目標・SG/MA機器としての要求項目を整理する。従前運用されていたパッシブ中性子測定法(NWAS)ではいくつかのの課題が挙げられ、ウラン計量管理機器としては更なる改善・高度化が必要とされていた。これらの課題解決とさらに短時間・高精度の測定装置開発を目指して、アクティブ中性子測定法による測定装置の導入を図ることとした。保障措置上のウラン計量管理機器としての適用性を評価するための目標を設定し、FNDI法の特質を説明しつつ同装置の活用による課題解決の方法及び検証項目を整理した。
藤木 直樹*; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 洲脇 拓郎*; 呉田 昌俊; 大図 章; 米田 政夫
no journal, ,
アクティブ中性子測定装置の装置性能・運転実績・放射線安全管理の実績について紹介する。同装置は超小型の加速器と中性子検出器の組み合わせであり、安定した測定データ取得には装置の日常的な装置の維持・点検・運転状態の監視、さらにはそれを支える要員の訓練が不可欠である。中性子検出器計数効率測定等の機器較正、運転中のビーム安定性監視等の項目とその結果を網羅的に報告するとともに、その中性子計測によるドラム缶収納廃棄物中のウラン定量に及ぼす影響についても検討する。また、放射線安全の観点からの線量率測定実績についても報告する。
