Development of a practical tritiated water monitor to supervise the discharge of treated water from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

眞田 幸尚; 押切 圭介*; 菅野 麻里奈*; 阿部 智久

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1062, p.169208_1 - 169208_7, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.169208

福島第一原子力発電所(FDNPP)の廃炉作業の一環として、2023年から貯蔵処理水の放出が開始される。本研究では、FDNPPでのバッチサンプリング測定により確認されたトリチウム水の濃度を連続的に監視する実用的なトリチウムモニタを開発した。このモニターは、安価なプラスチックシンチレータペレットからなるフローセル検出器を配置し、3つの検出器による同時測定、ベト検出器、環境線の影響を低減するための鉛遮蔽を組み込んだ。このシステムは、測定時間30分で911Bq L-1の検出限界に達し、これはトリチウム水の排出基準1,500Bq L-1よりも低い。このシステムはまた、線スペクトルを用いて、トリチウム以外の妨害放射性核種やバックグラウンド放射線による妨害の存在を定性的に区別することができる。また、線スペクトルを用いて、トリチウム以外の妨害放射性核種やバックグラウンド放射線による妨害の有無を定性的に区別することができる。

Performance studies of the vibration wire monitor on the test stand with low energy electron beam

岡部 晃大; 吉本 政弘; 金正 倫計

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.012024_1 - 012024_7, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.012024

J-PARC 3-GeV RCSなどの大強度陽子加速器ではビームロスに伴う加速器の放射化によってビーム強度の上限が制限されている。そのため、将来のビーム強度増強に備えて、RCSではビームロスの要因の一つであるビームハローの測定、並びにその測定手法の開発が積極的に行われている。しかし、ビームハローの強度はコアに比べ非常に小さく、既設のモニターではノイズの影響からハローの詳細な評価をすることが困難である。そこでJ-PARCRCSモニターグループでは新たなビームハロー計測モニターとして、バイブレーションワイヤーモニター(VWM)に着目し、その研究開発が進められている。VWMはビーム電流値の分解能が数pAと非常に小さいこと、原理的にビーム電流を直接ピックアップしないため自由電子等によるノイズの影響を受けにくいことから将来のビームハロー用モニターとして期待されている。本発表では低エネルギー電子銃を用いたVWMの性能評価実験、及び、その数値シミュレーションによる検証結果を紹介する。それらの結果から、大強度陽子加速器を安定に運転する上でVWMのビームハローモニターとしての有効性について議論する。

Design of micro-fission chambers for ITER low power operations

西谷 健夫; 山内 通則*; 泉 幹雄*; 草間 義紀

JAERI-Tech 2005-047, 34 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-047.pdf:6.75MB

ITERにおいてマイクロフィッションチェンバーは核融合出力を測定する重要な計測装置の一つである。マイクロフィッションチェンバーは真空容器内に取り付けられるため、高真空及び高温環境下で動作する必要がある。また核発熱とその除熱方法も考慮する必要がある。これまで、ITERの高出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計開発を行ってきたが、今回は低出力運転用のマイクロフィッションチェンバーの設計を実施した。検出器は狭いギャップ内に取り付ける必要性から、全酸化ウラン量を1gになるようにマイクロフィッションチェンバーを並べて1つの検出器とする方式を提案した。12mm径と6mm径の2種類のマイクロフィッションチェンバーを基本要素とする、束型検出器を設計した。核発熱はMCNPコードによって評価した。熱輸送解析の結果、真空容器への熱伝達のみで検出器温度は250C以下にできることを明らかにした。

J-PARC用リニアックSDTL部ビーム位置モニターの設計

富澤 哲男; 木代 純逸; 廣木 文雄; 佐藤 進; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 濁川 和幸*; 外山 毅*

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.165 - 167, 2004/08

J-PARCではビーム診断系のビームモニター製作を進めている。この論文では、SDTL部ビーム位置モニターの現状を記述する。ストリップライン型モニターのインピーダンスは、筐体と電極の形状により調整する。4枚のストリップラインを用いたビーム位置モニターは、すでに中間輸送系(MEBT)で調整を行っている。幾つかのビーム状態におけるビーム位置測定の予備試験の結果も報告する。

Characteristics of a promising tritium process monitor detecting bremsstrahlung X-rays

洲 亘; 松山 政夫*; 鈴木 卓美; 西 正孝

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 521(2-3), p.423 - 429, 2004/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2003.10.110

簡便で精度の高い高濃度トリチウム測定手法の開発は、核融合炉のトリチウム燃料プロセス制御及び計量管理の観点から重要である。トリチウムの線に起因して発生する制動X線を測定する方法は、低トリチウム濃度でその有効性が確認されてきたが、トリチウムプロセスモニターへの応用のため、その純トリチウムに対する応答特性を10-10GBq/mの広いトリチウム濃度範囲で調べた。その結果、10-10GBq/mのトリチウム濃度範囲では制動X線の計数率とトリチウム濃度との間に良好な線形関係が見られ、またその感度計数として0.5GBq/mper cpm とよい値を得た。次に、重水素で希釈したトリチウム(トリチウムの原子比:約1%)を用いて本モニターの応答特性に及ぼす不純物の影響を検討し、5kPa以下の全圧では不純物に影響されないことを明らかにし、本方式のトリチウムモニターがプロセスモニターとして有望であることを確認した。さらに、本モニターの応用としてトリチウム貯蔵ベッド昇温初期に放出されるヘリウム-3の測定を行い、その実用性を確認した。

Power profile evaluation of the JCO precipitation vessel based on the record of the -ray monitor

