Nondestructive quantitative analysis of difficult-to-measure radionuclides Pd and Tc

藤 暢輔; 瀬川 麻里子; 前田 亮; 常山 正幸*; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 海老原 充*

Analytical Chemistry, 93(28), p.9771 - 9777, 2021/07

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01233

Considering the expanding demand for nuclear waste management of the spent nuclear fuel materials in near future, a non-destructive analytical scheme applicable to the most difficult-to-measure nuclide of Pd, which emits no decay gamma-rays and whose half-life is too long to be decayed out during a human lifetime, was designed. The scheme consists of a sophisticated instrument capable of the detection of gamma-rays by Ge detectors coupled with time-of-flight measurement of neutrons and a high-intensity pulsed neutron beam, and can simultaneously perform TOF-coupled prompt gamma-ray analysis (TOF-PGA) as well as PGA and NRCA. An analytical capability was evaluated by applying to simulated samples of the Tc-platinum group metals (Tc-PGMs) obtained by the group partitioning process of spent nuclear fuels, which contain not only Pd but also Tc and another difficult-to-measure fission product. It was confirmed that, although PGA and NRCA could accurately analyze both nuclides in individual single substances, only TOF-PGA can analyze Pd as well as Tc in the Tc-PGMs simulated sample. The TOF-PGA measurement technique can be widely used for the non-destructive analysis of Pd and Tc in nuclear wastes.

Development of a correction method for the time-of-flight prompt -ray analysis

Huang, M.; 藤 暢輔; 海老原 充*; 木村 敦; 中村 詔司

Journal of Applied Physics, 121(10), p.104901_1 - 104901_7, 2017/03

https://doi.org/10.1063/1.4978309

A new analytical technique, time-of-flight prompt -ray analysis, has been developed at the Japan Proton Accelerator Research Complex. In order to apply it to accurate elemental analysis, a set of standard Fe and Au samples were measured to examine the factors which affect the number of detected events. It was found that the main contributing factors included the attenuations of neutrons and rays in the sample, live-time ratio of the data acquisition system and signal pile-up correction factor. A simulation model was built for the estimations of neutron and -ray attenuations. A simple empirical formula was proposed to calculate the signal pile-up correction factor. The whole correction method has proven to be accurate and reliable.

核融合試験装置の排気ガス測定装置

神永 敦嗣; 中村 博文; 磯部 兼嗣; 新井 貴

平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03

核融合試験装置では、重水素を使用した実験でd(d, n)Heの核融合反応のほかにd(d, p)tの反応によりプラズマ中にトリチウム(T)が発生する。また、実験により発生するTの量や第一壁との相互作用により発生するガスの種類及び濃度は異なる。これらのガスは、真空容器内の第一壁に残留するものと各設備の真空排気設備から真空容器の外部へ排出されるものに分けられる。このうち、JT-60本体の真空排気設備から排出されるT濃度とその化学種及び生成された各種ガス成分とその濃度の測定を行うことは、Tの除去方法及び将来の核融合装置の燃料循環系の設計にとって大変有益である。このため、JT-60では、真空排気設備から排出されるT排出量や化学種,生成されるガス種を測定する排気ガス測定装置を構築した。本装置は、トリチウム測定系(通気型電離箱とガストリチウム捕集装置によりTの濃度及びその化学種を分別測定する),ガス分析系(マイクロガスクロマトグラフにより水素,炭化水素及び二酸化炭素などのガス成分を測定する)並びに残留ガス分析系(2種類の残留ガス分析計と差動排気系を組合せて残留ガスを分析する)の3つの系から構成されている。本報告では、測定に使用している装置の概要,測定方法,測定例及び測定時に発生した不具合などについて述べる。

建家表面汚染分布測定技術の開発(受託研究)

畠山 睦夫; 伊藤 博邦; 柳原 敏

JAERI-Tech 2000-056, 38 Pages, 2000/09

JAERI-Tech-2000-056.pdf:5.23MB

原子力施設の廃止措置において、作業の最終段階で必要となる建家床面の放射能汚染を測定する移動型放射能測定装置を開発した。本装置による汚染分布の測定は、Co等から放出される放射能のうち、線のみを弁別して定量するものである。また、検出器は、10cm10cm単位のプラスチックシンチレーション検出素子を12体集合した構成とし、局所的な汚染も検出できるよう考案した。本装置による性能試験の結果より、検出限界値は、60秒の測定時間で約0.1Bq/cmであり、埋設配管等からの外部放射線の影響の有無を把握できることがわかった。また、装置の測定能力は、測定モードにより異なるが、約4~5m/hであり、手動による全面測定の3倍以上の測定作業効率が得られた。

