Development of delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear safeguards, 2; Designing a compact DGS instrument

Rossi, F.; Abbas, K.*; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Rodriguez, D.; 高橋 時音

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Virtual Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2021/08

The Japan Atomic Energy Agency is developing the Delayed Gamma-ray Spectroscopy (DGS) non-destructive assay technique to quantify the fissile-nuclide content in small samples of mixed nuclear materials. One of our primary goals is to develop a compact and efficient DGS instrument to be easily installable into analytical laboratories. The instrument should include an external neutron source and a gamma-ray detection system along with other supporting systems like sample transfer and neutron monitoring. One of the challenges is to design a compact and efficient moderator for commercial neutron sources (e.g. neutron generators or sealed radioactive sources) that emit neutrons with high energy. However, to be able to enhance the gamma-ray signal from fissile materials, thermal neutrons are best due to their higher fission cross-sections. The choice of viable neutron source (neutron spectrum and strength) depends on several considerations (e.g. sample type and interrogation pattern), but also affect the gamma-ray measurement and the consequence analysis. In this work, we will first describe the evaluation results of our Delayed Gamma-ray Test Spectrometer using a Cf source (DGTS-C) from the first experiment carried out in PERLA in collaboration with the European Commission, Joint Research Centre. In association, we will describe how it provided guidance for our demonstration irradiator. Further, we will present our final moderator design concept for a deuterium-deuterium (D-D) neutron generator and present the latest results of data-model comparisons, including those with our PUNITA results. This work is supported by the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT) under the subsidy for the "promotion for strengthening nuclear security and the like". This work was done under the agreement between JAEA and EURATOM in the field of nuclear material safeguards research and development.

JAEA-JRC collaborative development of delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear material evaluation, 3; Fissile mass estimation with uranium samples

Rossi, F.; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Rodriguez, D.; 高橋 時音; Abbas, K.*; Bogucarska, T.*; Crochemore, J.-M.*; Pedersen, B.*; Varasano, G.*

61st Annual Meeting of the Institute of Nuclear Materials Management (INMM 2020), Vol.2, p.907 - 911, 2021/00

Delayed Gamma-ray Spectroscopy (DGS) is a nondestructive assay technique with the capability to quantify the fissile composition of small nuclear material samples from reprocessing plants. In recent years, the Japan Atomic Energy Agency in collaboration with the Joint Research Centre performed several experiments using uranium and plutonium standard samples. In this paper, we present some of our recent experiment results showing the feasibility of DGS for fissile mass estimation. In particular, we interrogate uranium samples of different enrichment and we are showing that we were able to qualify significant peaks even for a depleted uranium sample above 2.7 MeV. Applying correction factors for neutron self-shielding and gamma self-absorption, we obtained a mass linear correlation when considering total integrated counts above 3.3 MeV as well as specific individual peak counts. This work is supported by the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT) under the subsidy for the "promotion for strengthening nuclear security and the like". This work was done under the agreement between JAEA and EURATOM in the field of nuclear material safeguards research and development.

難分析長寿命核種分析のための波長安定化レーザーの開発,1; リトロー型外部共振器半導体レーザーの製作

宮部 昌文; 小田 晃一*; 大場 正規; 加藤 政明; 若井田 育夫; 渡部 和男

JAERI-Tech 2004-064, 33 Pages, 2004/10

JAERI-Tech-2004-064.pdf:1.89MB

多くの難分析核種が含まれる放射性廃棄物の分析方法の開発は、廃棄物のクリアランスの制度化に向けて、今後重要になることが予想される。本研究では、こうした難分析核種の分析に多段階共鳴イオン化質量分析法を適用することを目指して、その光源となる波長可変,外部共振器半導体レーザーを設計,製作した。これに半導体の種類や内部構造が異なる、青紫,赤色,赤外の各半導体レーザー素子を組み込み、発振波長や出力パワーの動作電流や動作温度による変化など、レーザーを動作,制御するための基本的な発振特性を調べた。また、回折格子の回折効率や駆動電流の電流補償量などを調整して、安定した単一縦モード発振を得る方法を確立した。これにより、いずれのレーザー素子でも、約100GHzの範囲で、モードホップの無い連続波長掃引を実現した。また、製作したレーザーを用いてネオンやルビジウム,カルシウム原子のドップラーフリー分光を行い、レーザーの発振幅を評価したほか、同位体シフトや超微細構造分裂幅の測定により、本レーザーが分光分析に必要な性能を有することを確認した。

水素負イオンビーム中の不純物測定

奥村 義和; 花田 磨砂也; 小島 啓明; 松田 恭博*; 大原 比呂志

JAERI-M 89-090, 14 Pages, 1989/07

JAERI-M-89-090.pdf:0.8MB

負イオンビーム中に含まれる不純物イオンを、磁場質量分析器と分光器を用いて測定した。体積生成型負イオン源からの水素負イオンビーム中には、O、OH、Oの不純物負イオンがあるが、それらの量は1%以下である。イオン源のプラズマ密度が高くなると、解離が進むためにOHイオンは減少し、Oイオンが増加する。質量分析器をM=200まで掃引したが、金属負イオンは観測されなかった。

Development of an analytical method for nickel isotopes using an automated sample preparation system and ICP-QQQ-MS

Do, V. K.; 北村 清司; 堀田 拓摩; 古瀬 貴広

no journal, , 

ニッケルの多段階化学分離のための自動化装置の適用とICP-QQQ-MSを用いたNi-59の定量化について報告する。ニッケルは従来の分離方法によって、自動化装置で分離した。Ni標準担体について得られた化学回収率は89.8% (RSD=2.9%、n=3)であり、これは手動で得られた回収率87.0% (RSD=2.2%、n=3)と一致した。ICP-QQQ-MSによるNi-59の定量化について調査した。その結果、Ni-59の測定強度は、ニッケルの天然同位体についての強度補正曲線から推定することができた。提案する分析方法は、より迅速で手間がかからず、作業者への放射線被ばくを減らすことが期待できる。