二次イオン質量分析法を利用した保障措置環境試料中のウラン粒子に対する同位体組成分析法の発展と分析技術開発

富田 涼平; 富田 純平; 鈴木 大輔; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ

放射化学, (48), p.1 - 15, 2023/09

二次イオン質量分析法は酸素などのイオンビームを試料に照射することで試料の構成元素から放出されたイオンを質量分析する手法である。この手法は僅かなイオンであっても高感度の計測が可能であり、極微量の元素の同位体比分析に広く用いられる。我々は高分解能を有する二次イオン質量分析装置を用いて、ウランを主とした核物質を含む微小粒子の同位体組成分析技術を開発するとともに、IAEAが原子力施設等の立ち入り査察で採取した試料に含まれるウラン粒子の同位体組成を日本のIAEAネットワーク分析所として分析し、その結果を報告している。本稿では、二次イオン質量分析法の解説と従来型の二次イオン質量分析装置から始まり、現在、主流となっている大型二次イオン質量分析装置が開発されるまでの二次イオン質量分析法を使用した保障措置環境試料中のウラン粒子に対する分析技術の発展について、我々が行った分析技術開発の成果を中心に述べる。

保障措置対応の適切性確保及び維持に向けた活動

白藤 雅也; 野崎 天生; 阿久津 成美*; 宮地 紀子; 中村 仁宣

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), 4 Pages, 2022/11

核物質利用の透明性維持のためには、IAEA/国が実施する保障措置活動に適切に対応することが必要であり、核物質を取り扱う上で重要な業務の一つである。原子力機構では当該保障措置対応を的確に実施するために、従業員の知識の向上のための活動及び実際の保障措置対応を的確に行うための活動など様々な取り組みを実施している。本発表では、取り組みの具体的内容及びその効果や課題に加え、今後の活動について紹介する。

存在度の低いウラン同位体比分析のための模擬核物質粒子の作成

富田 純平; 富田 涼平; 鈴木 大輔; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ

KEK Proceedings 2022-2, p.154 - 158, 2022/11

保障措置環境試料に含まれるウラン粒子中の存在度の低いウラン同位体(U及び)を精密に測定することは、施設の原子力活動を検認するうえで重要である。本研究では、これら存在度の低いウラン同位体の測定技術を開発するために使用するウラン模擬粒子の作成方法を検討した。ウランの代用としたルテチウム溶液を粒子母体である多孔質シリカビーズを効果的に含浸させる方法を検討した。走査型電子顕微鏡で粒子の含浸状態を観察した結果、シリカビーズと溶液をPFA棒で混合するよりも時間をかけて静かに含浸させる方法が含浸粒子を効果的に作成できることが分かった。

非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究; リビアの事例調査

玉井 広史; 田崎 真樹子; 清水 亮; 木村 隆志; 中谷 隆良; 須田 一則

JAEA-Review 2021-073, 19 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-073.pdf:1.51MB

2018年度から開始した「非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究」の一環で、リビアの核開発及び非核化の事例を調査し、その非核化の特徴を分析した。リビアについては、独裁者カダフィ氏が革命による政権奪取後の1970年台初頭から国内支持基盤の確立とアラブ社会における地位の確保を目指して大量破壊兵器(WMD)の開発・取得に関心を寄せているとの疑惑があり、米英の諜報機関も注視していたとされるが、その実態については長らく国際社会に明らかにされていなかった。1980年代に入り、同国のテロ支援及び航空機テロの実行に対する国際社会の制裁強化により、経済が疲弊し社会混乱に陥っていたことは、2000年代初頭にWMD開発を断念し非核化を決断した一因と考えられる。この決断を促した要因には、経済制裁に加え、ほぼ同時進行していたイラク戦争により、同様にWMDを志向していたイラクのフセイン体制の崩壊を目の当たりにしたことや、ドイツ船籍の船舶が米国の臨検を受けた際、リビアによる遠心分離機資機材の秘密裏の調達が暴かれ動かぬ証拠を握られたことが挙げられる。リビアの非核化プロセスの進行は早かったが、これは、リビアが非核化の決断を反故にして核開発に逆戻りすることを阻止するという米英をはじめ国際社会の意思に加え、米英等の非核化プロセスのメイン・プレイヤーの役割分担が明確化されていたこと、リビアサイドは独裁者の一存で物事が決められたこと、更には、イラクの事例が見せしめ的な効果をもたらしたことが奏功したと考えられる。非核化の検証には国際原子力機関(IAEA)が中心的な役割を果たした。当時、包括的保障措置協定を締結していたリビア国内における全ての関連施設・活動を検認するため、追加議定書の署名を同国に促すとともに、批准前の段階から、リビアの積極的な協力を得て、補完的なアクセスに加えて、追加議定書で認められている以上の活動も行って、リビアの核開発計画の全容を解明することに成功した。核物質及び関連資機材等のリビア国内からの撤去とその検証により、リビアの非核化は成功裏に終了したが、その成功の要因には、上述したほかにリビアの科学技術力が未発達で、自前の開発及び秘密裏に調達した資機材を活用する能力がなかったことも検証の結果、判明している。こうした国際社会の成功体験から、リビアの事例は非核化の良好事例とされており

