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論文

高速中性子直接問いかけ法を用いた燃料デブリ内核物質非破壊測定に関する研究

前田 亮; 古高 和禎; 呉田 昌俊; 大図 章; 飛田 浩; 米田 政夫; 服部 健太朗

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

2011年3月11日に発生した福島第一原子力発電所事故により、燃料デブリが発生しているとされている。燃料デブリはその組成が不明で、水,中性子吸収材,金属等が含まれていることが予想されるため、デブリ内核物質の非破壊測定には困難が伴うと考えられる。一方、廃棄物中の核物質測定のために長年研究されてきた高速中性子直接問いかけ(FNDI)法は、測定対象の組成に依存せずに核物質量の測定が可能である。この特長に着目してFNDI法を用いた燃料デブリ内核物質の非破壊測定を目的とした研究に着手した。本報では、燃料デブリ収納缶を対象とした非破壊測定システムの設計と燃料デブリの組成が変化した時のFNDI法の適用性についてモンテカルロ・シミュレーションを用いて行った検討結果を報告する。

論文

中性子共鳴濃度分析法の性能評価,2; 中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法

土屋 晴文; 原田 秀郎; 小泉 光生; 北谷 文人; 呉田 昌俊; Becker, B.*; Kopecky, S.*; Heyse, J.*; Paradela, C.*; Mondelaers, W.*; et al.

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

粒子状の溶融燃料デブリに含まれるウランやプルトニウム同位体を非破壊で定量することを目的に、中性子共鳴濃度分析法(NRD)の技術開発を進めてきた。NRDは、中性子共鳴透過分析法(NRTA)に中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法(NRCA)、あるいは即発$$gamma$$線分析法(PGA)を組み合わせた技術である。NRDにおけるNRCA/PGAの役割は、主に$$^{137}$$Csによる高放射線場においてデブリ中の原子炉や建屋の構造材、ボロンなどの不純物を同定することである。これを実現するため、LaBr$$_3$$結晶を用いた新型の$$gamma$$線検出器やそれ専用の遮蔽体を開発した。これらの$$gamma$$線検出器や遮蔽体を用いて、ベルギーの中性子飛行時間施設GELINAにおいて公開デモ実験を実施した結果、第三者によってブラックボックス内に密封された試料(Hf, Gd, Ni)を同定することに成功した。本発表では、開発した$$gamma$$線検出器の設計概念と測定原理、及びNRCAデモ実験結果について報告する。

論文

中性子共鳴濃度分析法の性能評価,1; 中性子共鳴透過分析法

北谷 文人; 原田 秀郎; 小泉 光生; 土屋 晴文; 呉田 昌俊; Becker, B.*; Kopecky, S.*; Heyse, J.*; Paradela, C.*; Mondelaers, W.*; et al.

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

平成24年度から平成26年度にかけて、粒子状の溶融燃料デブリに含まれるウランやプルトニウム同位体を非破壊で定量する技術として、中性子共鳴濃度分析法(NRD)の開発を進めてきた。NRDは、中性子共鳴透過分析法(NRTA)と中性子共鳴捕獲$$gamma$$線分析法(NRCA)あるいは即発$$gamma$$線分析法(PGA)を組み合わせた技術である。NRDにおけるNRTAの役割は、溶融燃料デブリ中の核燃料物質(U, Pu等)の同位体を定量することである。この目的のために飛行時間法(Time of Flight: TOF)を利用した中性子吸収測定を実施する。これについて。ベルギーの中性子飛行時間施設GELINAにて性能評価デモ実験を実施した。その結果、Au, W, Rh, Nb, Cu. Co, Mn, Bをランダムに選択して、封をされたブラックボックス内の試料を定量することに成功した。本発表では、開発したNRTAの測定原理を述べ、実施したデモ実験の詳細を発表する。

論文

核不拡散用アクティブ中性子非破壊測定技術の開発,1; 開発計画

呉田 昌俊; 小泉 光生; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

原子力機構は、欧州委員会共同研究センター(EC-JRC)との国際共同研究による核不拡散分野用途の「アクティブ中性子非破壊測定技術開発」に着手した。本研究課題の最終目標は、MA核変換用MA-Pu燃料など高線量核燃料の非破壊測定装置への適用を目指した核物質測定技術を確立することである。高線量核燃料の非破壊測定については、Pu-240等が放出する中性子に着目した同時計数法など従来のパッシブ測定技術の適用が困難となることが予想されている。しかし、これまで系統的に研究は成されておらず、計測技術が確立していない課題があった。本研究課題では、アクティブ中性子法であるDDA法, NRTA法, PGA/NRCA法, DGS法による核物質測定技術の研究開発を行う。本報では、開発計画と統合試験装置(Active-N)の設計研究について報告する。

