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報告書

平成30年度研究炉加速器技術部年報(JRR-3, JRR-4, NSRR, タンデム加速器, RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟の運転、利用及び技術開発)

研究炉加速器技術部

JAEA-Review 2020-074, 105 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-074.pdf:3.72MB

研究炉加速器技術部は、JRR-3 (Japan Research Reactor No.3)、JRR-4 (Japan Research Reactor No.4)、NSRR (Nuclear Safety Research Reactor)の研究炉、タンデム加速器、RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟を運転管理し、それらを利用に供するとともに関連する技術開発を行っている。本年次報告は平成30年度における当部の実施した運転管理、利用、利用技術の高度化、安全管理、国際協力について業務活動をまとめたものである。さらに、論文、口頭発表一覧、官庁許認可及び業務の実施結果一覧を掲載した。

報告書

平成29年度研究炉加速器管理部年報(JRR-3, JRR-4, NSRR,タンデム加速器, RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟の運転、利用及び技術開発)

研究炉加速器技術部

JAEA-Review 2020-073, 113 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-073.pdf:3.87MB

研究炉加速器管理部は、JRR-3 (Japan Research Reactor No.3)、JRR-4 (Japan Research Reactor No.4)、NSRR (Nuclear Safety Research Reactor)の研究炉、タンデム加速器、RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟を運転管理し、それらを利用に供するとともに関連する技術開発を行っている。本年次報告は平成29年度における当部の実施した運転管理、利用、利用技術の高度化、安全管理、国際協力について業務活動をまとめたものである。さらに、論文、口頭発表一覧、官庁許認可及び業務の実施結果一覧を掲載した。

報告書

平成28年度研究炉加速器管理部年報(JRR-3, JRR-4, NSRR,タンデム加速器, RI製造等及びトリチウムプロセス研究棟の運転、利用及び技術開発)

研究炉加速器技術部

JAEA-Review 2020-072, 102 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-072.pdf:3.86MB

研究炉加速器管理部は、JRR-3(Japan Research Reactor No.3)、JRR-4(Japan Research Reactor No.4)、NSRR(Nuclear Safety Research Reactor)の研究炉、タンデム加速器、RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟を運転管理し、それらを利用に供するとともに関連する技術開発を行っている。本年次報告は平成28年度における当部の実施した運転管理、利用、利用技術の高度化、安全管理、国際協力について業務活動をまとめたものである。さらに、論文、口頭発表一覧、官庁許認可及び業務の実施結果一覧を掲載した。

論文

Application of automated particle screening for effective analysis of individual uranium particles by thermal ionization mass spectrometry

江坂 文孝; 鈴木 大輔; 蓬田 匠; 間柄 正明

Analytical Methods, 8(7), p.1543 - 1548, 2016/02

AA2015-0572.pdf:0.66MB

https://doi.org/10.1039/C5AY02841H
 被引用回数：8 パーセンタイル：50.61(Chemistry, Analytical)

原子力施設で採取された環境試料中の個々のウラン粒子の同位体比分析は、施設での未申告原子力活動を検知する上で重要である。本研究では、効率的な分析法の開発を目的として、自動粒子スクリーニングを利用して測定する粒子を選別し、表面電離質量分析法(TIMS)により同位体比分析を行う方法の開発を行った。本法により実際の査察試料を分析した結果、従来法に比べて分子イオンの影響を低減化して個々のウラン粒子の同位体比を決定することが可能なことが示され、本法の有効性が確かめられた。

論文

Isotope-selective dissociation of diatomic molecules by terahertz optical pulses

市原 晃; 松岡 雷士*; 瀬川 悦生*; 横山 啓一

Physical Review A, 91(4), p.043404_1 - 043404_7, 2015/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.91.043404
 被引用回数：13 パーセンタイル：58.58(Optics)

二種類のテラヘルツ光学パルスを用いて二原子分子を気層中で同位体選択的に解離する方法を提案する。この方法ではまず、周波数櫛を形成するテラヘルツパルス列により分子の回転状態を同位体選択的に励起する。そして、回転励起した分子を別の高強度テラヘルツパルスにより解離する。提案した方法の有効性を示すため、塩化リチウム$$^{7}$$Li$$^{35}$$Clと$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clを用いて波束法による計算機シミュレーションを実施した。その結果、基底振動回転状態の$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clの約20%を同位体選択的に解離することができた。この方法はLiCl以外の二原子分子に適用可能であり、更に、回転状態が熱分布を取る分子集団に適用可能であると期待できる。