核物質を含む放射性廃棄物処理での合理的保障措置に関する調査・検討

中谷 隆良; 清水 亮; 田崎 真樹子; 木村 隆志; 玉井 広史; 須田 一則

第42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), 4 Pages, 2021/11

現在、原子力機構は保有する原子力施設の廃止措置を進めているところであり、対象には核物質を保有している施設もある。廃止措置作業では、核燃料物質を含む発生する放射性廃棄物の処理や保障措置終了手法も含め、核不拡散・透明性を維持しつつ、合理的な手法の検討は必要である。本研究では、国際原子力機関(IAEA)が整備するSafeguards by Design (SBD: 設計段階からの保障措置の検討)のガイダンス等を参考に、廃棄物処理に関して上記課題を考察する。

核燃料サイクルの推進と核不拡散・核セキュリティの確保

玉井 広史; 持地 敏郎; 千崎 雅生*; 岩本 友則*; 石黒 穣*; 北出 雄大; 佐藤 丙午*; 末廣 利恵*; 谷口 富裕*; 深澤 哲生*; et al.

第41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), 4 Pages, 2020/11

近年、我が国のプルトニウム利用の停滞及び核燃料サイクルの核不拡散・核セキュリティに関する批判が一部で増していることを踏まえ、核燃料サイクル政策の持続的発展に向け、こうした批判の妥当性を吟味し核不拡散・核セキュリティ上の観点からの課題等について検討した。

Improvement of detection limit in differential die-away analysis system for nuclear non-proliferation and nuclear security

大図 章; 前田 亮; 米田 政夫; 藤 暢輔

Proceedings of 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2019), Vol.1, p.101 - 104, 2020/08

https://doi.org/10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059900

In the fields of safeguards, nuclear non-proliferation, and nuclear security, non-destructive analysis (NDA) techniques useful for highly radioactive nuclear materials (NMs) are not established yet because there are so many technical difficulties to measure the amount of the highly radioactive NMs. A novel NDA system with a pulsed neutron source as the method for determining the composition of mixed NMs has been developing in the Japan Atomic Energy Agency. In the NDA system, a differential die-away analysis (DDA) technique is used to quantify the amount of fissile materials. The detection limit of fissile materials in DDA system is determined by the signal to noise ratio in fast neutron counting. A method to reduce the noise signal by using neutron absorber (BC rubber) sheets mounted on the inner entire surface in the sample cavity is proposed. The effect of the sheets on the reduction of noise signal in the fast neutron counting was investigated in both experimental test and simulation. The experimental results show that it is possible to detect a nuclear fissile material (Pu) of as low as 1 mg in a vial bottle when the absorber sheets with a thickness of 3 mm is used. This paper also presents comparison between experimental data and simulation results.

第1分科会の質疑・討論

中西 宏晃; 仲宗根 卓*

国際法外交雑誌, 117(3), p.642 - 643, 2018/11

国際法学会2018年度(第121年次)研究大会第1分科会「核兵器不拡散条約(NPT)採択50年と核軍縮」の質疑・討論の要旨

国レベルコンセプト(SLC)の全体像の調査結果の概要

木村 隆志; 田崎 真樹子; 北出 雄大; 清水 亮; 玉井 広史; 中西 宏晃; 須田 一則

日本核物質管理学会第39回年次大会論文集(インターネット), 5 Pages, 2018/11

本報告では、IAEAが開発・実施している国レベルコンセプト(SLC)の調査結果の概要、及び主にSLCの下にてIAEAによる拡大結論の導出を継続することの重要性について国内原子力事業者の理解を促進するために報告する。

核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA技術の開発,1; 次世代型DDA装置の性能評価

大図 章; 前田 亮; 米田 政夫; 古高 和禎; 藤 暢輔

日本核物質管理学会第38回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2018/04

原子力機構では、欧州委員会共同研究センターと共同で核不拡散、核セキュリティ用非破壊測定技術の開発に取り組んでおり、従来の技術では測定が難しい核変換用MA-Pu燃料等の高線量核物質や共存物質が多い難測定核物質を測定する技術の確立を目指している。その技術開発において、核分裂性核物質の定量が可能な次世代型アクティブ中性子ダイアウェイ時間差分析(DDA)部と元素分析が可能な即発線分析(PGA)部を組み合わせた、小型DT中性子源を用いるアクティブ中性子統合非破壊測定試験装置"Active-N"を新たに設計、開発した。現在、製作したDDA部の基本性能を評価するために微量のPu酸化物試料を封入したバイアル瓶を用いて測定試験を実施している。本報では、その試験結果をモンテカルロシミュレーション(MCNP)結果と比較して報告する。