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論文

Determination of $$^{90}$$Sr in highly radioactive aqueous samples via conversion to a kinetically stable 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid complex followed by concentration-separation-fractionation based on capillary electrophoresis-liquid scintillation

大内 和希; 原賀 智子; 廣瀬 和生*; 黒澤 結香*; 佐藤 義行; 渋川 雅美*; 齋藤 伸吾*

Analytica Chimica Acta, 1298, p.342399_1 - 342399_7, 2024/04

https://doi.org/10.1016/j.aca.2024.342399
 被引用回数：0

従来の高線量試料分析法では被ばくリスクが高く、大量の二次放射性廃棄物が発生することから、放射線放出量を低減できる迅速な分析法が強く望まれている。このニーズに取り組むため、我々は液体シンチレーションカウンティングと2点検出によるキャピラリー過渡的等速電気泳動(ctITP)を組み合わせた$$^{90}$$Sr定量法を開発した。これは、1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン-1,4,7,10-テトラ酢酸(DOTA)-$$^{90}$$Sr錯体を1回の操作で分離・分画する方法である。高線量の放射性試料をマイクロリットルレベルで取り扱うことができ、従来のイオン交換法よりも大幅に高速であるこの方法により、実高線量廃棄物中の$$^{90}$$Srを選択的に定量した。ctITPにおける濃縮・分離の成功は、Sr-DOTA錯体が解離不活性であることに起因する。

報告書

$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発(委託研究); 令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 日本分析センター*

JAEA-Review 2023-022, 93 Pages, 2023/12

JAEA-Review-2023-022.pdf:4.7MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究および人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和2年度に採択された研究課題のうち、「$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発」の令和2年度から令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、燃料デブリ・廃棄物中放射性核種の迅速分析の実現を目指し、多重$$gamma$$線検出法などの最新計測システムを整備し、スペクトル定量法(Spectral Determination Method:以下、「SDM法」という。)を開発する。令和4年度の研究においては、令和3年度に引き続き、LSC、シングルスGe、2Dスペクトル(多重$$gamma$$)の測定データを統一的に扱うコードを開発するとともに、40核種のそれぞれの測定におけるスペクトルデータを実測およびシミュレーション計算により求め、統合データベースを整備した。粗化学分離法については、最終的に7分離法-12ステップを経由し、10個のフラクションとすることで、39核種の定量が可能であることがわかった。SDM法はスペクトル分析一般に適用できるため、今後広い分野への応用が期待される。また、SDM法の高精度化のため、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いた複数核種の核種識別法を本研究で対象とする全$$gamma$$核種について対応を行った。

報告書

$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発(委託研究); 令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 日本分析センター*

JAEA-Review 2022-037, 118 Pages, 2023/01

JAEA-Review-2022-037.pdf:6.92MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発」の令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、燃料デブリ・廃棄物中放射性核種の迅速分析の実現を目指し、多重$$gamma$$線検出法などの最新計測システムを整備し、スペクトル定量法(Spectral Determination Method: 以下、「SDM法」という)を開発する。令和3年度の研究においては、令和2年度に引き続き、$$gamma$$線測定装置を整備し、Ge検出器、CeBr$$_{3}$$検出器、NaI検出器からなる各計測システムを完成させた。また、高速データ収集システムを整備し、1次元及び同時計数データ取得を可能にした。SDM法開発においては、標準線源を測定およびシミュレーション計算を活用し、$$gamma$$線シングルス、多重$$gamma$$線測定、$$beta$$線スペクトルの標準スペクトルを生成し、全40核種のスペクトルデータベースを整備した。また、$$beta$$(+X)線、$$gamma$$線、多重$$gamma$$線スペクトルを統合解析するSDM法(SDM-BG法及びSDM-BGG法)を開発した。SDM法の高精度化のため、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いて、複数核種(Co-60、Cs-134、Cs-137、Eu-152等7核種)の核種識別が可能な機械学習モデルを構築した。

報告書

$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 日本分析センター*

JAEA-Review 2021-060, 105 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-060.pdf:4.59MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「$$beta$$、$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、燃料デブリ・廃棄物中放射性核種の迅速分析の実現を目指し、多重$$gamma$$線検出法などの最新計測システムを整備し、これを用いた測定、また放射線シミュレーション計算により$$beta$$線、X線を含む核種毎のスペクトルデータベースを構築し、これらを統合解析するスペクトル定量解読法(Spectral Determination Method: SDM法)を開発することにより、多核種同時定量を可能にし、化学分離プロセスを軽減することを目的とする。