論文

代替$$^{3}$$He中性子検出器を用いた在庫サンプル測定装置(ASAS)の開発,1; ASAS検出器の設計・製作

大図 章; 飛田 浩; 呉田 昌俊; 谷川 聖史; 向 泰宣; 中道 英男; 中村 仁宣; 栗田 勉; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

原子力機構では、中性子検出器に標準的に使用されている$$^{3}$$Heガスの近年の世界的な供給不足に対処するため、$$^{3}$$Heガスを使用しないZnSセラミックシンチレータを用いた代替中性子検出器を開発している。また、この開発と並行して保障措置で広く使用されるPuインベントリ評価用測定装置HLNCC(High Level Neutron Coincidence Counter)の代替装置ASAS(Alternative Sample Assay System)を代替中性子検出器を用いて開発している。ASASの開発では、中性子モンテカルロ計算コード(MCNPX)によるシミュレーション設計を実施し、24本の代替中性子検出器を用いれば従来のHLN CCと同等の性能を有することが明らかになった。本発表では、シミュレーション設計で得られたASASの中性子検出効率、Die-away time等の性能とASASの内部構造について報告する。

論文

原子力安全文化と核セキュリティ文化の対比; 類似性と相違

川太 徳夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2015/12

核セキュリティは、9.11(2001)の米国同時多発テロ以降、広く国際社会で取り上げられ、また東日本大震災以来、原子力プラントに対する現実の重大な脅威として議論されるようなった。国際原子力機関(IAEA)は、核セキュリティ・シリーズの中で核セキュリティに係る勧告文書(INFCIRC/225/Rev.5, NSS13)を示し、このなかで核セキュリティ文化醸成の必要性を強調している。核セキュリティ文化については、種々の講演会、イベントで頻繁に議論される。核セキュリティ分野の担当者は、原子力安全分野に関係が深いこともあり、原子力安全文化と核セキュリティ文化との関連性がしばしば議論されることが見られる。本稿では、核セキュリティと原子力安全の関連性を整理し、双方の文化に対する考え方の類似性と相違、原子力事故に対する各の文化への教訓等を考察し、両者のより深い理解に資することを目的とした。

論文

核セキュリティ文化の醸成に関する一考察

玉井 広史; 田崎 真樹子; 小鍛治 理紗; 清水 亮; 須田 一則

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2015/12

昨今、核セキュリティ強化に向けた核セキュリティ文化の醸成が謳われているが、原子力安全文化の浸透に比べ、核セキュリティ文化の認知度は必ずしも高いとは言えないと思われる。世界有数の原子力利用国である我が国において、国民レベルでの核セキュリティ文化の醸成・浸透を図ることは重要な課題と考えられる。東電福島第一原子力発電所事故を契機に、原子力安全と核セキュリティの相補性が認識され様々な対策が進められていることから、先行している原子力安全文化をお手本として核セキュリティ文化の醸成を図っていくことが、一般的になじみやすくまた早道であろう。そこで、原子力安全について様々なレベルで実施されている施策を参考に、核セキュリティに対する意識の涵養、望ましい心構えの向上、その浸透度の評価と改善、それらを通じたPDCAサイクルの確立を目指す我が国の核セキュリティ文化のあり方と醸成のためのアプローチについて考察する。

論文

米国の原子力協力協定に係る政策の分析

田崎 真樹子; 須田 一則; 玉井 広史

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 8 Pages, 2015/12

1978年の核不拡散法の成立以降、米国は、米国が相手国と原子力協力を行う際には、原子力法第123条a.が規定する9つの核不拡散に係る要件を含む原子力協力協定(123協定)を締結する必要がある。特に21世紀以降は、核拡散懸念や原子力利用の拡大等の国際情勢の変化に伴い、米国は、123協定の締結に係り、相手国の核不拡散や原子力利用状況に応じたケースバイケースの対応を行っており、したがって123協定も協定相手国毎に多様化かつ詳細化している。本研究では、昨今、米国が締結した123協定を中心に米国が今まで締結した主要な協定を取り上げ、上記の9つの核不拡散要件に対するアプローチを中心に各協定内容を比較し、同時に協力相手国の核不拡散や原子力利用状況も勘案しつつ、米国政権の123協定に係る政策を分析した。

