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多田 健一; 長家 康展; 谷中 裕; 横山 賢治; 沖田 将一朗; 大泉 昭人; 福島 昌宏; 中山 梓介
Journal of Nuclear Science and Technology, 21 Pages, 2023/04
被引用回数：6 パーセンタイル：98.92(Nuclear Science & Technology)日本の新しい評価済み核データライブラリJENDL-5が2021年12月に公開された。本論文は、核分裂炉に対するベンチマーク計算によりJENDL-5の妥当性を実証するものである。ベンチマーク計算は連続エネルギーモンテカルロコードMVP、MCNP及び決定論コードMARBLEを用いて実施された。ベンチマーク計算結果より、核分裂炉に対するJENDL-5の計算精度が、以前のJENDL-4.0に比べて改善されていることが分かった。
大野 雅広*; 内堀 昭寛; 岡野 靖; 高田 孝*
JAEA-Testing 2022-004, 193 Pages, 2023/03
JAEA-Testing-2022-004.pdf:3.31MB
高速炉の燃料破損時にナトリウム中に放出される放射性物質の挙動は、燃料破損の速やかな検出によるプラント異常事象の拡大防止、保守時の被曝線量の低減、及び事故時に放出される放射性物質量評価等に関して重要である。このため、燃料破損時に冷却材中に放出され、一次冷却材を経由してカバーガス空間へ至る核分裂生成物(以下、FPと略す)の種類とその量(炉内ソースターム)をより現実的に評価することを目的として、これらの FP 移行過程で起こる物理的・化学的挙動を機構論的に取り扱う解析コードTRACER (Transport phenomena of Radionuclides for Accident Consequence Evaluation of Reactor)が開発されている。TRACERコードは、燃料ピンの破損に伴う冷却材へのFP放出から始まる、一連のFP移行挙動を解析する。解析は燃料ピン、一次冷却材及びカバーガスと炉内の範囲でのFP挙動を対象としている。具体的には、燃料ピンから放出されるFP、1次系冷却材中を移行するFP、冷却材中を輸送されるFPを含む希ガス気泡、カバーガスへ放出されるFP、カバーガスから炉外へ漏洩するFPといった一連の挙動である。本マニュアルはTRACER Version 2.3のマニュアルに対し、数式等の参考文献の追加、インプットファイル作成方法の解説の改善、TRACERコードへ加えたNUREG-0772モデルの改良に関して追記、Appendixで行ったサンプル解析の図の修正、サンプル解析の追加といった変更を加えたものである。
中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*
NEA/NSC/R(2020)4 (Internet), p.345 - 349, 2022/10
原子炉から発生する長寿命核分裂生成物(LLFP)は安定ないし短寿命な核種へと変換することが強く望まれている。こうした中、近年、高エネルギー粒子による破砕反応によってLLFPを核変換処理することが検討されており、いくつかの実験研究からは重陽子による破砕反応断面積が陽子によるものよりも大きいことが明らかにされている。これらの結果は重陽子ビームによるLLFPの核変換処理が陽子ビームによるものよりも有効である可能性を示唆している。他方、我々はこれまでに重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発してきた。DEURACSは元々、重陽子加速器中性子源の設計に資するために開発されてきたが、本研究ではDEURACSをLLFPに対する破砕反応断面積の計算に適用する。実験値との比較を通じ、LLFPの核変換応用へのDEURACSの適用性を議論する。
岩元 大樹
JAEA-Conf 2021-001, p.24 - 29, 2022/03
放射線挙動解析コードPHITSは、加速器駆動核変換システムや核破砕中性子源施設等における放射能・被曝線量評価及び施設の遮蔽設計に重要な役割を演じるが、PHITSの核破砕反応を記述するモデルINCL4.6/GEMは核分裂生成物の収量を大幅に過小評価することが知られており、モデルの高度化が求められている。本研究では、核分裂生成物の収量予測に重要なパラメータとなる「核分裂確率」を現象論的に記述するモデルを提案し、このモデルを粒子輸送計算コードPHITSに組み込まれている脱励起過程計算コードGEMの高エネルギー核分裂モデルに適用した。実験値との比較の結果、広範囲のサブアクチノイド核種に対する陽子入射、中性子入射及び重陽子入射反応に対して、核分裂断面積を統一的に予測でき、その予測精度は従来モデルよりも大幅に改善することを示した。さらに、本モデルを用いた解析により、核分裂生成物の同位体分布を精度よく求めるためには、核内カスケード過程計算コードINCL4.6における高励起残留核の記述の修正が必要であることを明らかにした[1]。これらの研究成果により、日本原子力学会核データ部会賞学術賞を受賞した。本研究会では提案したモデルおよび研究成果内容について報告する。[1] H. Iwamoto and S. Meigo, "Unified description of the fission probability for highly excited nuclei", Journal of Nuclear Science and Technology, 56:2, 160-171 (2019).
