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detector for neutron resonance densitometry土屋 晴文; 原田 秀郎; 小泉 光生; 北谷 文人; 高峰 潤; 呉田 昌俊; 飯村 秀紀; Becker, B.*; Kopecky, S.*; Schillebeeckx, P.*
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2013/05
In order to quantify nuclear materials in melted fuels in the reactors of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants, a concept of neutron resonance densitometry has been proposed. The neutron resonance densitometry is a non-destructive technique, utilizing both neutron resonance transmission analysis and neutron resonance capture analysis. Aiming at efficiently measuring capture 
rays under high background environment originating from 
Cs, we plan to utilize a new type of -ray detector consisting of a cylindrical LaBr scintillator and a tube type of LaBr scintillator. One of the main purposes of employing the new type LaBr detector is to suppress the Compton edge originating from Cs. To show the LaBr-detector abilities, GEANT4 simulations were made under reasonable assumptions. Then, we estimated attainable statistical accuracy of the 478-keV -ray detection assuming 
B concentration in the melted fuel. In addition, we conducted at JRC-IRMM a neutron capture -ray experiment using a LaBr detector and a germanium detector. This experiment has an aim of showing that a LaBr detector is applicable to measurement of prompt rays in NRD. In this presentation, we provide the experimental results performed at JRC-IRMM as well as the GEANT4 simulations. Then we discuss the capability and application of the proposed LaBr detector for neutron resonance densitometry.
原田 秀郎; 北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文; 高峰 潤; 呉田 昌俊; 飯村 秀紀; 瀬谷 道夫; Becker, B.*; Kopecky, S.*; et al.
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 6 Pages, 2013/05
福島第一原子力発電所のような原子炉事故で発生すると考えられる粒子状溶融燃料中の核物質量を精度よく非破壊で計量するため、パルス中性子源を利用した中性子共鳴濃度分析法(Neutron Resonance Densitometry: NRD)を提案した。NRDは、中性子共鳴透過分析法(Neutron Resonance Transmission Analysis: NRTA)と中性子共鳴捕獲分析法(Neutron Resonance Capture Analysis: NRCA)を組合せた分析法である。本手法の分析原理、予備解析による測定精度及び開発計画について講演する。
-ray beam for nuclear materials in debris of melted fuel静間 俊行; 羽島 良一; 早川 岳人; Angell, C.; 湊 太志; 須山 賢也; 瀬谷 道夫
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 6 Pages, 2013/05
線による核共鳴蛍光散乱法や吸収法を用いて、使用済核燃料や溶融燃料に含まれる核物質を非破壊で測定することが可能である。核共鳴蛍光散乱は、光による原子核の励起及び脱励起の過程である。散乱法では、測定精度は使用済燃料からのバックグラウンド放射に影響される。したがって、最適なS/N比が得られる高エネルギー領域の共鳴を用いることで、測定精度を高めることができる。本講演では、励起エネルギー2
5MeVにおいて、断面積3100eVバーンの共鳴準位に対して、散乱法の統計精度の計算結果について報告する。また、吸収法の測定方法及び準単色線を用いて行った実験結果について報告する。
Bolind, A.
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 17 Pages, 2013/05
原子炉ノイズ分析法と保障措置のための中性子同時計数/中性子多重度分析法は、ともに時間的にランダムではないまとまった中性子群を調べるものである。これらの分析は各々の核分裂から同時に放出される幾つかの中性子に起因する現象に関するものであり、それらはまた一連の核分裂連鎖反応にも関連している。このような物理的起源が同じである中性子を用いる多数の分析方法が、それほど比較されてはいない。この論文はこの比較を行うものであり、第一儀的にはある分析方法が複数の中性子を検出する確率(あるいは条件確率)に依存するか否かを調べることでそれを行う。また、それらの方法について時間スケールあるいは連鎖反応をどのように取り扱うか等、他の比較も行う。ロッシアルファ・ダイアグラムの時間的起源やモーメントを取る等の精緻な問題にも触れる。なお、この論文では装置については特段触れずに、計数原理と物理的理解について焦点を当てるものとする。
瀬谷 道夫; 原田 秀郎; 北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文; 羽島 良一; 早川 岳人; 静間 俊行; Angell, C.; Bolind, A.
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2013/05
原子力機構がその基礎的な技術の実証を行っている、福島第一原子力発電所の溶融燃料中核物質計量管理のための有望な2つのNDA技術について、このセッションのイントロとして発表する。その一つは、粒子状デブリを対象とする中性子共鳴濃度分析法で、これは中性子飛行時間分析を使用する中性子共鳴透過分析法と中性子共鳴捕獲分析法をベースとする方法である。原子力機構とJRC-IRMMは2012年5月からこの方法に関する共同研究を実施している。この論文では、中性子共鳴濃度分析法について粗く紹介するが、このセッションの他の論文ではそれについて詳しく紹介する。もう一つは、レーザー・コンプトン散乱線(LCS-)を用いて切出し形状、小石状の溶融燃料デブリ中の核物質を分析する方法である。ここでは、LCS-による核共鳴蛍光反応を利用する方法の溶融燃料デブリへの適用について粗く紹介する。このセッションの最後の2編では、エネルギー回収型リニアック(ERL)とレーザー蓄積装置をベースとする大強度の単色エネルギー線発生実証と測定法について詳しく紹介する。
Becker, B.*; 原田 秀郎; Kauwenberghs, K.*; 北谷 文人; 小泉 光生; Kopecky, S.*; Moens, A.*; Schillebeeckx, P.*; Sibbens, G.*; 土屋 晴文
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2013/05
Neutron Resonance Densitometry (NRD) represents a possible option to determine the heavy metal content in melted nuclear fuel. It is a non-destructive method and is applicable for highly radioactive material. The accuracy of NRD depends among other factors on sample characteristics. Inhomogeneities such as density variations in powder samples can introduce a significant bias in the determination of the composition. In this contribution, the impact of the particle size distribution of such powder samples on results obtained with NRD is investigated. Various analytical models, describing the neutron transport through powder, are compared. Stochastic numerical simulations are used to select a specific model and to estimate the introduced model uncertainty. The results from these simulations will be verified by dedicated measurements at the TOF-facility GELINA of the EC-JRC-IRMM.
Schillebeeckx, P.*; Abousahl, S.*; Becker, B.*; Borella, A.*; Emiliani, F.*; 原田 秀郎; Kauwenberghs, K.*; 北谷 文人; 小泉 光生; Kopecky, S.*; et al.
Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 11 Pages, 2013/05
Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA) and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) have been applied to determine the elemental composition of archaeological objects and to characterize nuclear reference materials. A combination of NRTA and NRCA, referred to as Neutron Resonance Densitometry (NRD), is being studied as a non-destructive method to characterize particle-like debris of melted fuel that is formed in severe nuclear accidents such as the one which occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants. This study is part of a collaboration between JAEA and EC-JRC-IRMM. In this contribution the basic principles of NRTA and NRCA are explained based on the experience in the use of these methods at the time-of-flight facility GELINA of the EC-JRC-IRMM. Specific problems related to the analysis of samples resulting from melted fuel are discussed. The programme to study and solve these problems is described and results of a first measurement campaign at GELINA are given.