論文

光周波数コムが拓く長寿命核分裂生成物の精密同位体分離技術;量子ウォークの数理から放射性廃棄物低減技術へ

横山 啓一; 松岡 雷士*

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 56(8), p.525 - 528, 2014/08

https://doi.org/10.3327/jaesjb.56.8_525

長寿命核分裂生成物のセシウムの同位体分離に関する背景と理論、実現性、関西光科学研究所における研究活動内容を紹介する。

論文

High thermo-separation efficiency of $$^{99m}$$Tc from molten $$^{100}$$MoO$$_{3}$$ samples by repeated milking tests

永井 泰樹; 川端 方子; 佐藤 望; 橋本 和幸; 佐伯 秀也; 本石 章司*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(8), p.083201_1 - 083201_4, 2014/07

https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.083201
 被引用回数：10 パーセンタイル：57.84(Physics, Multidisciplinary)

High thermo-separation efficiencies of about 90% and 70% have been obtained for the first time for $$^{rm 99m}$$Tc from molten MoO$$_{3}$$ samples containing $$^{99}$$Mo with thicknesses of 4.0 and 8.8 mm, respectively, by repeated milking tests. $$^{99}$$Mo was produced with $$^{100}$$Mo($$n$$,2$$n$$)$$^{99}$$Mo by using neutrons from $$^{3}$$H($$d$$,$$n$$)$$^{4}$$He. The thermo-separation efficiency was determined by measuring the 141 keV $$gamma$$-ray yield of $$^{rm 99m}$$Tc within the molten MoO$$_{3}$$ samples with a radiation detector as a function of the furnace temperature and time. The diffusion coefficients of $$^{rm 99m}$$Tc in the molten MoO$$_{3}$$ samples were estimated in order to help understand the $$^{rm 99m}$$Tc release mechanism. The present result solves a long-standing problem of decreasing the separation efficiency of $$^{rm 99m}$$Tc from MoO$$_{3}$$ while increasing the sample mass or repeating sublimation in thermo-separation, and will bring a major breakthrough to obtain high-quality $$^{rm 99m}$$Tc from MoO$$_{3}$$ irradiated by accelerator-neutrons (protons) or reactor-neutrons.

論文

Study on the etching conditions of polycarbonate detectors for particle analysis of safeguards environmental samples

井口 一成; 江坂 木の実; Lee, C. G.; 伊奈川 潤; 江坂 文孝; 小野寺 貴史; 福山 裕康; 鈴木 大輔; 桜井 聡; 渡部 和男; et al.

Radiation Measurements, 40(2-6), p.363 - 366, 2005/11

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2004.12.018
 被引用回数：11 パーセンタイル：59.93(Nuclear Science & Technology)

保障措置環境試料のパーティクル分析において、フィッショントラック法による核分裂性物質を含む粒子の検出法はサブミクロン粒子まで対応できることから特に重要である。演者が開発した方法は、粒子をポリカーボネートフィルタの上に捕集した後、フィルタを溶解,乾燥してフィルム(検出器)にすることで粒子を検出器の中に閉じ込める。熱中性子照射した後、検出器をエッチングすることで粒子を検出する。この方法は操作が簡単であり、粒子を容易に高感度で検出することができる。しかし、エッチングにより、フィルムの表面近傍に存在している粒子が脱落する可能性があるので、適切なエッチング条件を決めることは重要である。今回は、エッチング時間とウランの濃縮度の関係を調べた結果、高濃縮度ほどエッチング時間を短くする必要があることがわかった。

論文

R&D on safeguards environmental sample analysis at JAERI

桜井 聡; 間柄 正明; 臼田 重和; 渡部 和男; 江坂 文孝; 平山 文夫; Lee, C. G.; 安田 健一郎; 河野 信昭; 伊奈川 潤; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

IAEAが保障措置の強化策として導入した環境試料分析に対応するため、原研はクリーンルーム施設である高度環境分析研究棟を建設し、極微量核物質の分析技術の開発を進めてきた。2003年までに基本的な技術を開発し、バルク,パーティクル分析双方についてIAEAのネットワーク分析所として認定された。その後、原研は第2期計画として分析技術の高度化開発に取り組んでいる。これまでに、ウラン不純物含有量の少ないスワイプ素材や効果的な粒子回収法などを開発しており、これらは技術的側面からIAEA保障措置制度の強化に貢献している。