論文

包括的共同作業計画実施に係るIAEA保障措置の適用

清水 亮; 田崎 真樹子; 小鍛治 理紗; 玉井 広史; 須田 一則

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 6 Pages, 2015/12

2015年7月14日、イランの核問題を巡るE3/EU+3とイランの交渉が合意に達し、イランは平和利用を前提としたウラン濃縮を含む核開発の権利が認められた。今後は、包括的共同作業計画(JCPOA)に従い、IAEAによるイランに対する査察活動が開始されることになる。イランは、現在IAEAの追加議定書を批准していないが、JCPOAに従い、暫定的に追加議定書が適用され、鉱山等を含む全ての核関連施設及び疑念のある国内の全ての場所・施設へのIAEAのアクセスが認められることになる。さらに、核関連の調達活動についても監視する仕組みが設けられた。イランのこれまでの核開発、JCPOAの概要を紹介するとともに、イランの核施設におけるIAEA保障措置の適用とその課題について報告する。

論文

米露のPu処分における核不拡散、核セキュリティについての検討

小鍛治 理紗; 須田 一則; 玉井 広史; 田崎 真樹子; 清水 亮

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 7 Pages, 2015/12

冷戦後、米国とロシアはSTART条約等で核弾頭削減を実施してきた。2000年には一連の取組の結果として発生する余剰Puを34トンずつ処分する協定(PMDA)を締結している。近年、米国ではMOX燃料製造施設建設のコスト高のため、代替処分方法も検討している。改定PMDAでは兵器級Puを「Pu240/Pu239が0.10以下のもの」と定義づけ、第7条等で「Pu処分に際して当事国に監視、査察を実施する権利と義務」があること、第8条では「INFCIRC225/Rev.4の勧告を考慮に入れ責任もって管理する」よう定める。改正PMDAが定める34トンのPuを処分するため米国では、高速炉における照射、MOX燃料に加工し軽水炉において照射, 固化, 希釈、およびディープボアホールでの処分が検討されており、本研究ではそれぞれについて核不拡散、核セキュリティがどのように確保されているか検討を行った。

論文

代替$$^{3}$$He中性子検出器を用いた在庫サンプル測定装置(ASAS)の開発,2; ASAS測定試験結果

谷川 聖史; 向 泰宣; 栗田 勉; 牧野 理沙; 中村 仁宣; 飛田 浩; 大図 章; 呉田 昌俊; 瀬谷 道夫

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

原子力機構では、$$^{3}$$Heガスの世界的な供給不足の課題を受け、その代替中性子検出器としてZnSセラミックシンチレータを用いた中性子検出器の設計・開発を進めてきた。この検出器を用いた測定装置ASAS(代替$$^{3}$$He在庫サンプル測定装置)は、現在査察でMOX粉末等の測定に使用している$$^{3}$$He型のINVS(在庫サンプル測定装置(HLNCCタイプ))を参考としている。ASASがHLNCCタイプの代替装置としてPuの定量ができることを示すため、実際のMOX粉末を用いた測定試験及びINVSとの比較測定を実施した。測定試験では、検出器の基本性能評価(検出効率及び中性子の消滅時間)の他、測定の不確かさ評価等を実施した。その結果、ASASの基本性能はINVSに劣るものの、MOX粉末(少量サンプル)を用いた校正を行った結果、ASASの測定不確かさ評価ではINVSとほぼ同等の定量性を示すことを確認した。

論文

グローブボックスからの核物質盗取に対する新たな検知概念の提案

向 泰宣; 中村 仁宣; 谷川 聖史; 中道 英男; 海野 良典; 藤咲 栄; 木村 隆志; 栗田 勉

核物質管理学会(INMM)日本支部第36回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2015/12

核物質を取り扱うグローブボックスにおいて、内部脅威者による核物質盗取が発生した場合、確実に検知し通報する必要がある。今回、セキュリティ対策に活用するため、実際のグローブボックス作業を想定した試験により、運転員の核物質盗取を検知する新たな概念の成立性を調査した。一般に$$gamma$$線や中性子線の監視により盗取を検知する手法は容易に考えられるが、運転に伴う計画的な核物質移動と盗取を区別することは極めて困難である。この課題を解決するため、グローブボックスの負圧監視に着目し、中性子線の監視を組み合わせる新たな検知概念を検討した。小規模グローブボックスで実施した予察試験の結果、この概念は核物質の盗取を確実に検知でき、その情報を中央警報ステーション(CAS)へ迅速に通報できる能力を有するとともに、現行の核物質防護措置の効果をより高める可能性があることが分かった。

