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口頭

Study of sample shape effects on neutron resonance transmission analysis

Ma, F.; 土屋 晴文; 北谷 文人

no journal, , 

Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a non-destructive assay technique and has a potential to evaluate the amount of special nuclear materials in nuclear fuels such as fuel debris and spent fuel. Those fuels, especially debris would have an irregular shape. It is expected that such an irregular shape affects NRTA measurements. In order to study how a sample shape affects measurements of NRTA, experiments with a Cu-bar sample with different rotation angles were done at a neutron Time-Of-Flight (TOF) facility GELINA (Belgium). A resonance analysis code Refit was used to analyze measured transmission spectra for individual rotation angles. It was found that the experimental transmission was able to be well fitted by considering the effect of hole-fraction and irregularity. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.

口頭

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化,5-3; d-Li中性子源による核変換のためのPHITS用データベースの開発

中山 梓介

no journal, , 

ImPACTプロジェクトでは、LLFPの核変換システムの候補としてd-Li反応からの高エネルギー中性子をLLFPに照射するものが検討されている。d-Li中性子源による核変換シミュレーションの高度化に資するため、粒子輸送計算コードPHITS用のd-Li核反応データベースを開発した。重陽子用断面積計算コードDEURACSの計算値を基にデータベースを開発した後、データベースをPHITSで読み込んでシミュレーションを行い、その精度を評価した。その結果、開発したデータベースに基づいたシミュレーション結果はPHITS内の核反応モデルを用いたものよりも、厚いリチウム標的からの中性子収量の実測値を良く再現した。このことから、開発したデータベースはd-Li中性子源による核変換シミュレーションの高度化に資するものと期待される。

口頭

核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA装置の開発,2; PGA測定に適した統合装置構成物質の検討

古高 和禎; 藤 暢輔

no journal, , 

原子力機構では、核セキュリティ補助金事業の一環として、欧州委員会-共同研究センター(EC-JRC)との共同研究により、従来の非破壊測定(NDA)技術を適用できない高線量核燃料物質の非破壊測定技術開発を実施している。本研究開発の第2フェーズでは、小型中性子源を用いた複数のアクティブ中性子NDA技術(ダイアウェイ時間差分析法: DDA、中性子共鳴透過分析法: NRTA、即発$$gamma$$線分析法: PGA)を組み合わせ、それぞれの特長を生かすことによって高線量核燃料物質に対応できる非破壊測定法の確立を目指している。このうち、PGAでは、爆発性物質の主要元素(窒素)、化学兵器の材料元素(燐, 塩素, 硫黄, ホウ素, ケイ素, チタン等)、及びDDA測定への妨害元素(ホウ素, 塩素)の検知を目指している。本研究では、開発計画の第1フェーズで得た知見をもとにして、DDA測定の性能を低下させることなくPGA測定の妨げとなる$$gamma$$線が低減され、かつPGA用検出器が中性子に対して充分に遮蔽されるように、開発の第2フェーズで建設するNDA装置に用いる物質の検討を行った。

口頭

高速中性子直接問いかけ法用高速応答中性子検出器バンクの開発

前田 亮; 古高 和禎; 大図 章; 米田 政夫; 藤 暢輔

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)事故では原子炉燃料と原子炉構造体が溶融凝固し燃料デブリが発生しており、廃止措置では燃料デブリに含まれる核物質の計量管理が必要になると予想される。原子力機構では核物質非破壊測定技術の一つである高速中性子直接問いかけ(FNDI)法を開発してきた。FNDI法では中性子発生管からの問いかけ中性子を測定試料へ照射し、試料のマトリクスで減速された熱中性子により核分裂を誘発して、発生した核分裂中性子を高速中性子のみに有感な中性子検出器バンクで測定することで試料内の核物質量を推定する。FNDI法では中性子計数が1/eに減少するまでの時間で定義される、中性子消滅時間を利用して測定試料マトリクスの影響を低減するため、測定試料内での熱中性子の消滅時間が短い場合、応答の速い検出器バンクが要求される。本研究では、燃料デブリ測定に適した高速応答を有する中性子検出器バンクを開発し、シミュレーションによりその性能を評価した。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,4; MA核データ評価手法の開発