有友 嘉浩*; 岩本 昭*; 西尾 勝久; 太田 雅久*
Physical Review C, 105(3), p.034604_1 - 034604_8, 2022/03
被引用回数：2 パーセンタイル：52.69(Physics, Nuclear)One of the dynamical investigations for an understanding of the fission process is the analysis through Langevin trajectories in the nuclear deformation space. The main motivation of this analysis is to elucidate the characteristic nuclear-shape oscillation induced by a random force in the Langevin equation and its impact on the fission process. The characteristic random oscillation originates from the requirement of an overdamped condition. The properties of the friction tensor in the equation reveal that the directional nuclear shape fluctuations originate in the subspace of nuclear deformation. Our calculations exhibit a good agreement with the fission data for fermium isotopes, where the fission-fragment mass distribution changes dramatically from the asymmetric shape to the sharp symmetric shape as the masses of the fissioning Fm isotopes increase.
O + 
Np田中 翔也*; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; Kean, K. R.*; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; 有友 嘉浩*
Physical Review C, 105(2), p.L021602_1 - L021602_5, 2022/02
被引用回数：1 パーセンタイル：33.4(Physics, Nuclear)The angular momentum of a primary excited compound nucleus produced in multinucleon transfer reaction is an important quantity to evaluate cross sections to synthesize neutron-rich heavy element nuclei as well as for surrogate reaction studies. The mechanism is, however, not enough understood due to the lack of detailed experimental data. In the present study, we determined the angular momentum of primary excited nuclei, 
Np, 
Pu, and 
Am, produced in the multi-nucleon transfer channels of the O + Np reaction. With this aim, angular distributions of fission fragments with respect to the axis perpendicular to the reaction plane were measured for each compound nucleus. The distributions show an anisotropy exhibiting an enhanced yield on the reaction plane. They are well reproduced by a saddle point model, from which the average angular momentum is derived in the model framework. The angular momentum increases with the compound-nucleus mass, thus the number of nucleons exchanged, but shows a saturating trend toward heavier compound nuclei. These results are the first ones to point to the dependence of the angular momentum on the transfer channels.
岩元 大樹; 明午 伸一郎; 中野 敬太; Yee-Rendon, B.; 方野 量太; 菅原 隆徳; 西原 健司; 佐々 敏信; 前川 藤夫
JAEA-Research 2021-012, 58 Pages, 2022/01
JAEA-Research-2021-012.pdf:7.23MB
加速器駆動システム(ADS)の核破砕標的より上部に位置する構造物の放射線遮蔽解析を実施した。解析では、モンテカルロ粒子輸送計算コードPHITS及び誘導放射能解析コードDCHAINPHITSを用い、1サイクルを300日として、熱出力800MW及びビーム出力30MWの1サイクルフル出力運転を仮定した。解析対象の構造物は、標的の真上に設置されたビームダクト、原子炉容器上部に位置するビーム輸送室及びその室内に設置するビーム輸送機器及び遮蔽体並びに天井遮蔽体とした。それぞれの構造物に対する運転中及び運転後の放射線量及び放射能量を評価し、天井遮蔽体の遮蔽構造を求めた。その結果、本検討で求めた遮蔽構造を用いることで、法令で定められる敷地境界における線量限度を十分に下回る等の知見が得られた。さらに本検討の条件では、運転後における標的真上に位置するビーム輸送室内機器付近の実効線量率は10mSv/hを超え、室内機器の保守及び交換では遠隔での作業が必須となることを示した。
日高 昭秀
シビアアクシデント時の核分裂生成物挙動, p.85 - 88, 2021/05
日本原子力学会の「シビアアクシデント時の核分裂生成物挙動」研究専門委員会は、最近、活動内容を取りまとめた。著者はその委員として、シビアアクシデント時の核分裂生成物挙動に係る解析コード、FP挙動モデルの節において、燃料からの放射性物質放出モデルの概要と、燃料から放出された後の放射性物質の化学形態について執筆した。また、福島第一原子力発電所事故解析から得られた現行の放射性物質挙動モデルの技術課題として、以下の3点((1)大気拡散コードと環境モニタリングデータから逆算した
I/
Cs比に基づく福島原発事故後期のI及びCs放出機構の推定、(2)福島原発事故後放射性テルル放出時間の推定及びそれらと個々のプラント事象との関係、(3)福島原子力発電所事故中に正門付近で観測された中性子源及び4号機水素爆発の誘因となった水素の追加発生 -高温炉心溶融物のクエンチ時に起こり得る事象からの類推-)について執筆した。
Schmitt, C.*; Lemasson, A.*; Schmidt, K.-H.*; Jhingan, A.*; Biswas, S.*; Kim, Y. H.*; Ramos, D.*; Andreyev, A. N.; Curien, D.*; Ciemala, M.*; et al.