論文

原子ビーム状に蒸発させた放射化金属廃棄物の分留特性の数値解析

赤岡 克昭; 丸山 庸一郎

日本原子力学会和文論文誌, 4(2), p.127 - 134, 2005/06

https://doi.org/10.3327/taesj2002.4.127

動力試験炉(JPDR)の放射化金属廃棄物のうち、ASTM A302Bを母材とする圧力容器とSUS304を母材とする炉内構造物について分留特性について、ラングミュアの方程式とヘンリーの法則を組合せることにより、廃棄物の蒸発速度の数値解析を行った。その結果、いずれの場合も$$^{152}$$Eu, $$^{154}$$Eu, $$^{14}$$Cと$$^{94}$$Nbについては、分留によってクリアランスレベル以下に減量できると計算された。また、ASTM A302Bについては、77年の冷却期間の後、 $$^{54}$$Mn, $$^{55}$$Fe, $$^{60}$$Co, $$^{59}$$Niと$$^{63}$$Niについてもクリアランスレベルを満足することがわかった。一方、SUS304の場合は、クリアランスレベルを満足させるためには$$^{59}$$Niと$$^{63}$$Niを同位体分離を用いて除去する必要があることがわかった。

論文

Silicon isotope separation utilizing infrared multiphoton dissociation of Si$$_{2}$$F$$_{6}$$ irradiated with two-frequency CO$$_{2}$$ laser lights

横山 淳; 大場 弘則; 橋本 雅史; 勝又 啓一; 赤木 浩; 石井 武*; 大家 暁雄*; 荒井 重義*

Applied Physics B, 79(7), p.883 - 889, 2004/11

https://doi.org/10.1007/s00340-004-1642-z
 被引用回数：9 パーセンタイル：42.05(Optics)

シリコン同位体分離を2振動数CO$$_{2}$$レーザー光照射によるSi$$_{2}$$F$$_{6}$$の赤外多光子解離を利用して行った。2振動数光照射により高い分離係数を維持したまま分離効率を向上させることができた。例えば、966.23cm$$^{-1}$$(0.089J/cm$$^{2}$$)と954.55cm$$^{-1}$$(0.92J/cm$$^{2}$$)の光を100パルス同時に照射し、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を40%分解させることで$$^{28}$$Si同位体純度99.4%のSi$$_{2}$$F$$_{6}$$が得られた。一方、954.55cm$$^{-1}$$の光(0.92J/cm$$^{2}$$)のみでは同位体純度99.0%のSi$$_{2}$$F$$_{6}$$を得るのに1000パルスの照射が必要であった。$$^{29}$$Siと$$^{30}$$Siの1パルス照射あたりの分離係数は、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$圧の増加に伴って増大した。この圧力効果の原因について周囲の気体との衝突による回転及び振動緩和の観点から議論した。

報告書

放射化金属廃棄物の分留特性の数値解析

赤岡 克昭; 丸山 庸一郎

JAERI-Research 2004-012, 12 Pages, 2004/08

JAERI-Research-2004-012.pdf:3.52MB

おもにステンレスから構成されるJPDR金属廃棄物を対象に0$$sim$$2500$$^{circ}$$Cまで200$$^{circ}$$C/hで昇温する場合の分留特性の数値解析を行った。解析モデルはHenryの法則をLangmuirの式に適用しRunge-Kutta法を用いて解析した。その結果、$$^{152,154}$$Eu及び$$^{14}$$C, $$^{94}$$Nbは分留によって除去できることが示された。$$^{54}$$Mn及び$$^{55}$$Feについては、30年程度の冷却によって放射能をクリアランスレベル以下に低減できる。したがって、$$^{59,63}$$Niと$$^{60}$$Coをレーザーによって除去することにより、放射化金属の廃棄物量を1/100以下にできる可能性があることが明らかになった。

報告書

金属元素の蒸留の研究; ジュラルミンの元素分別

赤岡 克昭; 丸山 庸一郎

JAERI-Research 2003-022, 16 Pages, 2003/10

JAERI-Research-2003-022.pdf:1.56MB

超々ジュラルミン(アルミニウム合金7075:Al-5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.25Cr)の蒸留特性の測定と数値解析を行った。実験では378.7mgのジュラルミンを抵抗加熱蒸発装置により200$$^{circ}$$C/hourの昇温速度で1500$$^{circ}$$Cまで加熱し、蒸発させ、四重極質量分析計でイオン電流を記録することにより蒸発特性を測定した。シミュレーションはRaoultの法則をLangmuirの式に適用し、Runge-Kutta法を用いて解析した。その結果、蒸留の特性は実験とシミュレーションがよく一致し、蒸留によりジュラルミンをAl, Cu, CrとZn, Mgの2つの群に分離できることを明らかにした。これらの結果、蒸留による元素分別を用いた放射性廃棄物の減量が可能であることを示された。

