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古高 和禎; 大図 章; 藤 暢輔
Nuclear Engineering and Technology, 55(11), p.4002 - 4018, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)An integrated neutron interrogation system has been developed for non-destructive assay of highly radioactive special nuclear materials, to accumulate knowledge of the method through developing and using it. The system combines a differential die-away (DDA) measurement system for the quantification of nuclear materials and a prompt gamma-ray analysis (PGA) system for the detection of neutron poisons which disturb the DDA measurements; a common D-T neutron generator is used. A special care has been taken for the selection of materials to reduce the background gamma rays produced by the interrogation neutrons. A series of measurements were performed to test the basic performance of the system. The results show that the DDA system can quantify plutonium of as small as 20~mg and it is not affected by intense neutron background up to 4.2~TBq and gamma ray of 2.2~TBq. As a result of the designing of the combined system as a whole, the gamma-ray background counting rate at the PGA detector was reduced down to 
s
even with the use of the D-T neutron generator. The test measurements show that the PGA system is capable of detecting less than 1~g of boron compound and about 100~g of gadolinium compound in~30 min. This research was implemented under the subsidy for nuclear security promotion of MEXT.
Pyeon, C. H.*; Talamo, A.*; 福島 昌宏
Journal of Nuclear Science and Technology, 57(2), p.133 - 135, 2020/02
被引用回数：3 パーセンタイル：96.32(Nuclear Science & Technology)The accelerator-driven system (ADS) had been proposed for producing energy and transmuting minor actinide and long-lived fission products. ADS has attracted worldwide attention in recent years because of its superior safety characteristics and potential for burning plutonium and nuclear waste. At the Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University, a series of ADS experiments with 14 MeV neutrons was launched in fiscal year 2003 at the Kyoto University Critical Assembly (KUCA). Also, the high-energy neutrons generated by the interaction of 100 MeV protons with tungsten target was injected into the KUCA core on March 2009. The ADS experiments with 100 MeV protons obtained from the FFAG accelerator have been carried out to investigate the neutron characteristics of ADS. This special issue aims at concentrating on experimental analyses for the ADS benchmarks at KUCA on the basis of most recent advances in the development of computational methods, and contributing to academic progress for ADS research field in the future.