地下水流動調査研究 -地下水流動の総合調査・解析システムの開発-

渡辺 邦夫*; 三枝 博光

JNC TY7400 2000-004, 62 Pages, 2000/05

JNC-TY7400-2000-004.pdf:1.45MB

地下水流動機構把握のための調査・解析手法の開発と精度の向上、それらの体系化を目的に、地下水流動特性評価プロセスの構築に向けた研究を実施した。本研究は、主に 1)地下水が流れる「場」の性質を的確に捉えることを目的とした研究、2)地下水流れのメカニズムを把握することを目的とした研究、3)調査計測・評価技術の開発を目的とした研究、から構成されている。1)割れ目系岩盤の地下水流動を評価するために、割れ目系のモデル化・解析手法の開発に関する研究を実施した。その結果、原位置調査から地下水流動を支配する割れ目系の規則性を抽出・把握するとともに、その調査結果に基づく、水理地質構造のモデル化手法や地下水流動解析手法を構築した。2)地下水流動解析における重要な因子の一つである不飽和特性に関する研究を実施し、逆解析法による地盤の不飽和特性の評価方法を構築した。3)難透水性岩盤における水理学的特性を評価するための蒸発量測定装置の開発に関する研究を実施し、低蒸発性岩盤(低透水性岩盤)における蒸発量測定精度を向上させるための試験方法を示した。また、広範囲な領域を対象とした水収支を把握することを目的に、地下水モニタリングシステムの構築に関する基礎的研究を実施した。その結果、広範囲な領域を対象とした水収支の把握やモニタリングデータの相互関係を評価する上で、ニューラル・ネットワークモデルによる解析手法が有効であることを示した。

遮蔽安全解析コードの検証研究(VI)

澤村 卓史*

JNC TJ1400 99-002, 73 Pages, 1999/03

JNC-TJ1400-99-002.pdf:2.34MB

核燃料施設からの直接線およびスカイシャイン線による線量評価は、施設の環境評価項目の1つに位置づけられており、遮蔽計算コードにより解析が行われている。しかし、ベンチマークデータが極めて少ないこと等もあり、評価においては十分な安全裕度が見込まれている。このため、合理的な評価を行うためには、スカイシャイン線に係わる実測データの取得が不可欠である。本研究は、施設からのスカイシャイン線のベンチマークデータの取得および各種計算コードの検証を目的として実施するものである。今年度は、中性子を対象とした同期方式によるパルス状放射線測定装置を改良し、北大45MeV電子線型加速器施設内および周辺の中性子到来時間分布測定を実施することにより、作製した装置がスカイシャイン線による線量測定に有効であることを実験的に明らかにすると共に汎用ユ一ザ一ズ版EGS4およびMCNPコードによる北大45MeV施設のスカイシャイン線評価への適用を検討するため以下の研究を行った。・同期法によるパルス状放射線測定装置を改良し、ゲート動作の有効性とバックグランド低減率の測定等の基礎実験を行った。装置の改良の結果、施設建て屋外においても信号中性子、バックグランド中性子および中性子到来時間分布を同時に測定することが可能になった。・北大45MeV電子線型加速器施設の建て屋内および周辺の中性子到来時間分布測定を実施した。その結果、中性子スカイシャイン線の測定に対しても同期測定法が適用できること示した。中性子に対しても排気筒が中心的な漏洩源であることが分かった。・シミュレーションによる北大45MeV電子線型加速器施設からの中性子スカイシャイン線評価のための基礎的計算を開始した。その結果を示す。

