モニタリング機器の放射線影響に関する検討

中山 雅; 棚井 憲治

JAEA-Review 2019-032, 32 Pages, 2020/02

JAEA-Review-2019-032.pdf:1.84MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるモニタリングには、施工上の品質を確認するためのモニタリング、人工バリアの状態把握や処分施設周辺部における地質環境条件に関するモニタリング、建設・操業・閉鎖の各作業を安全かつ確実に進めるための作業安全のモニタリング、処分場敷地周辺部の環境に関するモニタリングなどの種々のモニタリングが挙げられる。これらのモニタリングのうち人工バリアが設計で想定した状態を逸脱することなく性能が発揮されていることを確認し評価するための人工バリアの状態把握に関わるモニタリングに関しては、国際共同研究としてその考え方や具体的な方法等について検討が進められている。このようなモニタリング機器が置かれる環境条件には、温度, 湿度, 圧力, 放射線や水質などがあり、地質環境や埋設深度、埋設する廃棄物の種類によって変動するため、モニタリング機器の検討を行う際には、環境条件を考慮した整理が必要である。そこで、人工バリアの状態を把握する際、緩衝材やオーバーパック表面、あるいはその周囲に設置されるモニタリング機器がオーバーパックから放出される放射線に曝されることから、ここではこれらモニタリング機器の放射線による影響について、代表的なセンサーに用いられている材料の耐放射線性と解析により求めた緩衝材中の吸収線量との比較を行った結果、モニタリング機器の使用寿命に影響を及ぼす線量ではないことが推定された。しかしながら電子部品を内蔵するモニタリング機器については、照射試験により信頼できるデータの取得の可能性について検証することが必要である。

Mechanical properties of small size specimens of F82H steel

若井 栄一; 大塚 英男*; 松川 真吾; 古谷 一幸*; 谷川 博康; 岡 桂一朗*; 大貫 惣明*; 山本 敏雄*; 高田 文樹; 實川 資朗

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1077 - 1084, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.08.072

微小試験片の試験技術は核融合炉材料の強度特性を調べるために発展しているが、これは特に、IFMIFでは照射スペースが小さくならざるを得ないことに由来している。本研究ではF82H鋼を用いて微小な曲げ試験片(ノッチ部に疲労予亀裂入)であるt/2の1/3PCCVN(pre-cracked Charpy V-Notch)とDFMB(deformation and fracture mini bend)を作製し、これらの曲げ試験片の靭性を評価するための新しい試験装置の開発について紹介する。本装置は約-180Cから300Cまでの範囲で、変位量を高精度に制御して試験できるように設計した。また、室温でこれらの試験片を用いて静的破壊靭性試験を行い、大きめのサイズを持つ0.18DCT試験片の試験結果との比較を行った。加えて、t/2-CVNと1/3CVN及びt/2-1/3CVN片を用いて、衝撃試験によって得られた吸収エネルギーの温度変化から延性脆性遷移温度(DBTT)を評価し、t/2-1/3CVNのDBTTは大きい試験片の場合より約30C低くなる結果を得た。他方、微小引張り試験やスモールパンチ試験による強度とDBTT等の評価も同様に進めた。

Effects of helium production and heat treatment on neutron irradiation hardening of F82H steels irradiated with neutrons

若井 栄一; 田口 富嗣; 山本 敏雄*; 富田 英樹*; 高田 文樹; 實川 資朗

Materials Transactions, 46(3), p.481 - 486, 2005/03

https://doi.org/10.2320/matertrans.46.481

F82H鋼の照射硬化に関するヘリウム生成量依存性を照射温度の関数として調べた。照射量は約2dpaである。本研究に用いた試料はアイソトープ調整したボロン、すなわちB, B及びBとBを50%ずつ混合させた3種類をそれぞれ60wtppm添加したものである。照射によって生成されたヘリウム量は約15から330appmであった。照射後、引張り試験を行った結果、いずれの照射温度においても照射硬化が生じたが、B添加による硬化の増加は300C照射材のみでわずかに生じたが、150C照射材では観察されなかった。B添加による硬化の促進効果は照射温度に依存して生じると考えられる。他方、焼もどし時間に対する照射硬化の変化は、150Cで2dpa照射したF82H鋼の引張り特性から解析し、照射による硬化量は焼き戻し時間と温度の増加に伴って増加することがわかった。また、延性脆性遷移温度と降伏応力の照射による変化を解析した結果、照射後のF82H鋼の強度特性は照射前に行う焼き戻し時間や温度の調整によってその性能を向上させることができることがわかった。

Hydrogen migration in electron irradiated Pd based dilute alloys around the 50 K anomaly

山川 浩二*; 知見 康弘; 石川 法人; 岩瀬 彰宏*

Journal of Alloys and Compounds, 370(1-2), p.211 - 216, 2004/05

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2003.09.037

Pd系希薄合金(Pd-1at.% Fe-H及びPd-1at.% Ag-H)における水素の移動について、50K付近の電気抵抗測定により調べた。0.5MeV電子線を15K以下で照射することにより不規則化した水素原子は、試料の昇温中に原子移動により規則化した。このときの電気抵抗の回復曲線には、電子線照射した試料では2つのサブステージが、急冷した試料では1つのステージのみが見られた。各ステージでの水素の移動エネルギーは、規則化に起因する電気抵抗変化をクロスカット法で解析することにより得られた。低温ステージでの移動エネルギーは高温ステージよりも小さく、高温ステージでの値は急冷の場合と同程度であった。Pd系合金に関して、照射による水素原子の不規則化と急冷によるものとの違いについて議論する。

