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Development of event-type neutron imaging detectors at the energy-resolved neutron imaging system RADEN at J-PARC

Parker, J. D.*; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 中谷 健; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.102 - 107, 2020/05

At the RADEN instrument, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging using event-type neutron imaging detectors. We are continually working to improve these detectors for better spatial resolution and shorter measurement times and, as a user facility, to improve the ease-of-use of their control and analysis software. In particular, we are actively developing a $$^{3}$$He-based gaseous micropattern detector known as the Micro-pixel chamber based Neutron Imaging Detector ($$mu$$ NID). We have recently redesigned the $$mu$$ NID control software to allow full integration into the automated experiment control system at RADEN, and we are carrying out optimization of the analysis algorithms for improved image quality and rate performance.


Neutron transmission spectrum of liquid lead bismuth eutectic

大場 洋次郎; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 小野寺 陽平*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 及川 健一

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.160 - 164, 2020/02



Pulsed neutron imaging based crystallographic structure study of a Japanese sword made by Sukemasa in the Muromachi period

及川 健一; 鬼柳 善明*; 佐藤 博隆*; 大前 良磨*; Pham, A.*; 渡辺 賢一*; 松本 吉弘*; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; Harjo, S.; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.207 - 213, 2020/02

Japanese swords are very attractive not only as a work of art but also a metallurgical point of view. Since Japanese vintage swords became valuable, it is indispensable to establish non-destructive analysis method to identify some peculiar characteristics. Bragg edge imaging gives real-space distributions of bulk information in a crystalline material as well as neutron tomography. In this work, we investigated crystallographic information of a Japanese sword made by Sukemasa in Izumi province in the first quarter of the 16th century. The experiments have been performed at RADEN at J-PARC. The Sukemasa sword was measured with a counting-type 2D detector and with a CCD camera. We are now analyzing the measured 2D-transmission spectra using RITS code to obtain spatial distribution of the crystallite size, the texture variation, the d110 shift and its broadening. Complementary data analysis using white beam tomography is also on going. Detailed analysis results will be presented.


Feasibility study of two-dimensional neutron-resonance thermometry using molybdenum in 316 stainless-steel

甲斐 哲也; 廣井 孝介; Su, Y. H.; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; 松本 吉弘*; Parker, J. D.*; 林田 洋寿*; 及川 健一

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.149 - 153, 2020/02

A two-dimensional thermometry technique based on neutron resonance reactions derives the temperature of specified elements in an object by analyzing the Doppler broadening of a neutron resonance measured by a time-analyzing neutron imaging-detector. This technique is expected to be one of the important applications of the energy-resolved neutron imaging system, RADEN, at J-PARC. The authors focused on molybdenum contained in 316 stainless-steel (with a weight fraction of 2-3 wt%). Energy-dependent transmitted neutrons were measured through a 3 mm thick 316 stainless-steel plate placed in a heater at temperatures between 23 and 500 degrees Celsius at RADEN using a gas-electron multiplier (GEM) detector. Thermal and cold neutrons were eliminated from the incident beam by a cadmium filter. The sample area within the neutron beam was 30 by 50 mm$$^2$$. The feasibility is discussed in the presentation.


Decontamination pilot projects; Building a knowledge base for Fukushima environmental remediation

宮原 要; 時澤 孝之; 中山 真一

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.245 - 256, 2013/10




Sorption behavior of nickel and palladium in the presence of NH$$_{3}$$(aq)/NH$$_{4}$$$$^{+}$$

小林 大志*; 佐々木 隆之*; 上田 健揚*; 北村 暁

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.231 - 236, 2013/10

TRU廃棄物の管理においては、廃棄物に含まれる硝酸塩の影響を評価する必要がある。本研究では、軽石凝灰岩に対するニッケル及びパラジウムの収着挙動を、アンモニア/アンモニウムイオン共存下で調べた。種々のアンモニア/アンモニウム濃度, pH及びイオン強度条件において、軽石凝灰岩に対するニッケル及びパラジウムの分配係数(D)をバッチ法で取得した。ニッケルの場合、中性付近での分配係数は初期アンモニウムイオンに対する顕著な依存性を示さず、熱力学データを用いた予測と一致した。パラジウムの場合、初期アンモニウムイオン濃度の増大とともに分配係数が低下し、アンミン錯体(Pd(NH$$_{3}$$)$$_{rm m}$$$$^{2+}$$(m: 1-4))の生成が示唆された。得られたニッケル及びパラジウムの分配係数を表面錯体モデルで解析した。熱力学データを用いた予測計算を考慮したところ、アンモニア/アンモニウムイオン共存下におけるニッケル及びパラジウムの収着挙動がよく説明された。