外池 幸太郎; 中村 剛実*; 山根 祐一; 三好 慶典

Nuclear Technology, 143(3), p.364 - 372, 2003/09

https://doi.org/10.13182/NT03-A3424

JCO東海事業所の第1加工棟に設置されている線エリアモニターは、臨界事故の発生から終息に至るまで、転換試験棟の沈殿槽で発生していた核分裂連錯反応の出力に比例した線量率を計測,記録していた。この記録の事故発生後25分から事故終息までの部分(「プラトー」部)について、核分裂数2.210で規格化することにより、核分裂連錯反応の絶対出力の履歴を評価した。

Development of in-vessel neutron monitor using micro-fission chambers for ITER

山内 通則*; 西谷 健夫; 落合 謙太郎; 森本 裕一*; 堀 順一; 海老澤 克之*; 河西 敏; Walker, C.*

Review of Scientific Instruments, 74(3), p.1730 - 1734, 2003/03

https://doi.org/10.1063/1.1534397

ITERの核融合出力モニターとして、真空容器内にマイクロフィッションチェンバーの設置が計画されている。このモニターシステムの応答はプラズマの位置と形状に不感である必要があり、モンテカルロ計算によりブランケット背後の適当な取り付け位置を選定した。その他ITERの要求条件を考慮して、12mgの二酸化ウランを用いたマイクロフィッションチェンバーとウランのないダミーチェンバーを設計・試作し、設計仕様に対する基本性能と14MeV中性子及び線に対する応答特性を試験するとともにITER環境における性能を評価した。その結果、パルス計数モードとキャンベルモードにより中性子に対する良好な直線性と約1msの時間応答性が確認できた。また線に対する感度が低く、線に対する補償がなくても中性子計測が可能なこと、遮蔽体により中性子スペクトルが変化してもこれらの応答特性が確保できることなどがわかり、ITERの出力モニターとして使用できる見通しが得られた。

耐熱セラミックス複合材料の照射試験; 第1次予備照射試験(97M-13A)照射後試験中間報告

馬場 信一; 鈴木 世志夫*; 高橋 常夫*; 石原 正博; 林 君夫; 斎藤 保; 相沢 静男; 斎藤 隆; 関野 甫

JAERI-Research 2001-028, 109 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2001-028.pdf:4.55MB

原研では、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた先端的基礎研究の課題の1つである「耐熱セラミックス複合材料の照射損傷機構の研究」のため、材料試験炉(JMTR)を用いた予備照射試験を進めている。本報告は、このうちの最初のキャプセル(97M-13A)に装荷した試料について、これまでに行った照射後試験(PIE)の結果をまとめたものである。照射後試験は(1)寸法変化(2)熱膨張率(3)X線パラメータ(4)不純物放射能について測定した。黒鉛系及びSiC系複合材料の測定結果は、既存の文献データと同様の傾向を示した。SiC繊維強化及びSiC粒子分散強化複合材料については、モノリシック材料と同様に、温度モニター効果が観察された。

Technical feasibility study in a fusion power monitor based on activation of water flow

金子 純一; 宇野 喜智; 西谷 健夫; 前川 藤夫; 田中 照也; 柴田 京成; 池田 裕二郎; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 72(1), p.809 - 813, 2001/01

https://doi.org/10.1063/1.1320996

ITER用核計装開発の一環として、水の放射化を用いた核融合出力モニターの開発を行った。本核融合出力モニターは、14MeV中性子によって照射された水の中でO(n,p)N反応の結果発生するNからの6.1及び7.1MeV線を測定することで、DT中性子発生量、すなわち核融合出力をモニターするものであり、第一壁から生体遮蔽の外側まで張り巡らされたループ状の水配管と線検出器から構成される。本システムは金属箔放射化法と同等の絶対測定であると同時に、ある程度の時間分解能をもった連続測定が可能である。さらに検出感度安定性、DT中性子に対してのみ有感等の優れた特長を持つ。本研究では本システムの技術的成立性検証を目的とし、流速に村する線収量依存性並びに時間応答に関する実験を行った。その結果、プラズマ診断用途で要求される100msの時間分解能を十分に満たす50msの時間分解能を達成した。また中性子モニターの時間応答が乱流拡散モデルによって記述できることを明らかにした。さらに実験結果をもとにITER-FEATに本システムを設置した場合の検出感度を概算した結果、十分な感度をもったシステムを構築可能であることがわかった。

JFT-2M用多チャンネルX線モニターシステムの開発

岡野 文範; 海野 一美*

JAERI-Tech 99-070, p.19 - 0, 1999/09

JAERI-Tech-99-070.pdf:3.05MB

高性能トカマク開発試験装置(JFT-2M)では、プラズマ放電(約6分周期、持続時間約1秒)に伴い、高エネルギーの逃走電子がリミタ等に衝突してX線が発生する。このX線発生量を管理区域境界において許容線量以下とし、安全管理をより確実なものとする目的で、JFT-2M多チャンネルX線モニターシステムを新たに製作した。本システムは、4台の電離箱型検出器をJFT-2M装置本体の周りに配置し、X線発生量のトロイダル方向分布を把握可能とした。検出器からの出力信号は光変換され、線量計本体を経由して、パーソナルコンピュータでデータ収集・処理される。また、X線発生量が過大となった場合、それを検知してプラズマ放電を安全に停止するインターロック機能も設けた。これにより、X線の発生状況をJFT-2Mのプラズマ制御に素早く反映することができ、より確実に管理区域境界における許容線量を超えないよう管理可能となった。