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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。
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。
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。
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2200
700photons/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。
西谷 健夫; Hoek, M.; 原野 英樹*; 磯部 光孝*; 飛田 健次; 草間 義紀; Wurden, G. A.*; Chrien, R. E.*
Plasma Physics and Controlled Fusion, 38(3), p.355 - 364, 1996/03
被引用回数：36 パーセンタイル：73.44(Physics, Fluids & Plasmas)新たに開発したシンチレーションファイバ検出器を使用し、トリトン燃焼の時間変化の測定を行った。NBI停止後の14MeV中性子発生率を古典的減速理論に基づいた計算によって解析した結果、高速トリトンの拡散係数は0.05~0.15m/sであり、かつトロイダルリップル率とともに増加することが解った。またショット平均のトリトン燃焼率は0.3~2%であり、小半径、内寄せプラズマ(高
配価)の方が大きい傾向にあることが解った。
西谷 健夫; 井口 哲夫*; 高田 英二*; 金子 純一; 河西 敏; 的場 徹
Proc., Workshop on Diagnostics for Experimental Thermonuclear Fusion Reactors, 0, p.425 - 434, 1996/00
核融合プラズマから発生する中性子のエネルギースペクトルからイオン温度を測定することは核融合研究の初期から提案されていたが、NBI等の追加熱プラズマでは、中性子のスペクトルが直接イオン温度を反映しないため、現在の大型トカマク実験ではほとんど使用されていない。しかし、自己点火を行うITERでは、現在イオン温度測定の主流となっている荷電交換分光法が、光学部品の放射線損傷等により実現困難なため、中性子スペクトル測定が最も有力なイオン温度測定となっている。講演では、ITERの各極より提案されている中性子スペクトル測定法をレヴューするとともに、日本で設計を進めている、反跳陽子型中性子スペクトル測定装置について紹介する。
大山 幸夫; 中沢 哲也; 野田 健治; 前川 洋
KEK-Proceedings-95-1, 0, p.293 - 302, 1995/06
アルミナ等の絶縁体における照射誘起電気伝導の現象を加速器等で発生する強力な高エネルギー中性子に対する線量測定に応用することの可能性を検討した。高エネルギー中性子による吸収線量はKERMA係数に対応し、中性子反応で生ずるエネルギーと中性子のまま持ち出されるエネルギーの差で計算される。高エネルギーではほとんど電子励起として絶縁体の価電帯電子を伝導帯に励起する。これによって電気伝導度が変化し、照射線量と一定の関係を持つことから線量計への応用が考えられる。FNSで行った14MeV中性子に対するアルミナの照射誘起電気伝導実験の結果からその応用の可能性を検討した。
M.Hoek*; 西谷 健夫; 池田 裕二郎; 森岡 篤彦
Review of Scientific Instruments, 66(1), p.885 - 887, 1995/01
被引用回数：23 パーセンタイル：83.38(Instruments & Instrumentation)DDプラズマにおけるトリトン燃焼率測定のために、気送管を使用した、放射化箔測定装置をJT-60Uに取り付けた。照射端は、計測ポート内に挿入され、プラズマ表面から30~50cmの所に位置しており、5mm厚のポート壁を介して、プラズマを見込んでいる。DDプラズマにおいて、トリトン燃焼による14MeV中性子を選択的に測定するために、10MeV前後にしきい値を有する、Si(n,p)、Al(n,p)、
Cu(n,2n)反応を使用した。2.5MeV中性子に対しては、In(n,n′)(しきい値約0.8MeV)を使用した。トーラス全体の中性子発生量と放射化箔の反応率との関係は、MCNPコードによる中性子モンテカルロ計算で決定した。JT-60Uにおけるトリトン燃焼率は0.5~1%で、古典的減速モデルから予想される値の約1/2であった。
西谷 健夫; M.Hoek*; 原野 英樹*; G.A.Wurden*; R.E.Chrien*; 磯部 光孝*; 飛田 健次; 草間 義紀
22nd European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics,Vol. 19C,Part II, 0, p.2.061 - 2.064, 1995/00