Physical Review Letters, 126(13), p.132502_1 - 132502_6, 2021/04
被引用回数：15 パーセンタイル：84.11(Physics, Multidisciplinary)Isotopic distributions of fragments from fission of the neutron-deficient 
Hg nuclide are reported. This experimental observable is obtained for the first time in the region around lead using an innovative approach based on inverse kinematics and the coincidence between the large acceptance magnetic spectrometer VAMOS++ and a new detection arm close to the target. The average fragment 
ratio and prompt neutron 
multiplicity are derived and compared with current knowledge from actinide fission. A striking consistency emerges, revealing the unexpected dominant role of the proton subsystem with atomic number between the 
= 28 and 50 magic numbers. The origin of nuclear charge polarization in fission and fragment deformation at scission are discussed.
岡村 知拓*; 大泉 昭人; 西原 健司; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*
JAEA-Data/Code 2020-023, 32 Pages, 2021/03
JAEA-Data-Code-2020-023.pdf:1.67MB
核燃料サイクルで発生する放射性廃棄物のマスバランスを評価するためには、原子炉運転に始まり、再処理,ガラス固化,中間貯蔵,地層処分まで含めた、分野横断的な解析が求められる。日本原子力研究開発機構では核燃料サイクルのマスバランス解析を可能とする、Nuclear Material Balanceコード(NMBコード)を開発している。しかし、従来のNMBコードの解析対象は26核種のアクチノイドに対して核分裂生成物(FP)が2核種のみであり、アクチノイドのマスバランス解析に特化している。よって、バックエンドのマスバランス解析を精度良く行うために、NMBコードの計算で扱われるFP数を拡充する必要がある。本研究ではNMBコードにおいて解析対象とすべき主要なFPが選定され、NMBコードに実装するべきFPのリストが作成された。軽水炉ウラン燃料,軽水炉MOX燃料,高速炉MOX燃料の2炉型、3燃料の条件でORGIENを用いた燃焼・崩壊計算を行い、質量,発熱量,放射能量,被ばく線量,固化体阻害因子の5つの評価指標においてFPが選定された。また、ORIGENと同等の計算精度を有する簡易的な燃焼チェーンをNMBコード内で構成するために必要なFPが選定された。その結果、核種数が異なる2つのリスト(詳細リストと簡易リスト)が作成された。
岩元 大樹
核データニュース(インターネット), (128), p.13 - 25, 2021/02
近年、核破砕反応で発生する中性子を利用した物質科学研究や産業応用が世界規模で展開されている。そこでは、施設の利用や放射線安全の観点から、核破砕反応で生み出される二次粒子や核破砕生成物に起因する放射線量や放射能量に対する予測精度の向上が求められている。本稿では、核破砕反応の基礎およびこれを記述するための核反応モデルが直面している課題について説明するとともに、この課題を解決すべく取り組んだ研究および研究成果(2020年度核データ部会賞学術賞受賞)について紹介する。
O+Np reactionVermeulen, M. J.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Kean, K. R.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Tsekhanovich, I.*; Andreyev, A. N.; 石崎 翔馬*; et al.