岩本 信之; 岩本 修; 中村 詔司; 木村 敦; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.*

no journal, , 

高速中性子エネルギー領域における中性子捕獲断面積に対して、統計モデルによる計算精度を高めるには、ガンマ線強度関数の情報が重要である。これは、ガンマ線強度関数が励起状態間のガンマ線による遷移強度を与えるためであり、放出ガンマ線のスペクトルに直接関係するからである。ガンマ線強度関数に関する情報はいくつかの実験手法で得られているが、J-PARC・物質生命科学実験施設の中性子核反応測定装置(ANNRI)に設置されたガンマ線検出器で得られる波高スペクトル情報もガンマ線強度関数を評価するのに有効である。放射線輸送コードPHITSを使って、ANNRIのNaI(Tl)検出器に対するガンマ線応答関数を導出し、これを核反応計算コードCCONEでガンマ線強度関数から計算した捕獲ガンマ線スペクトルにフォールディングすることで波高スペクトルを求めた。得られた波高スペクトルとNaI(Tl)検出器で測定された結果を比較することで、ガンマ線強度関数を評価した。発表では、このガンマ線強度関数を基に計算したガンマ線スペクトルや中性子捕獲断面積などの結果を報告する。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,2; J-PARC ANNRIでの中性子フィルタ装置開発と捕獲反応断面積測定

木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 岩本 修; 片渕 竜也*; 寺田 和司*; Rovira, G.*; 堀 順一*; 芝原 雄司*

no journal, , 

「核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究」において、J-PARC ANNRIでの高速中性子エネルギー領域における捕獲反応断面積測定を進めている。ANNRIでの測定はJ-PARCの大強度中性子ビームが利用可能なため、統計精度が改善し、中性子捕獲断面積の高精度化が可能となる。しかしながら、中性子ビームがダブルパルスの構造を持つため中性子エネルギー分解能が悪いという問題があった。この問題を解決するため、中性子ビームを準単色化する中性子フィルタ装置の開発を行った。本発表では、開発した中性子フィルタ装置と断面積の測定計画について報告を行う。

口頭

Measuring isotopic abundance using nuclear resonance fluorescence

Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生

no journal, , 

Nuclear resonance fluorescence (NRF) is a phenomenon that a nuclide-specific gamma-ray is resonantly absorbed and re-emitted. This method is considered useful for the nondestructive detection of nuclear materials. In order to demonstrate how accurate the NRF method is able to measure the isotopic abundance, we performed NRF experiments on natural tungsten and hafnium as surrogates of nuclear materials at the high intensity gamma-ray source (HI$$gamma$$S), Duke University. In the energy range of 2.5 - 3 MeV, NRF peaks were observed for three and two isotopes of tungsten and hafnium; respectively. Accuracy of the method will be discussed at the meeting. This work is performed under the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security of MEXT.

口頭

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化,5-1; LLFP核変換核データライブラリーJENDL/ImPACT-2018の開発

岩本 修; 国枝 賢; 古立 直也*; 湊 太志; 岩本 信之; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 西原 健司; 吉田 亨*; 渡辺 幸信*; et al.

no journal, , 

原子炉の稼働に伴い生成される高レベル放射性廃棄物の処理は原子力にとって非常に重要な課題である。核変換によるLLFPの有害度低減・資源化を目指したImPACTプロジェクトの一部として、核変換システムの検討に資するために、新たな核データライブラリーJENDL/ImPACT-2018を開発した。LLFPの核変換では、不安定核を含む様々な二次生成物が作られることが見込まれるため、理論的な計算の予測精度の向上をはかり、核反応データの評価を実施した。

口頭

PHITS models for ambient dose equivalent rates in Fukushima's Radiocesium contaminated forests

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

PHITS Monte Carlo models were used to assess factors affecting ambient dose equivalent rates (H*(10)) in forests in Fukushima Prefecture. Three models were developed with different levels of detail to understand how the distribution of radioactive cesium within forests, shielding by trees and soil composition affect H*(10). The models were parametrized using measurements from deciduous and coniferous forests in Fukushima Prefecture.