西谷 健夫; 落合 謙太郎; 前川 藤夫; 柴田 恵一; 和田 政行*; 村田 勲*
IAEA-CN-116/FT/P1-22 (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
JENDL-3.3は最新の実験データをもとに評価した337核種の中性子断面積であり、核融合炉の核設計で重要な非等方中性子輸送で重要となる2重微分断面積の充実,同位体ごとの断面積,共分散データの充実を特徴としている。本報告では、鉄,バナジウム,タングステン等の核融合関連の核種の核データの精度検証を目的として、それらの核種の積分実験を実施し、その結果に対し、JENDL-3.3とその旧版であるJENDL-3.2及びIAEAの核融合核データライブラリFENDL-2を用いてベンチマーク解析を実施した。実験は原研東海研究所の加速器ベースの14MeV中性子発生装置である核融合中性子源FNSにおいて実施した。14MeV中性子発生用トリチウムターゲットの前方に核融合関連材料からなる平板体系を設置して、14MeV中性子を体系に入射し、体系内及び体系外において中性子及び2次
線のエネルギースペクトルを測定した。試験体系としては、単一元素材料として、鉄,銅,バナジウム,タングステン,複合元素材料としてSS316L, LiAlO
, SiCを使用した。積分ベンチマーク実験の結果、JENDL-3.3は旧版であるJENDL-3.2及びFENDL-2.0に比べて、精度が改善しており、核融合炉の核設計に対し十分な精度を有していることを確認した。
春山 満夫; 高瀬 操*; 飛田 浩; 森 貴正
日本原子力学会和文論文誌, 3(2), p.185 - 192, 2004/06
核燃料濃縮施設や核燃料加工施設から発生する廃棄物のほか、このような施設のデコミッショニング計画によって、今後、膨大な量のコンクリート瓦礫や金属系のウラン廃棄物が発生すると予想される。そして、これらの廃棄物のほとんどの部分はクリアランスレベル濃度以下と推測され、このようなウラン廃棄物のクリアランス弁別と高精度な濃度決定に有用な測定技術の開発が待たれている。そこで著者らは、前に提案した14MeV中性子直接問かけ法をウラン廃棄物の測定に用いることを考え、その場合の検出性能について検討した。著者らの考案した14MeV中性子直接問かけ法は悪影響を及ぼす中性子減速・吸収効果を巧みに利用して逆に有効な効果に変えた方法であり、廃棄体マトリックスがコンクリートである場合、従来法に比べて位置感度差がほとんど無く、高感度検出を実現でき、他に比類の無い優れた手法であることを報告した。今回、各種廃棄物のうちドラム缶に金属のみが入れられているようなウラン廃棄物に対し、本検出法が効果的に適用できるか否かの検討をMVP計算コードを用いた計算機実験によって行った。その結果、本検出法は金属系ウラン廃棄物のクリアランス濃度を十分に検認できるものであった。
O(n,p)N reaction in flowing water西谷 健夫; 宇野 喜智; 金子 純一*; 落合 謙太郎; 前川 藤夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.1139 - 1142, 2002/08
FNSで行った実験結果に基づき、流水の放射化を利用したITER用中性子モニターの設計を行った。水配管は径20mmとし、照射端は赤道面のフィラーブランケットモジュール内に真空容器を貫通して挿入する構造とした。線測定ステーションは生体遮蔽外のピットに設置し、照射端からの距離は20mとした。この配置に基づき、各種特性をMCNP-4bコードを用いて評価を行った。時間分解能は水配管に沿った放射化反応の分布及び乱流拡散を考慮して、10m/sの流速に対し時間分解能100ms( ITER要求値)以下となった。また放射化量はプラズマの位置にほとんど依存しないことがわかった。線測定ステーションにおいて異なる検出効率の線検出器を2台用いることによって、100kW-500MWのITERの出力範囲で測定が可能であることを示した。
西谷 健夫; 海老澤 克之*; Walker, C.*; 河西 敏
JAERI-Tech 2002-033, 40 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-033.pdf:1.54MB