論文

A Two-dimensional scintillation neutron detector for TAKUMI diffractometer in J-PARC MLF

中村 龍也; 川崎 卓郎; 藤 健太郎; Harjo, S.; 坂佐井 馨; 相澤 一也

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011097_1 - 011097_6, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011097

J-PARC MLFのTAKUMI回折計のためのシンチレータ2次元中性子検出器を開発した。この検出器モジュールは有感面積32$$times$$32cmであり従来のSENJU型検出器の1.5倍の面積を有する。TAKUMIの中性子入射スペクトルに対応したシンチレータ厚さの最適化、新開発の高速低ノイズ回路の装填、ヘッド部の光収集効率の改良が施された。この検出器3台からなる1バンクを当該装置の後方散乱位置に配置され高ToF分解能、2次元での回折測定が可能となった。

論文

A 64$$times$$64 cm$$^{2}$$ area position-sensitive scintillation neutron detector as an alternative to helium-3 gas based detector

中村 龍也; 藤 健太郎; 本田 克徳; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨

Proceedings of 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2015), Vol.1, p.680 - 683, 2016/11

https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2015.7581899

波長シフトファイバとシンチレータを用いた検出器技術を基にして64$$times$$64cm$$^{2}$$の大面積を有する2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。ピクセルサイズは大面積カバーに相当する20$$times$$20mm$$^{2}$$に設計している。シンチレーション光は波長シフトファイバの両端から読み出す工夫を施している。プロトタイプ検出器による性能試験の結果、1.8${AA}$波長の中性子に対する検出効率は約40%であり中サイズの有感面積(32$$times$$32cm$$^{2}$$)であるものと同様であることを確認した。

論文

Neutron spectra and angular distributions of concrete-moderated neutron calibration fields at JAERI

吉澤 道夫; 谷村 嘉彦; 三枝 純; 根本 久*; 吉田 真

Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.81 - 84, 2004/09

https://doi.org/10.1093/rpd/nch198
 被引用回数：3 パーセンタイル：23.51(Environmental Sciences)

原研・放射線標準施設棟(FRS)にはコンクリート減速中性子校正場が整備されている。この場は、コンクリート壁及びブロックで囲まれた狭い空間の中にAm-Be線源を置き、散乱中性子により種々のスペクトルを作り出す場である。この場の中性子スペクトルをボナー球(BMS),球形反跳陽子比例計数管(RPC)及び液体シンチレーションカウンタ(NE-213)により測定した。BMSの結果とRPC及びNE-213による結果はよく一致した。そこで、BMSの結果から基準線量当量率を求めた。また、基準個人線量当量率を求めるために、中性子フルエンスの入射角度分布をMCNPモンテカルロコードを用いて評価した。その結果、散乱中性子はさまざまな角度で入射しており、これを考慮すると、基準個人線量当量率は、角度分布を考慮しない場合に比べて10-18%小さくなることがわかった。

論文

Measurements of tritium and $$^{14}$$C production cross sections for 14.7-MeV neutrons on $$^{17}$$O and $$^{18}$$O

Y.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

https://doi.org/10.13182/NSE98-A1965
 被引用回数：1 パーセンタイル：15.02(Nuclear Science & Technology)

中性子エネルギ14.7MeVでの$$^{17}$$O(n,$$alpha$$)$$^{14}$$C、$$^{18}$$O(n,n'$$alpha$$)$$^{14}$$C、$$^{17}$$O(n,t)$$^{15}$$N及び$$^{18}$$O(n,t)$$^{16}$$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。$$^{17}$$O及び$$^{18}$$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$$^{3}$$H(トリチウム)及び$$^{14}$$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$$^{14}$$Cの損失について定量的に評価した。$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92m}$$Nb反応断面積を基準として求めた各反応断面積は、18.0$$pm$$3.3、35.4$$pm$$6.5、0.82$$pm$$0.15及び26.8$$pm$$4.9mb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,$$alpha$$)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。