口頭

CTBT検証に係るむつにおける放射性キセノンバックグラウンド調査

木島 佑一; 山本 洋一; 小田 哲三

no journal, , 

包括的核実験禁止条約(CTBT)に係る国際検証体制整備の一環として、地球規模での放射性希ガス(キセノン)観測ネットワークに関する実験(INGE: International Noble Gas Experiment)が行われている。日本及びその周辺国には放射性キセノンの放出源の可能性のある原子力施設や医療機関が多数あり、精度の高い地下核実験の検知のためには平時の放射性キセノンバックグラウンド挙動の把握が重要である。このため、北東アジア地域における放射性キセノンバックグラウンド調査の一環として、2012年に青森県むつ市において放射性希ガス観測を行い、高崎観測所とは異なるむつ地域特有のバックグラウンド観測結果が得られた。今回、さらなる調査のため、2014年に同所にて追加的観測を行った。本報告では、2014年のむつ市におけるバックグラウンド観測結果について述べる。

口頭

FPを含むプルトニウム溶液モニタリング技術に関するフィジビリティスタディ; 概要と計画

関根 恵; 石山 港一; 中村 仁宣; 富川 裕文

no journal, , 

再処理施設には、核分裂生成物(FP)を含むプルトニウム(Pu)溶液や固体廃棄物が在庫及び保管廃棄物として保管されている。これらのFPを含むPuは高い放射線量のため接近が困難であり、直接的にPuの継続的な監視や検認を行う技術がない。そのため、原子力機構は核物質の透明性確保の観点から、FPを含むPu溶液を非破壊で継続的に測定・監視するための新しい技術開発を平成27年度より開始した。本技術は、再処理プロセス全体のPu濃度モニタリングへの適用が期待できる。本ポスター発表では、本研究の概要、今回試験対象とする東海再処理施設の高放射性廃液貯槽からの放射線特性に関するシミュレーションによる予備評価、今後の研究計画について報告する。なお、本技術開発は、文部科学省核セキュリティ補助金事業の一環として実施している。

口頭

高速中性子直接問いかけ法によるウラン廃棄物ドラム缶のNDA測定; 性能確認試験と実ウラン廃棄物測定報告

在間 直樹; 中塚 嘉明; 中島 伸一; 大図 章; 米田 政夫; 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における解体中のウラン製錬転換施設・ウラン濃縮施設において大量に発生する200リットルドラム缶収納のスクラップ核燃料物質・ウラン廃棄物中ウラン定量のための非破壊測定の開発を進めている。ウラン量測定技術の高度化を目的に、製錬転換施設内に高速中性子直接問いかけ法(FNDI法)による非破壊装置(JAWAS-N)を構築した。現在、測定装置の性能を評価するモックアップ試験をほぼ終了し、そこで得られたパラメータを活用して較正式を作成した。同施設に保管されているドラム缶を対象とした測定を開始し、データを蓄積しつつある。測定時に得られるdie-away time(中性子消滅時間)データをもとに個々に中性子応答率評価を行い、ウランを定量する。既に内容物の異なる550体を超す測定実績をあげ、測定時間10分の条件で、評価誤差10%以内でのウラン定量が可能であることを確認した。また、実ウラン廃棄物の実測値と中性子挙動シミュレーション計算結果との検証も行っている。

口頭

随伴FPパッシブ$$gamma$$測定による燃料デブリ内核物質量推定手法の現状報告

芝 知宙; 相楽 洋*; 檜山 徹; 富川 裕文

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故を受け、溶融燃料内に含まれている核物質量測定手法の一つとしてパッシブ$$gamma$$スペクトロメトリを用いた手法開発を行っている。測定手法の原理は、溶融燃料に随伴する核分裂生成物(FP)のうち、低揮発性で高エネルギー$$gamma$$線を放出する核種の重量を$$gamma$$線測定から導出し、FP量/核物質量比を用いて、求めたい核物質量を推定する簡便な手法で、米国スリーマイル2号炉(TMI-2)の核物質量推定に用いられた。本ポスター発表では、測定手法の概要紹介、これまでに行われた解析・実験結果の報告、そして今後の研究計画について発表する。

口頭

コンパクトERLを用いたレーザーコンプトン$$gamma$$線の発生

静間 俊行; 羽島 良一; 永井 良治; 早川 岳人; 森 道昭; 瀬谷 道夫

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、核共鳴蛍光散乱を用いた非破壊核種分析システムの開発を進めている。本システムでは、エネルギー回収型リニアック(ERL)と光蓄積装置を組み合わせて、大強度かつ単色のレーザーコンプトン(LCS)$$gamma$$線を発生する。大強度単色$$gamma$$線光源のための要素技術開発として、高エネルギー加速器研究機構と共同で開発を進めているコンパクトERLを用いてLCS$$gamma$$線の発生試験(文部科学省補助金事業)を行った。また、単色LCS$$gamma$$線による鉄領域元素に対する蛍光X線計測を行った。ここでは、これらの測定結果、及び、今後の計画について報告する。

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