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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

Intergranular strains of plastically deformed austenitic stainless steel

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 10(4), p.9 - 17, 2019/02

弾性異方性をもつ材料中では、塑性変形が発生した際に結晶間に応力差が生じており、これが材料破壊に深くかかわっていることが知られている。本研究では、高エネルギー放射光回折法を用いて、塑性変形させた材料中の荷重方向の残留応力を結晶方位ごとに調べた。その結果、残留応力はX線的弾性定数(回折面ごとに求められるヤング率)が高い指数では引張残留応力、低い指数では圧縮残留応力が発生していることがわかった。この結果は、材料強度を向上させる際、集合組織のように結晶方位を制御する技術に役立つと考えている。

論文

X線及び中性子回折法による残留応力測定技術

鈴木 裕士

熱処理, 46(1), p.11 - 18, 2006/02

http://ci.nii.ac.jp/naid/10017314187

X線回折法による非破壊応力測定技術は、ひずみゲージなどの機械的計測法に代わる測定技術として、工業分野から研究開発分野に至るまで、さまざまな分野に応用されている。最近では、放射光から得られる高エネルギーX線や中性子線を用いた新しい応力測定技術が開発され、材料表面直下や材料深部など、実験室系では測定が困難であった領域・条件における残留応力評価が可能になっている。本解説では、これら特性X線,高エネルギーX線,中性子線による残留応力測定技術について、その基本原理と幾つかの応用例について解説した。

論文

Preliminary measurements on single and multi-crystal diamond electron cathodes

峰原 英介

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.55 - 56, 2005/07

次世代,高輝度及び大電流の電子源は光陰極,熱電子陰極,結晶ダイアモンド電子陰極及びその他のものに似ており、次世代ERL(エネルギー回収型線型加速器)に基づいた光源及びSASEのX線の自由電子レーザーを実現すると期待されている。JAERI FELグループは、大電流,高輝度及び長命電子源のための新しい結晶ダイアモンド電子陰極技術を最近開発し始めた。発表では、私たちは、戦略について説明し、議論する。そして結晶ダイアモンド陰極及び関連するダイアモンド陰極評価システムの予備的実験の測定を報告する。

論文

X-ray diffraction study on GaAs(001)-2$$times$$4 surfaces under molecular-beam epitaxy conditions

高橋 正光; 米田 安宏; 水木 純一郎

Applied Surface Science, 237(1-4), p.219 - 223, 2004/10

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.07.018
 被引用回数：5 パーセンタイル：29.73(Chemistry, Physical)

その場表面X線回折法により、GaAs(001)-$$(2times4)$$再構成表面を詳しく調べた。試料は、他の解析用真空槽に搬送することなく、分子線エピタキシー条件下でそのまま測定に付した。一定のAs圧下において、GaAs(001)-$$(2times4)$$構造の$$beta$$相に相当する範囲内で基板温度を上げていきながら、多数のX線回折パターンを測定した。545$$^circ$$Cまでの比較的低い温度では、測定されたX線回折パターンは$$beta$$2(2$$times$$4)表面とよく一致した。しかしながら、585$$^circ$$Cでは、$$(2times4)$$周期性をなお保ちながら、$$beta$$2(2$$times$$4)とは異なる回折パターンが得られた。この変化は、Asダイマーが一部脱離し、$$beta$$2(2$$times$$4)と$$alpha$$2(2$$times$$4)とが混在した表面になったことにより説明できる。

論文

High-precision measurement of the wavelength of a nickel-like silver X-ray laser

長谷川 登; 河内 哲哉; 内海 隆行*; 佐々木 明; 田中 桃子; 加道 雅孝; 助川 鋼太*; Lu, P.; 岸本 牧; Tai, R.; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 43(5A), p.2519 - 2522, 2004/05

https://doi.org/10.1143/JJAP.43.2519
 被引用回数：12 パーセンタイル：45.03(Physics, Applied)

X線レーザーの発振波長の精密な情報は、X線レーザーの応用を行う際に極めて重要である。特にニッケル様銀X線レーザーの発振波長は高効率の反射鏡が既に開発されている応用に適した波長領域である。さらに、多電子系原子過程のシミュレーションによる発振波長の予測値と実測値との一致が十分に成されていない波長領域であり、その標準値として利用が可能である。今回、X線レーザー発振線の2次光を観測することで波長分解能の向上を行うとともに、波長校正用の光源としてヘリウムガスプラズマからの発光線を用いることで波長校正の精度の向上を行い、従来よりも高い精度で発振波長を決定することに成功した。測定されたX線レーザーの中心波長は13.887nmであり、われわれの行ったシミュレーションによる発振波長の予測値と測定誤差範囲内で一致した。これにより、他の発振線についても従来よりも高精度の予測が可能であることが示された。