Sensitivity analysis for the scenarios on deterioration or loss of safety functions expected in disposal system due to human error on application of engineering technology

武田 聖司; 井上 佳久; 木村 英雄

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.237 - 242, 2013/10

今後のHLW地層処分の安全審査に向けて、採用される工学技術に対し、適用した際のヒューマンエラーとバリア材の安全機能へ影響との関係を把握することを目的として、幾つかのヒューマンエラーに起因したバリア機能の低下・喪失を想定したシナリオ(初期欠陥シナリオ)に対する感度解析を行った。重要核種であるCs-135, Se-79に対する解析から、安全機能な健全な場合の天然バリアからの核種移行率よりも、「緩衝材の初期欠陥によるコロイドフィルトレーション機能の喪失」と、「粘土プラグの初期欠陥による止水機能の喪失及び卓越した移行経路の形成」のシナリオの核種移行率が、1桁から2桁以上の高い結果を示し、これらの2つのシナリオの可能性の確認が特に重要であることを示した。


Research and development activities for cleanup of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

佐々木 紀樹; 上西 修司*; 宮本 泰明; 船坂 英之

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.257 - 268, 2013/10




Decontamination of school facilities in Fukushima-city

吉川 英樹; 飯島 和毅; 笹本 広; 藤原 健壮; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 操上 広志; 時澤 孝之; 油井 三和; 中山 真一

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.269 - 275, 2013/10



Investigation and research on depth distribution in soil of radionuclides released by the TEPCO Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

佐藤 治夫; 新里 忠史; 天野 健治; 田中 真悟; 青木 和弘

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.277 - 282, 2013/10

平成23年3月11日に発生した東北太平洋沖地震によって東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生した。4月初旬までに$$^{137}$$Csで1.2-1.5$$times$$10$$^{16}$$Bq、I-131で1.5-1.6$$times$$10$$^{17}$$Bq放出されたと推定されており、それらは福島県を中心に土壌表面や森林などに沈着した。本調査は文部科学省が進める放射線量率や放射性物質によって汚染された土壌の分布マップを作成するための調査の1つとして実施したもので、事故から3か月後の深度方向の分布状況についてジオスライサー調査を実施した。調査は、二本松,川俣町,浪江町の11地点で行った。$$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{rm 129m}$$Te, $$^{rm 110m}$$Agが検出され、$$^{134}$$Csと$$^{137}$$Csはすべての調査地点で、$$^{rm 129m}$$Teと$$^{rm 110m}$$Agは空間線量率が高いエリアで検出された。地表面土壌については多くの地点で沈着量の99%以上は表層10cm以内に存在した。一方、元農地と推定される土壌は地表面土壌よりも深い位置まで検出される傾向であるものの、沈着量の99%以上は表層14cm以内であった。表層付近の濃度分布から求めた見掛けの拡散係数D$$_{rm a}$$は、すべての核種について元農地と推定される土壌(D$$_{rm a}$$=0.1-1.5$$times$$10$$^{-10}$$m$$^{2}$$/s)の方が地表面土壌(D$$_{rm a}$$=0.65-4.4$$times$$10$$^{-11}$$m$$^{2}$$/s)よりも大きく、多くの拡散係数はD$$_{rm a}$$=10$$^{-11}$$(m$$^{2}$$/s)付近であった。バッチ法によりCsとIに対する分配係数Kdも取得しており、K$$_{rm d}$$とD$$_{rm a}$$との関係を総合すると、濃度分布の形成は雨が降った際の移流による分散の効果が支配的であったと考えられる。


Effect of carbon impurity content on microstructural evolution in neutron-irradiated alpha iron; Cluster dynamics modeling

阿部 陽介; 都留 智仁; 實川 資朗

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1535 (Internet), 7 Pages, 2013/04



TRIP steel deformation behavior by neutron diffraction

Harjo, S.; 土田 紀之*; Gong, W.; 阿部 淳; 相澤 一也

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1528 (Internet), 7 Pages, 2013/01

鉄鋼材料の強化機構の中で、高強度,高延性、優れた高速変形挙動が期待されるものにTRIP効果がある。TRIP効果は鉄鋼材料に発現する特徴的な強化機構であり、オーステナイト組織($$gamma$$)の一部が強度の高いマルテンサイト組織($$alpha$$')に変態する(加工誘起変態)ことにより高強度,高延性が得られると言われている。ところが、TRIP効果にもたらす変形中の加工誘起変態挙動, $$gamma$$,フェライト組織($$alpha$$)及び$$alpha$$'組織の役割に関する定量的な研究がほとんどないため、TRIP鋼の変形中のその場中性子回折実験を行った。実験及び結果の詳細を紹介し議論する。

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