報告書

高感度プラスチックシンチレーション線量測定器

森内 茂; 小林 秀雄

JAERI-M 6424, 23 Pages, 1976/03

JAERI-M-6424.pdf:0.69MB

環境の低レベル$$gamma$$線測定に使用する測定器は、線量測定器として一般に持つべき良好なエネルギー特性の他に高感度であること、検出器の自己汚染寄与が小さいこと、環境の使用条件に耐える十分な電気的安定性と機械的強度があること、取扱いに特殊な技術を要しないことなど多くの条件を満足する必要がある。ここで、波高弁別器バイアスをある関数波型で変調し、結果的にエネルギー荷重をおこないエネルギー特性を改良する方法をプラスチックシンチレーション検出器に適用することにより上の諸条件を満足する高感度の線量測定器を完成した。感度は、7.5cm径球型プラスチックシンチレータを使った場合90(cpm per $$mu$$R/h)で、冬から夏にわたる8ケ月におよぶ長期連続野外測定に使用して十分な安定性が確認された。

報告書

原研型・放射線管理用モニタ

金原 節朗; 木村 和磨; 土屋 俊男; 熊原 忠士; 猪俣 新次; 金子 記一; 小沢 皓雄; 古川 政美; 安納 勝人; 田和 文雄; et al.

JAERI-M 4964, 205 Pages, 1972/09

JAERI-M-4964.pdf:25.36MB

「放射線管理用モニタ規格」に従ってモジュール化した放射線管理用モニタの製作についてまとめている。最初にモニタ・ユニットの種類や測定系、アラーム系等の系統的なな説明を行ない、次に各ユニットとユニットを組み合わせたセットについて説明している。これらのユニットは各種GMプローブ、3種のプリアンプ、イオンチェンバ・プローブ、ログ・カウントレート・メータ、DCアンプ、HVサプライ、2種のアラーム、サンプラ・コントローラ、ビン用電源等の16種である。

報告書

シンチレーション計数管の温度特性

中田 宏勝; 武田 卓士; 中村 圀夫

JAERI-M 4648, 21 Pages, 1971/11

JAERI-M-4648.pdf:0.85MB

材料試験炉に設置された$$^{1}$$$$^{6}$$N検出系は、検出部にNaI(Tl)シンチレーション計数管を使用している。検出部は1次冷却水配管に隣接して設置したため、検出部温度雰囲気は1次冷却水温度によって支配される。このため、シンチレーション計数管の温度特性を測定する必要が生じた。温度測定範囲は、0~50$$^{circ}$$Cである。この結果、シンチレーション計数管の光電子増倍管出力波形は温度に著しく依存することが明らかになった。一方、出力波形の観測から出力電荷は保存されているようであることが判ったので、電荷積分形の増幅器を用い入力が、$$alpha$$・Q・e$$^{-}$$$$^{alpha}$$$$^{t}$$で示される場合について回路計算を行い、観測結果を比較した。結果はよい一致をみた。従って電荷積分形の増幅器を用いることにより、温度依存の少い検出系を構成できることが判った。

口頭

A Two-dimensional scintillation neutron detector module for a new protein single crystal neutron diffractometer at J-PARC MLF

中村 龍也; 藤 健太郎; 筒井 紀彰; 海老根 守澄; 美留町 厚

no journal, , 

シンチレータと波長シフトファイバ技術を用いて次世代のたんぱく質専用中性子単結晶回折装置のための2次元中性子検出モジュールを開発した。本検出モジュールは位置分解能2.5mm、中性子有感面積320$$times$$320mm$$^{2}$$を有する。開発した検出モジュールは熱中性子に対して検出効率30-50%($$gamma$$感度依存)、検出感度の一様性は約13%であった。発表では検出器の設計と実験結果について報告する。

口頭

Developing delayed gamma-ray spectroscopy for reprocessing plant nuclear safeguards; Neutron detection system development

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

no journal, , 

Under the MEXT research program, The Integrated Support Center for Nuclear Nonproliferation and Nuclear Security of the Japan Atomic Energy Agency is developing Delayed Gamma-ray Spectroscopy (DGS). The DGS instrument irradiates a sample with neutrons to induce fission and then observes gamma rays emitted during the radioactive decay of the fission products. Since DGS uses neutron sources, it is important to monitor these to both confirm the source consistency and normalize delayed gamma-ray spectra. In addition, prompt-fission and delayed neutron signatures can be used to verify the DGS analysis. To do this, $$^{3}$$He and $$^{4}$$He neutron detectors have been investigated. Since the DGS instrument must be compact, the neutron detectors will be close to the neutron sources and fissionable samples within the instrument. Consequently, several characterization studies were performed for short source-detector distances. This paper will describe experimental results with associated simulations, in light of how the neutron detection systems will be integrated into the DGS instrument.

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