ロスアラモス研究所との協力により、シンチレーションファイバを使用した中性子検出器をJT-60Uに取り付け、DDプラズマ中で、トリトン燃焼により発生する14MeV中性子の時間変化を10msの時間分解能で測定することに成功した。NBI停止後、14MeV中性子強度は指数関数的に減衰し、その時定数は典型的な高p配位において400~500msであり、古典的減速理論に基づく解析を行った結果、拡散係数として~0.05m/sが得られた。講演では、トリトン燃焼に与えるリップル損失の効果及びMHD不安定性の効果についても述べる予定である。
今野 力; 前川 藤夫; 岩井 厚志*; 小迫 和明*; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 前川 洋
JAERI-Tech 94-019, 43 Pages, 1994/10
93 ITER/EDA緊急タスクの一つとして、JA-3(バルク遮蔽実験:第1段階A「SS316とSS316/水実験の予備・本解析と準備」)が認められた。本レポートは、SS316とSS316/水実験の予備解析の結果をまとめたものである。SnコードDOT3.5と断面積セットFUSION-40を用いた解析結果から、SS316実験体系は、直径1.2m、厚さ1.1mの円筒形状で、厚さ0.2mの中性子反射体を付けたものがよいことがわかった。また、SS316/水実験では、SS316と水の非均質構造による遮蔽性能に対する影響は、30mmまでの厚さの水に対しそれほど大きくなかった。更に、実験室の壁で反射した中性子によるバックグランドを低減させるための方法をSnコードDOT-DDと断面積セットDDXLIB3を使って調べた。その結果、厚さ0.1m以上のポリエチレンの追加遮蔽体を設置したものが最も有効であった。これらの予備解析結果を基に、SS316とSS316/水実験のための最終的な実験体系の構成を決定した。
V, 
Co, and 
Zn via the (p,n) sequential reaction processes in titanium, iron, and copper metals associated with 14-MeV neutron irradiation池田 裕二郎; 今野 力; 前川 洋
Nuclear Science and Engineering, 116, p.19 - 27, 1994/01
被引用回数：6 パーセンタイル：52.28(Nuclear Science & Technology)14MeV中性子1次反応で放出される荷電粒子が引き起こす連続的反応過程が長寿命放射性核を生成する場合が有り、核融合炉の誘導放射能評価においてその概念の重要性が指摘されている。実験による概念の妥当性を検証するために、D-T中性子で照射された鉄、銅及びチタンの(n,xp)反応による放出陽子が誘導する(p,n)連続反応に着目し、各々Co,Zn及びVの生成断面積を初めて測定した。実験値は各々4.5,8.9及び2.8
bとなり1次中性子反応断面積に比べ3桁以上小さい値である。実験値の妥当性を評価するために反応過程を考慮した推定計算を行った。その結果、Coでは20%過大評価、Znは40%、Vは4倍各々実験値を過少評価している。結論として、推定計算に用いたデータの不確定性及び近似を考慮する限り、妥当な範囲の値であり、荷電粒子誘導連続反応の概念を実験的に検証したものと言える。
今野 力; 池田 裕二郎; 大石 晃嗣*; 河出 清*; 山本 洋*; 前川 洋
JAERI 1329, 105 Pages, 1993/10
1984年以来,FNSの強力中性子源を用い、13.3から14.9MeVの中性子エネルギーに対する放射化断面積の系統的な測定が行われている。本論文は、1988年から1990年にかけて測定された放射化断面積のデータをまとめたものであり、24元素を対象とし、(n,2n),(n,n),(n,p)及び(n,
)反応に関し、合計89反応断面積データを含んでいる。このうち、9反応の断面積は今回初めて測定されたものである。これまで1点の測定データしかない14の反応についても、広いエネルギー範囲で精度の良いデータが得られた。実験手法及びデータ処理の方法については、前回の報告書の時とほぼ同様である。今回測定された実験値は、文献値及びJENDL-3やENDF/B-V,-VIの評価値と比較検討された。また、FNSだけの測定値を基にして、(n,2n),(n,p),(n,np)及び(n,)反応のシステマティックスについても概観した。
中島 宏; 田中 俊一; 鈴木 友雄
Fusion Technology, 16, p.365 - 376, 1989/11
核融合炉の中性粒子入射装置容器を模擬した大きな空洞に入射した14MeV中性子の挙動について、実験とその解析を行った。実験にはNE213検出器と核分裂計数管が用いられ、速中性子スペクトルと熱、熱外中性子反応率空間分布が測定された。解析では、核データとしてENDF/B-IVとJENDLを用い、MCNP-3、DOT3.5、BERMUDA-2DNによる計算手法の、この実験体系に帯する適用性が検討された。
佐川 尚司; 中田 宏勝; 河辺 隆也*; 平山 省一*
JAERI-M 88-012, 32 Pages, 1988/02
核融合炉研究開発は、最近プラズマ物理や超伝導マグネット、加熱技術開発等で急速な進展がみられ、臨界プラズマ試験装置の次の段階として、大型のDT燃焼の実験炉についても本格的な検討が始められている。本報告は、核融合炉工学試験装置におけるテストセクションの利用と中性子束分布について述べたものである。