JAERI Tandem annual report 2002; April 1, 2002 - March 31, 2003

物質科学研究部

JAERI-Review 2003-028, 173 Pages, 2003/11

JAERI-Review-2003-028.pdf:8.28MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で、2002年4月1日から2003年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転状況及び開発(2)原子核構造(3)原子核反応(4)核化学(5)原子核理論(6)原子分子物理及び固体物理(7)材料の照射効果の7部門にまたがる54編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

Irradiation effects on MgB bulk samples and formation of columner defects on high-Tc supercoductor

岡安 悟; 笹瀬 雅人; 北條 喜一; 知見 康弘; 岩瀬 彰宏; 池田 博*; 吉崎 亮造*; 神原 正*; 佐藤 浩行*; 浜谷 祐多郎*; et al.

Physica C, 382(1), p.104 - 107, 2002/10

https://doi.org/10.1016/S0921-4534(02)01206-6

新超伝導物質MgBの超伝導特性を改善するために照射効果を調べた。電子線照射は焼結体試料の粒界結合を損なうため、超伝導特性は悪くなる。一方、高エネルギー重イオン照射は、臨界電流密度ならびに不可逆磁場を改善する。また、高温超伝導体における円柱状欠陥生成メカニズムについて熱スパイクモデルを改良したTime-dependent Line Sourceモデルを適用して解析した。その結果、高速イオンが電子系に与えるエネルギーSeのうち1/4~1/3の値しか円柱状欠陥生成に寄与していないことがわかった。

Irradiation effects on plasma diagnostic components, 2

西谷 健夫; 四竈 樹男*; 杉江 達夫; 河西 敏; 石塚 悦男; 河村 弘; 角田 恒巳; 八木 敏明; 田中 茂; 鳴井 實*; et al.

JAERI-Research 2002-007, 149 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-007.pdf:8.08MB

ITER工学R&Dの一環として計測機器要素の照射試験を核分裂中性子,線,14-MeV中性子を用いて実施した。14-MeV中性子及びCo-60線照射下におけるKU-1溶融石英の紫外域透過率を測定したところ、200-300nmの波長域に著しい透過損失が生じることがわかった。5種類のITER共通資料の光ファイバーをJMTR及びCo-60線で照射試験を行った。KS-4V,KU-H2G及びフッ素添加ファイバーは極めて高い耐放射線性を示し、ITERの真空容器外側付近まで導入できる見通しを得た。マイカ薄膜ボロメータを0.1dpaまでJMTRで照射した。第1照射サイクルの停止時にボロメータの断線が発生し、金を蒸着した抵抗体は、ITERにおいて問題であることを示した。磁気プローブもJMTRで照射試験を行った。磁気プローブに長時間デジタル積分器を接続したところ、1000sに対し、10-40 mVsのドリフトが観測されたが、照射誘起起電力ばかりでなく、積分器自体のドリフトによる発生したと考えられる。1000sの積分時間に対し、ドリフトを0.5 mVs以下に抑えうる、ITER仕様の磁気プロープをMIケーブルを用いて製作できる見通しが得られた。

Impact of irradiation effects on design solutions for ITER diagnostics

山本 新; 四竈 樹男*; Belyakov, V.*; Farnum, E.*; Hodgson, E. R.*; 西谷 健夫; Orlinski, D.*; Zinkle, S.*; 河西 敏; Stott, P.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 283-287(1), p.60 - 69, 2000/12

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00157-4

ITER国際熱核融合実験炉の計測機器要素のうちで高放射線環境下で使用が予想されるセラミック絶縁材,窓材,光ファイバー,鏡材,線材、そして、磁気プローブ,ボロメータなどの諸特性(電気,光,熱,機械特性など)に与える放射線の影響が、日,米,欧,露の4極により、ITERのR&Dタスク協定に基づいて実験的に調べられた。現在、それらのデータを用いて、計測機器の性能評価,放射線遮蔽を含む計測機器設計作業及び保守シナリオ検討などを十分に行える段階に達している。この講演においては、ITERのEDA工学設計活動を通じてなされた計測要素に対する照射効果の研究に関連する活動及び成果をレビューする。そのレビューを通じて、4極の活動が、中央設計チームを中核とする活動により有機的に結合され、R&D資源の効率化がもたらされたこと、また各々の極の研究内容の深化がもたらされたことを具体的な例を上げて述べる。

TIARA annual report 1998

放射線高度利用センター

JAERI-Review 99-025, p.298 - 0, 1999/10

JAERI-Review-99-025.pdf:23.84MB

本年次報告は、原研イオン照射研究施設で1998年4月1日から1999年3月31日までの間に行われた研究活動の概要をまとめたものである。(1)宇宙用半導体、(2)バイオテクノロジー、(3)放射線化学及び有機材料、(4)無機材料、(5)材料解析、(6)核科学及びラジオアイソトープ製造、(7)マイクロビーム応用、(8)放射線遮蔽、(9)加速器技術の9部門にわたる95編の研究報告に加えて、施設の運転・利用状況、公表された文献、企業・大学等との研究協力関係、研究開発・施設運営組織を収録する。

核融合実験炉用窓材料の14MeV中性子照射実験

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10~10n/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。