口頭

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化,4-6; 長寿命核分裂生成核種Cs-135の中性子捕獲反応断面積測定

中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*

no journal, , 

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減化・資源化を目指した革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)において、長寿命核分裂生成核種Cs-135の中性子捕獲断面積測定研究をJ-PARCと京都大学複合原子力科学研究所にて進めてきた。本発表においては、J-PARC MLFのANNRIを用いたCs-135のエネルギー依存の中性子捕獲断面積測定とともに、京大原子炉(KUR)を用いたCs-135の熱中性子捕獲断面積と共鳴積分の測定について報告する。

口頭

衛星画像を用いた河床地形推定

宮村 浩子; 江角 亜矢子; 山田 進; 町田 昌彦

no journal, , 

河川域の詳細な標高モデルは、河川氾濫等の水害予測や汚染物質の動態予測など、様々な用途で需要がある。しかし、一般に河川には通常水が流れているため、レーザ測量等を用いても河道内の河床高を求めるのは困難であり、コストと手間がかかる。そこで、衛星画像から河床高を推定し、河川の3次元標高モデルを生成する手法を提案する。さらに、この手法を用いて川の3次元形状モデルを生成し、このモデルに水を流すシミュレーション結果を示す。

口頭

事故初期における住民への影響を評価するうえでの課題

廣内 淳

no journal, , 

原子力事故時における、放射性物質の環境中への放出から、住民への被ばくまで多くのパラメータが関わっている。住民への影響を詳細に評価するには、これらのパラメータを一つ一つ解明していく必要がある。しかしながら、全てのパラメータを解明するのは現実的でなく、影響度の大きいパラメータから順次解明していくことが重要である。本発表では、事故初期における住民への影響を評価するうえでの課題を発表者自身の今までの研究を踏まえて述べる。

口頭

ガラス固化プロセスにおける白金族化合物の化学挙動,2; 生成Pd化合物の状態変化

永井 崇之; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 秋山 大輔*; 佐藤 修彰*

no journal, , 

PdOは、ガラス固化プロセス環境条件でNaNO$$_{3}$$や希土類硝酸塩の脱硝物と反応して複合酸化物を生成する。本研究は、高レベル放射性廃液成分であるPd(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$を対象にPd化合物の加熱還元挙動、共存する希土類硝酸塩の脱硝物とのPd化合物高温合成、溶融ガラス中でのPd化合物の還元状況を確認した。

口頭

二酸化アクチニドにおけるポーラロンの第一原理計算

中村 博樹; 町田 昌彦

no journal, , 

シビアアクシデントの解析において、燃料物性の数値シミュレーションはその重要度を増してきており、より精密で信頼性の高い数値シミュレーション技術が求められている。本発表では上記課題に対して、第一原理計算を利用した核燃料物質の物性に対するポーラロンの影響についての結果を報告する。なお、課題解決にあたって、大型計算機を利用し、二酸化ウランなどの核燃料物質に対してポーラロンの生成エネルギー等の評価に成功した。この結果により、酸化物核燃料全般の熱物性を第一原理計算により精度よく推算できるようになることが期待される。

口頭

二酸化トリウムの機械学習分子動力学法シミュレーション

奥村 雅彦; 小林 恵太*; 中村 博樹; 板倉 充洋; 町田 昌彦

no journal, , 

物質の物性評価に用いられる分子動力学法は大きく、量子力学的計算と古典力学計算の2つに分けられる。前者は主に、原子核を古典粒子とみなし、電子を量子力学的に扱い、後者はイオンを古典粒子としてダイナミクスを評価する。前者は高精度だが高計算コストである一方で、後者は低計算コストであるが低精度であり、一般に、精度と計算コストは相反する関係にある。しかし、近年、量子力学計算をニューラルネット等で学習し、低計算コストで高精度な「機械学習分子動力学法」が提案されている。本講演では、機械学習分子動力学法を酸化トリウムのダイナミクスに適用した結果を発表する。