Physical Review C, 102(5), p.054610_1 - 054610_11, 2020/11
被引用回数：5 パーセンタイル：52.72(Physics, Nuclear)Fission fragment mass distributions for 23 nuclei (
U, 
Np, 
Pu, 
Am, 
Cm, and 
Bk) were measured using the multi-nucleon transfer approach in the reaction of O+Np, and their excitation-energy dependence was obtained up to a maximum of 70 MeV. Among them, the low energy fission of 
Np, 
Pu, and 
Cm is reported for the first time. The experimental data for all the studied nuclei were compared to the Langevin calculations. The calculation which takes into account the effects of multi-chance fission well reproduced the peak-to-valley ratio and mass-asymmetric peak positions of the distributions. The angular momenta given to the fissioning nucleus is also discussed.
有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 西尾 勝久
日本物理学会誌, 75(10), p.631 - 636, 2020/10
フェルミウム元素(Fm, 原子番号100)の核分裂において、1980年代の実験で興味深い結果が報告された。
Fmから
Fmへと原子核の質量数が1つ変化しただけで、ウランで見られるような質量非対称核分裂から、シャープな質量対称核分裂へと変化した。この変化の原因を説明するため多くの理論モデルが提案されてきたが、実験データを定量的に説明できる模型はなかった。本研究では、ランジュバンモデルを用いた動力学計算を行うことにより、この変化の原因を説明することができた。このモデルの構築のため、原子力科学研究所タンデム加速器で測定した核分裂データを使用した。核分裂の発見と理論の歴史を概説しつつ、Fmで起こる現象について分かりやすく解説した。
金村 祥平*; 高橋 優也*; 大森 孝*; 野平 俊之*; 坂村 義治*; 松村 達郎
電気化学, 88(3), p.289 - 290, 2020/09
原子力発電所で発生する使用済燃料を再処理すると、高レベル廃液,ガラス固化体等の高レベル放射性廃棄物が発生する。高レベル廃棄物には、白金族元素,レアアース等のレアメタルが含まれる。これらレアメタルの一部は、Pd-107, Cs-135, Se-79, Zr-93といった半減期が数十万年以上の長寿命核分裂生成物(LLFP)であるため、現在は化学的,物理的に地層処分環境では長期間安定なガラス固化体として処分することとなっている。しかし、高レベル廃棄物からのレアメタル回収や、核変換処理による安定核種または短寿命核種への変換が実現すれば、原子力発電の長年の課題であった高レベル廃棄物の大幅な低減と、廃棄物の再資源化が実現できる。ImPACTプログラムにおいて、少量の試薬添加で元素の分離操作が実現でき、二次廃棄物量を低減可能な電気化学プロセスに着目し、電気化学的手法を用いた高レベル廃棄物からのLLFP分離回収プロセスを開発した。この成果が認められ、電気化学会技術賞(棚橋賞)を受賞した。電気化学会の依頼により、学会誌への解説記事を掲載する。本稿では、開発した手法について簡潔に解説した。
佐々木 祐二
化学工学, 84(9), p.425 - 427, 2020/09
原子力研究における分離技術は廃棄物減容と有害度低減の観点が求められる。放射性元素の処理法あるいは一時的な対策として、ガラス固化体での地層処分、長半減期核種を非放射性または短半期核種へ核変換や中間貯蔵がある。このように、それぞれの処分法を適切に運用するための元素分離技術が不可欠になる。ここでは、使用済み燃料からU, Pu元素の分離と高レベル廃液からMA, FP元素の分離手法と新しい溶媒抽出技術について解説する。
P
rez S
nchez, R.*; Jurado, B.*; Mot, V.*; Roig, O.*; Dupuis, M.*; Bouland, O.*; Denis-Petit, D.*; Marini, P.*; Mathieu, L.*; Tsekhanovich, I.*; et al.
Physical Review Letters, 125(12), p.122502_1 - 122502_5, 2020/09
被引用回数：13 パーセンタイル：70.32(Physics, Multidisciplinary)Reliable neutron-induced-reaction cross sections of unstable nuclei are essential for nuclear astrophysics and applications but their direct measurement is often impossible. The surrogate-reaction method is one of the most promising alternatives to access these cross sections. In this work, we successfully applied the surrogate-reaction method to infer for the first time both the neutron-induced fission and radiative capture cross sections of 
Pu in a consistent manner from a single measurement. This was achieved by combining simultaneously measured fission and 
-emission probabilities for the 
Pu(
He, He') surrogate reaction with a calculation of the angular-momentum and parity distributions populated in this reaction. While other experiments measure the probabilities for some selected -ray transitions, we measure the -emission probability. This enlarges the applicability of the surrogate-reaction method.
