Characterization of bremsstrahlung and -rays of fuel debris

松村 太伊知; 奥村 啓介; 藤田 学*; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana, E. S.

Radiation Physics and Chemistry, 199, p.110298_1 - 110298_8, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110298

The characterization of bremsstrahlung and -rays from fuel debris differs from that of spent fuels evaluated to date, due to factors such as material composition and release of volatile fission products. In this work, in order to clarify the conditions under which the effect of bremsstrahlung compared to the total photons (bremsstrahlung and -rays) in fuel debris is maximized, the average energies and dose rates from the energy spectra of bremsstrahlung and -rays on the fuel debris surface were obtained using a Monte Carlo simulation. In the simulation, the average energies and dose rates were evaluated with consideration of the composition, size, fission product release, and retrieval time of the fuel debris. The simulation showed that the composition with the largest amount of change to the average total photons energy caused by bremsstrahlung was the molten fuel debris, and the composition with the maximum fraction of bremsstrahlung in the dose rate was the UO. The maximum value of the fraction of bremsstrahlung in the dose rate was evaluated to be about 17%. This work is expected to contribute to the prediction of the radiation characteristics of the fuel debris that will be retrieved from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in the near future.

Measurements of neutronic characteristics of rectangular and cylindrical coupled hydrogen moderators

甲斐 哲也; 加美山 隆*; 平賀 富士夫*; 大井 元貴; 広田 克也*; 鬼柳 善明*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.283 - 289, 2018/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2017.1394235

Extensive simulation calculations were performed in the design studies of the coupled hydrogen moderator for the pulsed spallation neutron source of the Japan Proton Accelerator Research Facility (J-PARC). It was indicated that a para-hydrogen moderator had an intensity-enhanced region at the fringe part, and that pulse shapes emitted from a cylindrical para-hydrogen moderator gave higher pulse-peak intensities with narrower pulse widths than those from a rectangular one without penalizing the time-integrated intensities. To validate the peculiar distribution and advantages in pulse shapes experimentally, some measurements were performed at the neutron source of the Hokkaido University electron linear accelerator facility. It was observed that the neutron intensity was enhanced at edges of the para-hydrogen moderators, whereas it decreased at the same part of the ortho-rich-hydrogen moderator, where the dimension of those moderators was 50 mm in thickness and 120 mm in width and height. The spatial distribution and pulse shapes were also measured for a cylindrical coupled para-hydrogen moderator that has the same dimensions as for the coupled moderator employed for J-PARC. The measured results from the cylindrical moderator were consistent with the results obtained in the design studies for the moderator for J-PARC.

Development of neutron-monitor detector using liquid organic scintillator coupled with Li+ZnS(Ag) sheet

佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高橋 史明

Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.255 - 261, 2004/09

https://doi.org/10.1093/rpd/nch122

高エネルギー加速器施設における適切な放射線管理を行うため、熱エネルギーから100MeVまで測定可能な中性子モニタ用検出器を開発した。この検出器は、円柱状のガラスセルに封入した液体シンチレータの外周にLi含有ZnS(Ag)シートを巻き付けた構造を持つ。幾つかの中性子場を用いて特性試験を行った結果、この検出器は、熱中性子及び数MeV以上の高エネルギー中性子による発光を弁別して測定できることが明らかになった。このことから、本検出器は、広帯域中性子モニタ用検出器として十分な性能を有することが確認できた。

Vortex dissipation and level dynamics for the layered superconductors with impurities

藤田 あゆみ

Physical Review B, 64(6), p.064504_1 - 064504_6, 2001/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.064504

磁場下での不純物を含む層状(2次元)超伝導体中で、ローレンツ力を受けて動いている磁束コア内の準粒子励起エネルギー準位の準位統計を調べる。磁束が移動する速度をさまざまに変化させた場合に、不純物濃度が異なる各相において数値計算によりユニバーサルな伝導度を求めた。速度が大きい場合に、ランダム行列理論の予測する結果と一致する結果を得た。反対に速度が小さい領域では、磁束芯内の不純物が1個というsuper-clean極限でのLarkin-Ovchinnikovの結果と一致する結果を得た。この場合、エネルギー散逸はエネルギー準位の間隔が平均のそれより非常に小さくなるいわゆる"avoided crossing"と呼ばれる場所でのLandau-Zener転移により起こると考えられる。

Experimental data on polyethylene shield transmission of quasi-monoenergetic neutrons generated by 43- and 68-MeV protons via Li(p,n) reaction

中尾 徳晶*; 中島 宏; 中尾 誠*; 坂本 幸夫; 中根 佳弘; 田中 進; 田中 俊一; 中村 尚司*

JAERI-Data/Code 98-013, 46 Pages, 1998/03

JAERI-Data-Code-98-013.pdf:2.14MB

原研高崎研の90MV-AVFサイクロトロンに設置された、ビーム状準単色中性子発生装置において、43及び68MeV陽子のLi(p,n)反応により生じる中性子を用いて、厚さ183cmまでのポリエチレン遮蔽体を透過する中性子の測定を行った。中性子のエネルギースペクトルを、BC501Aシンチレーション検出器及びボナーボール検出器を用いて、中性子反応率分布を、核分裂計数管及び固体飛跡検出器を用いてそれぞれ測定した。また、中性子レムカウンターを用いて、中性子線量当量を測定した。本報告書は、ベンチマーク計算に供するために、これら実験データを数値によって公開したものである。