論文

$$gamma$$-ray spectroscopy for neutron-rich A$$approx$$160-170 nuclei; The $$beta^{-}$$ decay of $$^{159}$$Pm, $$^{160-162}$$Sm, $$^{162}$$Eu, $$^{164-166}$$Gd, and $$^{166-168}$$Tb

浅井 雅人; 市川 進一; 塚田 和明; 長 明彦; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 小島 康明*; 柴田 理尋*

Fission and Properties of Neutron-Rich Nuclei; Proceedings of 3rd International Conference, p.227 - 232, 2003/10

陽子誘起核分裂で生成する質量数160-170領域の中性子過剰核をオンライン同位体分離装置を用いて質量分離し、$$beta$$崩壊$$gamma$$線核分光の手法により核構造を研究した。$$^{159}$$Pm,$$^{161,162}$$Sm,$$^{165,166}$$Gdの観測に初めて成功し半減期を決定するとともに、娘核のエネルギー準位を明らかにした。また$$^{162}$$Eu,$$^{164}$$Gdの崩壊$$gamma$$線の測定にも成功し、その結果から$$^{162}$$Euの基底状態のスピンが5あるいは6であると推定された。

論文

飛行時間型質量分析計への画像検出法導入による同位体比測定におけるダイナミックレンジの向上

片山 淳; 古川 勝敏; 渡部 和男

分析化学, 52(6), p.461 - 467, 2003/06

https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.52.461
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Analytical)

飛行時間形質量分析計(TOFMS)を用いた元素の同位体比測定におけるダイナミックレンジの拡大を目指し、イオンの画像検出法の導入を検討した。TOFMSのイオン検出器として位置検出型の蛍光板つきマイクロチャンネルプレート(MCP)を使用し、イオンを光としてカメラで計測した。レーザー共鳴イオン化したイオンビームが質量弁別された後、時間依存の電場へ入射させてMCP上に掃引した。CCDカメラで記録した光点群を解析し質量スペクトルを得た。開発した方法をカルシウムの同位体比測定に適用し、5桁以上のダイナミックレンジが得られた。

報告書

国際原子力総合技術センターの活動; 平成13年度

国際原子力総合技術センター

JAERI-Review 2003-003, 81 Pages, 2003/05

JAERI-Review-2003-003.pdf:3.48MB

本報告書は、日本原子力研究所国際原子力総合技術センターの平成13年度の業務概要をまとめたものである。東京研修センター及び東海研修センターにおいて実施した研修並びに技術交流推進室が実施した業務の内容を中心に、研修のための技術開発や運営管理などについて述べた。両研修センターでは、年度当初に計画した国内及び国外向けの研修をおおむね予定どおりに実施したのに加え、臨界事故後の法改正に関連して国の要請により実施した原子力専門官研修も第3回目を迎えた。また、12年度より開始した原子力保安検査官研修及び原子力特別防災研修も2年目を迎えた。本年度の修了者の合計は1,310名であった。発足後6年目を迎えた技術交流推進室では、アジア・太平洋原子力技術交流にかかわる業務及び国際研修にかかわる計画立案等を進めるとともに、第3回アジア地域原子力人材養成ワークショップを開催した。これらの活動のほかに、研修内容の改善に資するための技術開発や関連研究も進めており、着実な成果を上げている。

報告書

黒鉛減速炉における中性子照射黒鉛の炭素14(共同研究)