中村 聡志; 木村 崇弘; 伴 康俊; 津幡 靖宏; 松村 達郎
JAEA-Technology 2020-009, 22 Pages, 2020/08
JAEA-Technology-2020-009.pdf:2.92MB
分離変換技術開発ディビジョンでは、マイナーアクチノイド(MA)核データの検証に資する核分裂反応率について、核分裂計数管を用いた測定を検討している。そのため、核分裂計数管用のMA線源の作製, 定量及び不確かさの評価を行った。電着法を採用して、Np, 
Am, 
Am及び
Cmの4核種について電着量が異なるMA線源を7種類作製した。さらに、同位体希釈法を用いて放射能を定量したCm線源元液からCm作業標準線源を作製し、これを用いて算出した計数効率を適用して各MA線源の放射能を定量した。その結果、作製したMA線源の放射能として、Np線源は1461Bq, 2179Bq及び2938Bq、Am線源は1.428MBq、Am線源は370.5kBq及び89.57kBq並びにCm線源は2.327MBqを得ると共に、不確かさを0.35%(1
)と評価した。本報告書では、MA線源の作製及び定量方法並びに不確かさ評価の過程についてまとめる。
Grund, J.*; 浅井 雅人; Blaum, K.*; Block, M.*; Chenmarev, S.*; D
llmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Lohse, S.*; 永目 諭一郎*; Nagy, Sz.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 972, p.164013_1 - 164013_8, 2020/08
被引用回数：6 パーセンタイル：60.71(Instruments & Instrumentation)ペニングトラップ型質量分析装置TRIGA-TRAPとTRIGA Mainz研究炉との結合に成功した。これにより、炉心近くに設置した
U標的の中性子核分裂によって生成された短寿命核の高精度質量測定が可能となった。ターゲットチャンバから表面電離イオン源への短寿命核の効率的な輸送のためにエアロゾルガスジェットシステムを使用した。新規イオン光学系および改良型ビームモニタリングシステムを導入するとともに、実験装置のコミッショニングが終了した。表面イオン源の設計、実験装置の効率、および本装置を用いて得られた最初の結果を報告する。
-delayed fission of isomers in 
BiAndel, B.*; Andreyev, A. N.; Antalic, S.*; Al Monthery, M.*; Barzakh, A.*; Bissell, M. L.*; Chrysalidis, K.*; 他29名*
Physical Review C, 102(1), p.014319_1 - 014319_12, 2020/07
被引用回数：6 パーセンタイル：59.56(Physics, Nuclear)-delayed fission (DF) decay of a low-spin (ls) and a high-spin (hs) isomer in Bi was studied at the ISOLDE facility at CERN. Their DF partial half-lives were determined: 
, DF(Bi
)= 5.6(8) 
10
s and , DF(Bi
)=1.7(6) 10 s. This work is the first DF study of two states in one isotope and allows the spin dependence of low-energy fission to be explored. The fission fragment mass distribution of a daughter nuclide Pb, following the decay of the high-spin isomer, was deduced and indicates a mixture of symmetric and asymmetric fission modes.
田中 翔也; 有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久
Physical Review C, 100(6), p.064605_1 - 064605_6, 2019/12
被引用回数：13 パーセンタイル：79.29(Physics, Nuclear)散逸揺動定理を採用した動力学模型を使用し、
U, 
Np, 
Pu (
=15-55MeV)という広い範囲の核種および励起エネルギーにおいて核分裂片質量分布の評価を行った。本研究の特色は、原子核が分裂へ至るまでに中性子を放出するという、マルチチャンス核分裂の概念を理論計算へ導入していることである。その結果、実験データを系統的に再現する計算結果を得られた。特に、励起エネルギーが高い領域においても核分裂片質量分布がふた山構造を維持する傾向や、原子核の初期状態(特に中性子数)に依存するという実験データの傾向を再現することに成功した。またこの傾向が、核分裂前の中性子放出確率を支配している複合核の中性子結合エネルギーと相関を持つことを示した。
