時間間隔をあけた2回の中性子測定による燃料デブリ中のプルトニウム定量手法の開発

長谷 竹晃; 相楽 洋*; 小菅 義広*; 中岫 翔; 能見 貴佳; 奥村 啓介

第43回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 3 Pages, 2022/11

Neutrons emitted from fuel debris are dominated by Cm-244, and plutonium cannot be quantified only by nondestructive measurements based on the neutron measurements. In this paper, focusing on the difference in half-lives of Cm-244 and plutonium, we devised a method to quantify the Pu-240 effective mass in fuel debris by measuring it two times and evaluated numerically its applicability. As the results, it was confirmed that long time interval, more than five years, will be required to evaluate the Pu-240 effective mass accurately. It was also confirmed that for fuel debris with high burnup, the Pu-240 effective mass will be overestimated by Cm-246, and we devised a method to correct for this.

Improved holdup blender assay system (IBAS) slope validation measurements to improve nuclear material accountancy of high alpha holdup

LaFleur, A. M.*; 中村 仁宣; Menlove, H. O.*; 向 泰宣; Swinhoe, M. T.*; Marlow, J. B.*; 栗田 勉

Proceedings of 37th ESARDA Annual Meeting (Internet), p.435 - 441, 2015/08

PCDFのグローブボックス内滞留核物質(ホールドアップ)を測定しているIBAS(中性子測定装置)は2010年に再校正を行い、測定バイアスの改善を実施してきた。2011年にクリーンアウトした際、各グローブボックスのホールドアップのアルファ値測定を実施したところ、校正時に使用した標準試料(アルファ: 0.67)に対し、15.8から31.5であり全く異なる値であった。このことから、この差が計量管理の測定に影響していないかどうかを確認するため、ホールドアップの中性子自己増倍測定及びMCNP計算を行い、校正式の妥当性確認を実施した。その結果、IBASの校正式は健全であることを確認することができた。この結果は実際のグローブボックス内の複数個所からの粉末回収及び精密測定に基づくものであり、今後のプルトニウムホールドアップへの計量管理や査察測定を行なう上で貴重な知見を提供するものである。

Energetic ion transport by abrupt large-amplitude event induced by negative-ion-based neutral beam injection in the JT-60U

石川 正男; 武智 学; 篠原 孝司; 草間 義紀; Cheng, C. Z.*; 松永 剛; 藤堂 泰*; Gorelenkov, N. N.*; Kramer, G. J.*; Nazikian, R. M.*; et al.

Nuclear Fusion, 45(12), p.1474 - 1480, 2005/12

https://doi.org/10.1088/0029-5515/45/12/002

アルフベン固有モード(AE)による高エネルギーイオンの輸送を調べるために、中性子発生分布及びダイヤモンド検出器を用いた中性粒子束の測定をJT-60Uにおいて初めて行った。弱磁気シアプラズマにおいて、Abraut Large-amplitude Event(ALE)と呼ばれるバーストモードが発生した時、100-370keVの特定のエネルギー範囲の高エネルギーイオンが輸送されることが、中性粒子計測から初めて得られた。また、中性子発生分布はALEにより再分配することがわかった。これらの計測から、ALEは特定のエネルギー範囲を持つ高エネルギーイオンをプラズマ中心部から周辺部へ再分配することが詳細に示された。一方、負磁気シアプラズマではRversed-Shear-induced AE(RSAE)と呼ばれるAE、及びRSAEからTAEへの遷移を確認しており、中性子発生分布計測は、モードによる輸送はRSAEからTAEへの遷移中が最も大きいことを示唆している。

位置検出型核分裂計数管の開発と中性子空間分布計測試験

山岸 秀志; 曽山 和彦; 角田 恒巳; 落合 政昭; 岩村 公道; 最首 貞典*; 浦上 正雄*; 増田 尚宏*; 山内 祐樹*; 大谷 順一*; et al.

JAERI-Tech 2001-053, 19 Pages, 2001/08

JAERI-Tech-2001-053.pdf:2.48MB

高中性子束かつ高線下で使用可能な位置検出型核分裂計数管(PSFC)と中性子分布計測システムの開発を進めている。今回、有感長1000mmを有するPSFCを試作し、その出力信号特性の詳細と中性子空間分布の計測試験を実施した。この結果、PSFCは、特殊電極構造で製作されているにもかかわらず、一般の有感長200mm程度の核分裂計数管と比較して、同等以上の出力信号特性を有していることを確認できた。また、PSFCによりグラファイトパイル側壁の中性子空間分布をリアルタイムで計測できることを確認できた。本開発試験により、ソレノイド電極構造のPSFCの実現性を実証でき、また、PSFCが中性子分布計測用として、極めて有効であることを証明できた。

位置検出型核分裂計数管の特性インピーダンスの設計とソレノイド電極構造体の試作試験

山岸 秀志; 鈴木 勝男; 角田 恒巳; 伊藤 浩

JAERI-Research 98-063, 21 Pages, 1998/11

JAERI-Research-98-063.pdf:1.17MB

遅延線構造の位置検出型核分裂計数管(PSFC)を開発するため、それに必要なソレノイド電極構造体(SEST)の設計と電気的特性について検討を行った。設計では適切な特性インピーダンスと充分なパルス伝播時間が得られるように、SESTのインダクタンスとキャパシタンスの最適化を図った。PSFCの成立性を確認するため、外径22mm、電極長800mmのSESTの模擬体を試作し、その特性試験を実施した。特性試験では、試作したSESTのインダクタンス、キャパシタンス、抵抗、特性インピーダンス及びパルス遅延時間等を測定した。試験結果と設計値との照合を行い、設計法の妥当性を確認した。また、本測定実験により、PSFCのソレノイド電極構造の成立性を確認できた。

Investigation of interaction between MeV-ions and first wall from neutron and -ray measurements in JT-60U

近藤 貴; 草間 義紀; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 藤井 常幸; 森山 伸一; 根本 正博; 飛田 健次; 森岡 篤彦; 永島 圭介; et al.