藤井 貴美夫; 松尾 秀人*

JAERI-Review 2002-034, 44 Pages, 2002/12

JAERI-Review-2002-034.pdf:3.34MB

日本原子力発電(株)東海発電所などの黒鉛減速ガス冷却炉では多量の黒鉛材料が減速材や反射材として使用されている。この種の原子炉の廃止措置にあたっては運転期間中に炉心黒鉛材料中に生成した半減期の極めて長い炭素14の濃度を把握し、必要であれば、その濃度を低減する技術を開発することが、処理処分の観点から重要な課題の一つとされている。東海発電所は平成10年3月に営業運転を終了し、廃止措置のための種々の検討が行われている。照射黒鉛の取り扱い技術の開発は重要な検討課題の一つであり、中でも炉心黒鉛を処分するためには炭素14の濃度が問題となることが指摘されている。この問題を解決するための研究の一環として炭素14に関連する文献調査を行った。本報告書は炭素14の挙動や分離技術を主として調査した公開文献の概要を整理したものである。また、本文中で述べていない関連文献は、付録として調査文献リストを掲載した。

報告書

Proceedings of the Workshop on Applications of IRFEL and Nuclear Isomers; Septemper 28, 2001, JAERI, Tokai, Japan

山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行

JAERI-Conf 2002-007, 54 Pages, 2002/08

JAERI-Conf-2002-007.pdf:5.32MB

「赤外FEL応用・核異性体」ワークショップは、2001年9月28日(金)原研東海研究所情報交流棟にて開催された。午前中のセッションではレーザーコンプトン$$gamma$$線,T3レーザー等による$$gamma$$線を用いた光核物理,天体核物理などのトピック6件の発表が行われた。また、午後のセッションでは 自由電子レーザー(FEL)応用としてダイオキシン類の分解,同位体分離,赤外励起分光,筋肉へのレーザー照射及び単層カーボンナノチューブやナノホーン等、7件の発表が行われた。招待講演として、極端に強いレーザー電場における分子の挙動に関する発表があった。参加総数は約50名で、講演は同時に木津(関西研究所)にもTV中継された。

論文

Numerical estimation method of the hydrogen isotope inventory in the hydrogen isotope separation system for fusion reactor

岩井 保則; 山西 敏彦; 中村 博文; 磯部 兼嗣; 西 正孝; Willms, R. S.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(6), p.661 - 669, 2002/06

https://doi.org/10.3327/jnst.39.661
 被引用回数：14 パーセンタイル：65.6(Nuclear Science & Technology)

ITERの燃料循環システムでは、水素同位体分離システム(ISS)を構成する深冷蒸留塔内にトリチウムの大部分が滞留することが予想されている。そのため、高い精度を有するISS内水素同位体滞留量解析評価手法が安全確保の観点から強く求められている。ISS内のインベントリー評価手法の確立のために日米協力のもと、ロスアラモス研究所トリチウムシステム試験施設の有するITER規模の深冷蒸留塔を用いた実験を計画し実施した。この結果を評価し、今回提案した数値解析評価手法により深冷蒸留塔内の水素同位体滞留量を精度よく評価できることを確認し、本手法がITER規模の深冷蒸留塔に有効であることを明らかとした。本手法の精度は塔内の濃度分布に依存せず、特に重水素の液ホールドアップ率は塔の形状の違いにほとんど影響されないことを見いだした。またITER規模の深冷蒸留塔では液の滞留量に対してガスの滞留量も無視できないことを見いだした。

論文

High enrichment of $$^{28}$$Si by infrared multiple photon decomposition of Si$$_{2}$$F$$_{6}$$

横山 淳; 大場 弘則; 柴田 猛順; 河西 俊一*; 杉本 俊一*; 石井 武*; 大家 暁雄*; 宮本 佳樹*; 磯村 昌平*; 荒井 重義*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(4), p.457 - 462, 2002/04

https://doi.org/10.3327/jnst.39.457
 被引用回数：2 パーセンタイル：17.03(Nuclear Science & Technology)

六フッ化ニケイ素(Si$$_{2}$$F$$_{6}$$)の赤外多光子解離を用いたシリコン同位体分離により高濃縮$$^{28}$$Siを得た。TEA炭酸ガスレーザーの10P(8)発振線(954.55cm$$^{-1}$$)の光をセルにつめたSi$$_{2}$$F$$_{6}$$にフルエンス1.0J/cm$$^{2}$$で照射した。その結果、$$^{29}$$Siと$$^{30}$$Siは、生成物であるSiF$$_{4}$$と白色の粉に濃縮し、$$^{28}$$Siは分解しないで残ったSi$$_{2}$$F$$_{6}$$に濃縮した。99.9%濃縮の$$^{28}$$Siは、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を50%分解することにより得られた。また、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を連続的に流し、レーザー照射を行うことで、99.7%濃縮の$$^{28}$$Siを2.5g/hの生成速度で連続的に生成することが出来た。

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