口頭

放射性廃棄物の減容化に向けたガラス固化技術の基盤研究,65; マトリックスデータベースの構築

天本 一平; 大山 孝一; 長野 祐一*; 長尾 佐市*; 北嶋 秀樹*; 種田 直樹*; 丸山 勉*; 坂井 光美*; 西川 宜孝*

no journal, , 

ガラス固化体にかかるデータを目的に応じて容易に活用できるようにデータベース(DB)の構築を図った。同DB(名称: MATRIX DB)は、文献検索が可能で、かつ国際ガラスDB、Intergladと連携して実験状態図の作図ができる。また同DBと連携している熱力学平衡計算ソフトFactSageとアクセスすれば、熱力学的手法による計算状態図の作成が可能である。さらにニューラルネットワークの手法を用いたガラスの粘性, 密度, 電気抵抗の推算機能も保有している。

口頭

福島県におけるモニタリングポストの測定結果の時間的統合

関 暁之; 村上 冶子*; 斎藤 公明; 武宮 博

no journal, , 

原子力規制庁が設置しているモニタリングポストでは、時間的に頻度の高い空間線量率測定を行っており、福島第一原発事故から8年が経過したことで、大量のデータが蓄積されている。それら複数のモニタリングポストの結果を時間的に統合することで、モニタリングポストの最適化を支援するデータを抽出する。具体的には、複数のモニタリングポストによる空間線量率測定結果の組に対し、階層ベイズモデルを用いて時間的統合を行うことで、一方のモニタリングポストの空間線量率測定結果の推定を実施した。1km圏内の多くのモニタリングポストの組において、統計的に最も信頼がおける空間線量率の推定結果、および、その信頼区間が得られた。

口頭

FRENDYを用いたACE形式断面積のランダムサンプリング実装

近藤 諒一*; 遠藤 知弘*; 山本 章夫*; 多田 健一

no journal, , 

核データ処理コードFRENDYのモジュールを用いて、ACE形式の断面積に任意の摂動を与える機能を開発した。この摂動機能を用いて、ACE形式の断面積を共分散データに基づいてランダムサンプリングし、断面積起因の核特性の不確かさ評価手法であるランダムサンプリング法を、連続エネルギーモンテカルロコードMCNPに適用した。GODIVA炉心を用いて摂動機能の検証を行ったところ、摂動論に基づく決定論的手法(TSUNAMI-1D)と統計誤差の範囲内で一致することを確認した。

口頭

軽水炉シビアアクシデント時のCsと鋼材との化学吸着挙動,2; Cs化学吸着生成物の温度上昇による性状変化

西岡 俊一郎; 高瀨 学; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 逢坂 正彦

no journal, , 

軽水炉シビアアクシデント(SA)時に化学吸着したCsの性状が事故進展と共に変化する可能性がある。そこで、温度変化による影響を調査した結果、600$$^{circ}$$C程度の比較的低温域で化学吸着により生成したCs-Fe-O化合物が、1000$$^{circ}$$Cまで上昇するとCs-Si-(Fe)-O化合物に変化することがわかった。

口頭

溶媒抽出において有機相中でつくられる溶液構造と第三相生成メカニズムの解明

元川 竜平; 小林 徹; 遠藤 仁

no journal, , 

液-液抽出法は、PUREXプロセスやランタノイド、白金族金属等を分離するための基盤技術である。その有機相には金属錯体に加えて水, 酸, 有機配位子が含まれるため、4成分による複雑なナノ集合構造が形成される。この複雑液体は、それぞれの組成比に依存してミセル, 逆ミセル、あるいはマイクロエマルションを形成することが予想されるものの、その微視的構造はこれまでに明らかにされていない。また、これらの構造の粗大化は有機相の相分離(第三相の生成)に深く関係するため、その解明が求められる。そこで、本研究ではEXAFS法とSANS法を用いて液-液抽出系における有機相中の微視的構造を観察した。その結果、金属錯体の親水部分は有機相中で硝酸・水分子・有機配位子とともに水素結合ネットワークを形成し、外側が疎水的な逆ミセル的会合体(Primary cluster)をつくること。さらに、これらの会合体がクーロン相互作用を介して集合することで数十ナノメートルの凝集物(Super-cluster)を形成することを明らかにした。

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