流水の放射化を利用したITER用中性子モニターの設計を行った。照射端は赤道面のフィラー遮蔽モジュール内に真空容器を貫通して挿入する構造とした。線測定ステーションは生体遮蔽外の上部ピットに設置し、照射端からの距離は20mとした。真空容器、ブランケットモジュール、フィラー遮蔽モジュール、第1壁を3次元モデル化し、JENDL 3.2核データライブラリーを使用したMCNP-4bコードを用いて各種特性を評価した。時間分解能は水配管に沿った放射化反応の分布及び乱流拡散を考慮して、10m/sの流速に対し時間分解能100ms(ITER要求値)以下であり、100kW-500MWのITERの出力範囲で測定が可能であることを示した。また放射化量はプラズマの位置にほとんど依存しないことがわかった。
甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 小迫 和明*; 高田 弘; 池田 裕二郎
JAERI-Research 2002-005, 65 Pages, 2002/03
JAERI-Research-2002-005.pdf:2.75MB
14-MeV中性子を用いた積分放射化実験解析を通して、高エネルギー粒子誘導放射能計算コードDCHAIN-SP 2001の信頼性評価を行った。解析を行った実験は、原研FNSのD-T中性子源を用いて行われた(1) 核融合炉材料の崩壊線測定実験,(2) 32種の核融合炉材料に対する崩壊熱測定実験,(3)水銀の積分放射化実験、の3件である。解析の結果、DCHAIN-SP 2001による計算は、(1)
(3)の実験値をそれぞれ30%,20%,20%以内で予測することができた。Beteman方程式の解法アルゴリズム,及び20MeV以下の放射化断面積と付属の崩壊データについて適切であるという結論が得られた。
春日井 好己; 前川 藤夫; 池田 裕二郎; 竹内 浩
Journal of Nuclear Science and Technology, 38(12), p.1048 - 1056, 2001/12
日本原子力研究所の核融合中性子源(FNS)を使って、13.4から14.9MeVのエネルギーの中性子に対する水銀の放射化断面積を測定した。測定した反応は、
Hg(n, 2n)
Hg, 
Hg(n, 2n)
Hg, Hg(n, p)
Au, 
Hg(n, p)Au, 
Hg(n, p)
Au, 
Hg(n, p)Au, 
Hg(n, p)Au, 
Hg(n, 2n)
Hg及びHg(n, p)Auである。Hg(n, p)AuとHg(n, p)Au反応については、初めての測定である。また、Hg(n, 2n)Hg, Hg(n, 2n)Hg, Hg(n, p)Au及びHg(n, p)Au反応については、初めて複数の中性子エネルギーにおいて測定を行った。今回の測定値と過去に報告された測定値及び最近の評価値とを比較した結果、いくつかの評価値については再評価が必要であることを明らかにした。
坂根 仁*; 宇野 喜智; 前川 藤夫; 春日井 好己; 今野 力; 金子 純一; 池田 裕二郎
Reactor Dosimetry: Radiation Metrology and Assessment (ASTM STP 1398), p.375 - 382, 2001/00
原研FNSの14-MeV単色中性子源にコリメータ及び遮蔽体を設置し、14-MeV中性子ビームを利用可能にした。遮蔽体は鉄製プリコリメータ(厚さ50cm)及び鉄(120cm)、ポリエチレン(40cm)、カドミニウム(100cm)、鉛(20cm)からなるメインコリメータで構成されており、コリメータ径は2cmである。コリメータ出口における中性子ビーム特性をシンチレーション検出器やイメージングプレートにより実験的に、またMCNPコードによる計算で調べた結果、最大14-MeV中性子束は約2
10
n/cm
/sであり、これと比較してビーム領域外では中性子束が4桁以上低いこと、及びビーム中の14-MeV中性子成分の割合は99.9%以上に達することが分かった。応用の一例として2次線生成断面積測定を行い、従来のパルス中性子に比べて2桁以上効率の良い測定が実現できた。また優れた近接性や低バックグラウンドが達成されていることが示され、今後の利用が期待される。
核融合中性子工学研究室
JAERI-Tech 2000-014, p.192 - 0, 2000/02
JAERI-Tech-2000-014.pdf:7.35MB
本報告書は、第28回核融合調整委員会(FPCC)での国際核融合材料照射施設(IFMIF)のコスト低減と段階的建設に関する答申に基づき、ユーザの要求を越える250mA(2MW/m)以上への拡張性を考慮しない等の設計変更によるコスト低減と3段階の建設(50mA→125mA→250mA)によるコスト平準化を検討したものである。その結果、全建設費を概念設計時の797.2MICFから487.8MICFへと削減することを可能にし、第一段階コストを概念設計時の全コストの38%とし、建設期間でのコスト平準化を可能にした。ここで、1MICFは1996年での100万米国ドルに相当する。なお、本報告書内容は、2000年1月のIEA-FPCCに提出される予定である。今後、3年間で要素技術確証を実施し、さらに3年間の技術実証へ移行し、大電流ビーム及び液体リチウム流の連続運転等の実証を行い、IFMIF建設に備える予定である。
N.P.Taylor*; 池田 裕二郎; Bartels, H.-W.*; G.Cambi*; D.G.Ceprage*; E.T.Cheng*; R.A.Forrest*; H.Iida*; H.Y.Khater*; 前川 藤夫; et al.