論文

X-ray diffractometer for studies on molecular-beam-epitaxy growth of III-V semiconductors

高橋 正光; 米田 安宏; 井上 博胤*; 山本 直昌*; 水木 純一郎

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(10), p.6247 - 6251, 2002/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.41.6247
 被引用回数：55 パーセンタイル：85.2(Physics, Applied)

III-V族半導体の結晶成長の研究を目的に、MBE装置と組み合わせた表面X線回折計を製作し、放射光施設SPring-8の実験ステーションBL11XUに設置した。成長室の壁の一部に、X 線の窓材としてBeを用いたことで、真空槽の外からX線を照射し、散乱X線を真空槽外に導いて、その場X線回折測定を行うことができる。本装置のX線回折計は、単結晶構造解析用の四軸回折計と同等の機能を有しており、広範囲の逆格子空間の強度測定に基づいた、表面原子の三次元座標の決定を可能にする。本論文では、GaAs(001) 清浄表面において、(2$$times$$4)$$beta$$2構造と一致する回折強度分布が得られたことを示す。さらに、成長中のX線回折強度を実時間測定し、成長過程の動的な解析ができることを示す。GaAs(001)上のホモエピタキシャル成長中のX線回折では、RHEED振動と同様の強度変化が明瞭に観察された。X線の場合は多重散乱が無視できるので、解析の精密化が期待できる。

論文

Thermal residual stresses in ceramic composites measured by neutron diffraction

秋庭 義明*; 田中 啓介*; 皆川 宣明; 森井 幸生

Materials Science Research International, Special Technical Publication, 1, p.427 - 430, 2001/05

アルミナを基材として、酸化ジルコニウムを分級物として製作したAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$及び炭化シリコンを分級物としたAl$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiCは、セラミックス複合材として知られている。これらは製作過程で熱応力が残留する。各材料関の応力を中性子回折により測定した。各相関応力は、Zr(202),Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(113),Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(116),SiC(220),及びSiC(311)の中性子回折測定結果から確定した。その結果、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/ZrO$$_{2}$$の複合材での残留応力は、アルミナ相で圧縮、酸化ジルコニウム相で引張であることがわかった。一方、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiCでは、アルミナ相での残留応力は引張りでありSiC分級物の容積により増大することがわかった。これは、Eshelbyの含有モデル理論による予測と一致した。

報告書

ハイブリッドK吸収端/蛍光X線濃度計の長期安定性

薗田 暁; 冨樫 喜博; 宮内 正勝; 岡崎 修二*

JAERI-Tech 99-043, 16 Pages, 1999/05

JAERI-Tech-99-043.pdf:1.86MB

核物質の計量管理及び保障措置分析における溶液試料に適用可能な高精度の非破壊分析法の確立のため、原研では、米国・DOEとの研究協力協定のもと、ハイブリッドK吸収端/蛍光X線濃度計(HKED)をNUCEFに設置し、溶液試料中のウラン及びプルトニウムの非破壊測定技術の共同開発を進めている。HKEDは査察機器として使用される予定であるため、装置が破壊分析法と同様の測定精度を持ち長期にわたり安定した測定ができなければならない。本報告書は、HKEDの長期安定性及び装置の健全性を示すための標準の長期安定性、さらに試験を通して得られたX線管の出力変動が測定結果に与える影響についてまとめたものである。

論文

Direct loss of energetic electrons during lower hybrid current drive in JT-60U

牛草 健吉; 近藤 貴; 内藤 磨; 池田 佳隆; 井手 俊介; 関 正美; S.W.Wolfe*; 佐藤 正泰; 鎌田 裕; 伊丹 潔; et al.

Nuclear Fusion, 32(11), p.1977 - 1983, 1992/00

https://doi.org/10.1088/0029-5515/32/11/I09
 被引用回数：11 パーセンタイル：43.94(Physics, Fluids & Plasmas)

低域混成波電流駆動(LHCD)時の高速電子の直接損失を、ダイバータ板から放射されるX線測定により同定した。高速電子の直接損失は電子密度及び励起される波のN$$_{11}$$の増大とともに減少し、LH波により加速された高速電子の減速時間で特徴づけられることを明らかにした。JT-60Uの1.2MA放電で電子密度0.5$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$において最も高い電流駆動効率が観測された例では、入射パワーの5~10%が高速電子の損失であると評価された。また、高速電子の閉じ込めがプラズマ電流の増大とともに改善されることが見い出された。これらの実験結果から、ITERの定常運転時の高速電子の直接損失がほぼ無視できる程度であると推定される。

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