A Response of an imaging plate to heavy ion beams and its LET effects

阿部 健*; 小嶋 拓治; 鈴谷 卓之*; 村上 泰朗*; 斉藤 究*; 藤 健太郎*; 酒井 卓郎; 武部 雅汎*

Radiation Detectors and Their Uses, p.323 - 328, 1998/00

異種放射線混在場における線種・エネルギー弁別画像計測技術を確立するため、イメージングプレート(IP,輝尽発光体:BaFBr:Eu)の放射線応答特性を調べており、既にX()線、電子線及び軽イオンビームに関しては、IPに含まれる色素の効果や放射線の飛程のちがいを利用した弁別方法を見出した。今回はより高い線エネルギー付与(LET)をもつKrまでの重イオンに対する応答特性を調べた。照射後のIPの光励起スペクトルは、500及び600nmにおいてそれぞれF及びBrの色センターに起因するピークをもつが、これを近似関数を用いて成分分離すると他にも小ピークがあり、これらの存在と強度変化が元のピークの位置や形を決めていることが新たにわかった。さらにこの成分がフェーディング挙動に関連することが示唆された。また照射後光ブリーチングを行うと、ピーク成分が個別に励起光強度に依存し、この現象が機構解明に結びつくことが考えられた。

Measurement of neutron energy spectrum below 10keV in an iron shield bombarded by deuterium-tritium neutrons and benchmark test of evaluated nuclear data from 14 MeV to 1 eV

前川 藤夫; 大山 幸夫

Nuclear Science and Engineering, 125(2), p.205 - 217, 1997/02

https://doi.org/10.13182/NSE97-A24267

D-T中性子を入射した鉄遮蔽体中の10keV以下の中性子スペクトルを減速時間法により5-13%の実験誤差で測定した。このスペクトルと以前に同じ遮蔽体中で測定された高エネルギー部分の中性子スペクトル、及び放射化反応率の実験データを用いて、評価済み核データファイル(JENDL-3.1、-3.2、Fusion File、FENDL/E-1.0)の鉄の中性子データのベンチマークテストを14MeVから1eVの全エネルギーに対して行った。その結果、JENDL-Fusion File、FENDL/E-1.0による輸送計算結果はすべてのエネルギーに対してそれぞれ20%15%で実験と一致した。また、非弾性散乱断面積が10keV以下の低エネルギー中性子スペクトル輸送に大きく影響することが分かった。

Experiments on iron shield transmission of quasi-monoenergetic neutrons generated by 43- and 68-MeV protons via the Li(P,n) reaction

中島 宏; 中尾 徳晶*; 田中 俊一; 中村 尚司*; 秦 和夫*; 田中 進; 明午 伸一郎; 中根 佳弘; 高田 弘; 坂本 幸夫; et al.

JAERI-Data/Code 96-005, 46 Pages, 1996/03

JAERI-Data-Code-96-005.pdf:1.54MB

中間エネルギー領域中性子の鉄遮蔽体透過に関するベンチマークデータを取得するために、原研高崎研の90MV-AVFサイクロトロンの単色中性子発生装置を用いて、43及び68MeV陽子により薄いLiターゲットから発生するビーム状疑似単色中性子が0cmから130cmの厚さの鉄遮蔽体を透過したときの、遮蔽体後面における中性子エネルギースペクトル及び遮蔽体内部の中性子反応率の分布を測定した。本報告書には、5種類の検出器、即ちBC501Aシンチレーション検出器、ボナーボール検出器、U及びTh核分裂計数管、LiF及びLiF TLD、固体飛跡検出器を用いて測定した。Li(P,n)反応による中性子ピークエネルギーから10eVに至るエネルギー範囲に対する測定値の数値データが記載されている。

Recommended values of decay heat power and method to utilize the data

田坂 完二*; 片倉 純一; 吉田 正*; 加藤 敏郎*; 中嶋 龍三*

JAERI-M 91-034, 97 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-034.pdf:2.3MB

核分裂生成物による崩壊熱の推奨値を五つの核分裂系(U-235,-238,Pu-239,-240およびPu-241)に対して与えてある。これらの推奨値は1990年に公開となったJNDCによる核分裂生成物の核データライブラリー第二版を用いた総和計算に基づいたものである。推奨値は二種類の方法で現わされている。一つは表形式であり、もう一つは33項の指数関数表示である。本報告書には、また、FPによる崩壊熱への中性子吸収効果の補正因子、ガンマ線エネルギースペクトルも与えられている。本報告書の内容は核データ委員会の崩壊熱評価ワーキンググループおよび原子力学会の「原子炉崩壊熱基準」研究専門委員会の成果に基づいている。

モンテカルロコードMCNPによる黒鉛体系中での中性子透過計算

小手川 洋; 笹本 宣雄; 田中 俊一

JAERI-M 86-055, 37 Pages, 1986/03

JAERI-M-86-055.pdf:0.9MB

連続エネルギ-モデル・モンテカルロコ-ドMCNPの適用性評価のため、速中性子の黒鉛透過実験の解析を行った。反応率及びスペクトルについて実験値及びMcBENDコ-ドの計算値と比較することによリ、MCNPコ-ドの透過計算の妥当性を確認した。その結果、MCNPコ-ドではWeight-window法の適用により70cmまでの深層透過計算に十分適用可能であることを明かにした。