Fusion Engineering and Design, 45(1), p.75 - 88, 1999/00
被引用回数：8 パーセンタイル：53.62(Nuclear Science & Technology)ITER等のD-T核融合炉の冷却材喪失事故時には、14-MeV中性子によって放射化した材料中に生じる崩壊熱が温度上昇による事故拡大の原因となる。このため、ITERの安全解析で使われる崩壊熱計算コード及び核データライブラリは高精度であることが要求される。そこで、原研FNSで行われたITER関連材料に関する崩壊熱測定実験の結果をもとに、各国で使われているさまざまな崩壊熱計算コード及びライブラリの精度検証のための国際ベンチマークを行った。その結果、放射化断面積ライブラリFENDL/A-2を用いた場合、ITERの事故解析で重要な時間範囲において各計算コードとも実験値と良く一致する崩壊熱を与えることがわかった。
西谷 健夫; 石塚 悦男; 角田 恒巳; 佐川 尚司; 大山 幸夫; 飯田 敏行*; 杉江 達夫; 野田 健治; 河村 弘; 河西 敏
Fusion Engineering and Design, 42, p.443 - 448, 1998/00
被引用回数：22 パーセンタイル：83.22(Nuclear Science & Technology)日本のホームチームが現在実施しているITER計測機器要素の照射試験において、今までに得られた結果を報告する。セラミックス絶縁材については、14MeVの中性子による放射線誘起伝導(RIC)の変化をFNSで測定した。また窓材の放射線誘起発光の絶対測定をFNSで行うと共に、JMTRにおいて窓材の透過率変化の測定を行った。更にモリブデン製の反射鏡の照射試験をJMTRにおいて実施した。その結果反射率の変化はみられなかった。JT-60タイプのボロメータの照射試験を
Co照射の下で行ったが、100MGyの照射量まで正常に動作することが確認できた。
C production cross sections for 14.7-MeV neutrons on 
O and 
OY.M.Verzilov*; 池田 裕二郎; 前川 藤夫; 大山 幸夫; D.L.Smith*
Nuclear Science and Engineering, 129(1), p.81 - 87, 1998/00
被引用回数：1 パーセンタイル：15.03(Nuclear Science & Technology)中性子エネルギ14.7MeVでのO(n,
)C、O(n,n')C、O(n,t)
N及びO(n,t)Nの断面積を強力D-T中性子源FNSを用いて世界で初めて測定した。O及びOを同位体濃縮した水を試料としてD-T中性子照射後に生成した
H(トリチウム)及びCの放射能を液体シンチレーション計数法で測定した。照射中及びシンチレーション試料作成時のCの損失について定量的に評価した。
Nb(n,2n)
Nb反応断面積を基準として求めた各反応断面積は、18.0
3.3、35.46.5、0.820.15及び26.84.9mbであった。今回得られた新たな測定データに基づき原子番号が10以下の軽核を対象とした(n,)及び(n,t)反応の14MeV領域での系統性について検討した結果、明確な原子番号依存性が存在することが明らかになった。また、最近の放射化断面積ライブラリーの評価値と比較した結果、評価の過大並びに過小が著しいことが示された。
岩田 忠夫*; 岩瀬 彰宏
JAERI-Research 97-073, 45 Pages, 1997/10
JAERI-Research-97-073.pdf:1.55MB
本報告は、核融合炉14MeV中性子による材料の照射損傷を既存の放射線源を利用した照射実験から予測するために、いわゆる照射損傷の相互比較の物理的枠組を構築することを目的としている。我々は、照射イオンの種類とエネルギーを大巾に変えて極低温イオン照射実験を行い、欧米での極低温電子線、中性子照射実験の結果も合わせて、この相互比較の物理的枠組の構築に成功した。照射粒子が異なると、反跳原子(PKA)エネルギースペクトルが異なるが、その結果生成される照射損傷を特徴づけるパラメータとしてPKAメディアンエネルギーという量を定義した。従来行われてきた照射損傷のDPA評価から出発する場合、照射粒子の相違によるDPA評価からのずれが、このPKAメディアンエネルギーを尺度として統一的に記述できる。
大山 幸夫; 小迫 和明*; 野田 健治
JAERI-Research 97-065, 84 Pages, 1997/10
JAERI-Research-97-065.pdf:2.25MB
核融合実証炉、DEMO炉へ向けての材料開発においてはD-T中性子に耐照射性のある材料の開発は構造安全の観点からの必須である。このためにいくつかの低放射化材料が提案されている。しかし、DT中性子照射施設が無いために照射実験データが無く、このような施設が強く望まれている。国際的な合意に基づきIEAの下で国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動(CDA)が行われた。その中でIFMIFに関する中性子工学的解析が日米欧の3極で行われた。本報告は日本の貢献として線源項、入射ビーム角及びビーム形状の最適化、照射モジュール内でのdpa、He生成、核発熱について述べる。また、線源項の不確定さが結果に及ぼす影響について調べた。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*