Journal of Nuclear Materials, 241-243, p.564 - 568, 1997/02

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)80100-6

JT-60Uにおいて、イオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)加熱により核融合炉の高速イオンを模擬し、中性子(ボロンと高速イオンの反応による)およびガンマ線(Bpp',Cpp'反応による)計測により、高速イオンと第一壁の相互作用を調べた。その結果、鋸歯状波崩壊時に中性子信号中に、早い増加(約5ms)及び遅い増加(約100ms)の2つの特徴的な振舞いが観測された。小さい鋸歯状波の場合には、早い増加のみ観測されるのに対して、巨大鋸歯状波の場合には、これら2つの波形の重ね合せとなっている。早く増加する中性子信号は、損失高速イオンと第一壁との反応により発生したものとみなされる。一方、遅い増加の場合は、ガンマ線信号も増加していることから、鋸歯状波崩壊に伴う、ボロン不純物のプラズマへの流入により説明できる。

Development of in-core measuring method using optical techniques

角田 恒巳; 四竈 樹男*; 鳴井 実*; 佐川 勉

Radiation Detectors and Their Uses,Proc. of the 8th Workshop; KEK Proc. 94-7, 0, p.109 - 113, 1994/00

原子炉心の直接計測、各種照射物の光学的計測などの可能性を探るため、耐放射線性光ファイバを試作し、JMTR炉心に装荷し、その場試験により、吸収及び発光特性を追及した。吸収特性では、600nm領域の吸収ピークと、700nmより短波長側で波長の逆数に比例する吸収帯が存在することが判った。しかし全中性子フルエンス~310n/cm、線ドーズ3.310Gyの重照射に対しても十分耐える事が判った。発光特性では、波長の逆数の3乗に比例する連続スペクトルと、1280nm領域に鋭いピークを観測した。これらの発光は原子炉出力変化に即応し、特に1280nmのピークは原子炉出力との直線性も良好であった。本結果は、炉心内の光学的計測に道を拓くものと考えられる。

Measurement of neutron flux in the AVR

山岸 秀志; 若山 直昭; 伊藤 浩; 坂佐井 馨; H.Brixy*; J.Oehmen*; R.Hecker*; H.-J.Hantke*

Juel-2467, 43 Pages, 1991/04

原子炉計測研究室では、高温インコアチェンバ(HTIC)の開発を進め、800Cでも常温と変わりなく、10~10n/m・sの広範囲の中性子束を測定可能なHTICの開発に成功した。ドイツKFAでは、高温ガス炉AVR炉心上部の中性子束分布を測定し、計算コードを検証することに大きな関心を有していた。このため、1988年10月~12月にかけて、新開発のHTICを用いて、AVR内の中性子束分布測定実験を日独協力協定の下で日独共同により実施した。実験の結果、KFAが以前に計算した中性子束密度に対し約1000倍高いことが判明し、KFAでは計算コードの検討評価を行うための貴重なデータが得られた。また原研では新開発のHTICの高温ガス炉内作動実証データを得ることができた。1991年2月に行われた原研とKFAの協議の結果、上記成果を原研とKFA連名のKFAレポートとして発行することが合意されたため投稿する。

Quantitative evaluation of multiple production of neutrons induced by cosmic rays in materials

木村 貴海

Journal of Nuclear Science and Technology, 27(12), p.1147 - 1150, 1990/12

https://doi.org/10.3327/jnst.27.1147

バックグラウンド中性子とは何か?この問題は常温核融合研究における極微弱レベル中性子計測と関連して重要である。そこでバックグラウンド中性子の定量的評価を目的として、物質中における宇宙線誘起による中性子発生率を測定した。中性子検出体系内に種々の物質が存在したときに測定された中性子計数率は物質内での中性子多重発生を示唆した。物質1モル当たりの全中性子及び同時中性子計数率は平均原子量Aに対してそれぞれA, Aの相関をもつことを明らかにした。さらに重水に対して測定された中性子計数率は上の関係から予想される値に比べ例外的に高く、その発生率は1.910n/s・kgであった。この結果は重水における中性子発生に、重水素の分解または核融合(?)が寄与することを示している。

Neutron diagnostic for MTX

小川 俊英; 大麻 和美; 星野 克道; 小田島 和男; 前田 彦祐; マイクロウエーブトカマク実験チーム

Review of Scientific Instruments, 61(10), p.3181 - 3183, 1990/10

https://doi.org/10.1063/1.1141974

MTX計画用中性子計測器の製作、測定を行なった。MTX計画は、米国ローレンスリバモア研究所で行われている、自由電子レーザ(FEL)を使ったトカマクプラズマ加熱実験で、短パルス(50ns以下)、大出力(数GW)のマイクロ波を用いるところに特徴がある。この実験のために、2つのタイプの中性子計測器を準備した。1つは、全中性子発生率の時間変化を測定し、イオン温度を評価するためのもので、5種類の検出感度の異なる比例計数管や核分裂計数管で構成される。10~10n/sの中性子発生率レンジをカバーする予定である。もう1つは、FELパルスに対するイオンの応答を測定するためのもので、プラスチック・シンチレータを用いている。十分な中性子束が得られれば、100kHz程度の時間分解能が期待される。