JAERI-Research 97-042, 87 Pages, 1997/06
JAERI-Research-97-042.pdf:2.38MB
熱核融合炉のプラズマ診断計測システムで問題となる窓の放射線照射による発光雑音を評価するために、14MeV中性子発生装置を利用して、中性子照射中の窓材料からの発光を光ファイバとフォトンカウンティング装置によって測定する実験システムを製作し、サファイア、高純度石英ガラス、石英単結晶からの発光スペクトルと強度を測定した。全ての試料において、発光強度は10~10
n/cm/s領域の中性子強度にほぼ比例していた。14MeV中性子照射実験でのサファイアの発光効率は、Fセンター発光が2200700photons/MeVであり、F
センターによる発光は、Fセンターに比べて2桁近く小さい強度であった。高純度石英ガラスでは、450nm付近に酸素空孔での励起子による発光が観測され、可視域での14MeV中性子誘起による発光効率は53photons/MeVで、線による発光効率13550photons/MeVに比べて3~4%の値であった。また、石英単結晶では、さらに650nm付近の発光が観測され、その発光効率は、144photons/MeVであった。
A.V.Krasilnikov*; 金子 純一; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 磯部 光隆*
Review of Scientific Instruments, 68(4), p.1720 - 1724, 1997/04
被引用回数：40 パーセンタイル：89.63(Instruments & Instrumentation)本論文は、A.V.Krasilnikov氏が原研招聘制度により、原研滞在中に行った研究の一部である。天然ダイヤモンド検出器は、放射線に強い半導体検出器であり、ITERにおけるイオン温度測定用中性子スペクトロメータの有力な候補である。この検出器をJT-60に取り付け、トリトン燃焼によるDT中性子の測定を行う前に、FNS(核融合中性子源)を使用して、天然ダイヤモンド検出器の特性測定を行った。その結果、ダイヤモンド検出器としては世界最高の1.95%(14MeVにおいて)のエネルギー分解能を確認した。この値はITER用中性子スペクトロメータの目標エネルギー分解能2%を満たしており、ITERへの応用に明るい見通しを与えた。
西谷 健夫; 河西 敏; 井口 哲夫*; 高田 英次*; 海老沢 克之*; 北 好夫*
Review of Scientific Instruments, 68(1), p.565 - 568, 1997/01
被引用回数：5 パーセンタイル：46.16(Instruments & Instrumentation)現在広く使用されているイオン温度測定法である荷電交換分光法(CXRS)は、ITERでは、計測用中性粒子ビームがプラズマ中心部まで到達することができないため、使用が難しい。中性子スペクトルのドップラー巾からイオン温度を測定する方法は、ITERにおける最も有効な測定法と考えられている。ここでは反跳陽子法に基づく中性子スペクトロメータを開発し、それを用いた径方向中性子スペクトロメータアレイの設計を行った。このスペクトロメータは、ポリエチレン薄膜から散乱される陽子をマイクロチャンネルコリメータを介して半導体検出器で測定するもので、14MeV中性子に対し、2.5%のエネルギー分解能が得られた。
西谷 健夫; 磯部 光孝*; G.A.Wurden*; R.E.Chrien*; 飛田 健次; 草間 義紀; 原野 英樹*
Fusion Engineering and Design, 34-35, p.563 - 566, 1997/00
被引用回数：19 パーセンタイル：79.94(Nuclear Science & Technology)ロスアラモス研との協同研究により、シンチレーションファイバーを利用した14MeV中性子検出器を開発し、JT-60Uの重水素プラズマ中で発生したトリトンの燃料で二次的に放出される14MeV中性子の測定を行った。NBI実験時の14MeV中性子強度の時間変化を、古典的減速理論に基づいて解析することにより、高速トリトンの拡散係数を0.05~0.15m/sと評価した。またその値は、トロイダルリップル率に伴って増加することを示した。またICRF加熱時に発生するTAE不安定性では、周辺部の高速トリトンが損失することが観測された。
池田 裕二郎; D.L.Smith*
Fusion Technology, 30(3(PT.2B)), p.1190 - 1196, 1996/12
D-T中性子による核融合炉構成材の放射化の問題は、炉停止後の線量、崩壊熱、放射性廃棄物評価で基本的であり、特に長寿命放射性核種生成は長期に渡る廃棄物処理のシナリオ作成上重要である。IAEA-CRPとして過去5年間の活動として放射化断面積の精度が飛躍的に向上した。本論文は、関連する断面積の測定に係わる技術的な取組みとこれまで世界各国の主要な専門家によって得られた実験データの現状をレビューするとともに、特に重要な14MeV中性子放射化断面積測定で中心的な貢献をした原研FNSにおける成果を中心に紹介する。本論文は、上記会議の特別セッション「核融合炉のための核データ」の招待講演として発表するものである。