溶融塩粘性率測定装置の製作

林 博和; 加藤 義夫; 小川 徹; 佐藤 讓*

JAERI-Tech 97-024, 40 Pages, 1997/06

JAERI-Tech-97-024.pdf:1.08MB

溶融塩の粘性率を測定するための回転振動法及び細管法による粘性率測定装置を製作した。回転振動式粘性率測定装置では、振動周期と対数減衰率を時間計測の方法で測定した。測定装置の制御と粘性率の計算(絶対測定)にはパーソナルコンピューターを用いる構成とした。細管式粘性率測定装置は透明石英ガラス製・密封型とし、透明電気炉と組み合わせて直接観察によって流出時間も測定した。後者では蒸留水を標準物質として、相対測定によって粘性率を求めた。溶融塩化カリウムを用いて両装置の検定を行い、測定値と標準値の差は回転振動法では5%以内、細管法では3%以内であることを確認した。

工程内滞留抑制技術開発

赤津 康夫; 渡辺 均; 森田 重光; 中野 政尚; 片桐 裕実; 森澤 正人; 吉田 美香

PNC TN8440 97-001, 39 Pages, 1996/11

PNC-TN8440-97-001.pdf:3.02MB

平成6年5月にプルトニウム燃料第三開発室のプルトニウム工程内滞留量が約70kgに達していることが新聞紙上に大きく報じられた。プルトニウム燃料工場では国/IAEAと協議して、工程内滞留を技術的に可能な限り低減する計画を策定した。この低減化計画は、設備の清掃・分解・解体による工程内滞留量の低減、新型燃料製造設備の開発による工程内滞留量の抑制、改良型非破壊測定装置の開発による工程内滞留量の測定精度向上等を柱としており、これらの実施により平成8年10月末の実在庫検認(以下「PIV」)で、目標とした当初滞留量の約15%以下(約10kgPu)の達成が確認された。本書は、プルトニウム燃料第三開発室における工程内滞留問題の発生から、この問題への取り組み状況およびその成果、今後の課題等について平成8年11月15日に開催された「工程内滞留抑制技術開発報告会」において発表した概要をまとめたものである。報告は、以下の4つの項目から構成されており、問題発生の経緯、低減化計画の策定、低減化作業の実施およびその結果、滞留低減化および滞留量測定のための技術開発等について述べたものである。

遮蔽安全解析コードの検証研究(II)

沢村 卓史*

PNC TJ1600 95-004, 51 Pages, 1995/03

PNC-TJ1600-95-004.pdf:2.22MB

核燃料施設からの直接線およびスカイシャイン線による線量評価は、施設の環境評価項目の1つに位置づけられており、遮蔽計算コードにより解析が行われている。しかし、ベンチマークデータが極めて少ないこと等もあり、評価においては十分な安全裕度が見込まれている。このため合理的な評価を行うためには、スカイシャイン線に係わる実測データの取得が不可欠である。本研究は、施設からのスカイシャイン線のベンチマークデータの取得および各種計算コードの検証を目的として実施するものである。今年度は、同期方式によるパルス状放射線測定装置を作製し、北大45MeV電子線型加速器施設内の線量分布測定を実施することにより、作製した装置がスカイシャイン線による線量測定に有効であることを実験的に明らかにすると共に汎用ユーザーズ版EGS4による北大45MeV施設のスカイシャイン線評価への適用を検討するため以下の研究を行った。・同期法によるパルス状放射線測定装置を作製し、ゲート動作の有効性とバックグランド低減率の測定等の基礎実験を行った。その結果、ゲートパルス幅が10S時において約1.510-3の低減率を得た。・北大45MeV電子線型加速器施設内の建て屋内外の線量分布測定を実施した。その結果、バックグランドレベルの1/20-1/250のレベルの施設からの放射線を短時間で精度良く評価できることが実証された。・EGS4による北大45MeV電子線型加速器施設からのスカイシャイン線評価のためのシミュレーションを行った。その結果、約400m以遠において多重散乱の効果が大きくなることが示された。

環境放射線の変動要因に関する研究(3)

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PNC TJ1545 93-006, 224 Pages, 1993/03

PNC-TJ1545-93-006.pdf:10.3MB

平成3年度に兵庫県宝塚-六甲山周辺において当委員会の全委員が参加して、各種測定機器を用いた合同調査を実施したが、本年度は動燃事業団および地質調査所が過去においてカーボーン調査を行いデータが集積されている岐阜県土岐市周辺を調査対象に選定し、前年度と同様な方式に沿ってカーボーン調査を実施した。この調査により、過去の計数率のみ記録されたデータであっても、放射線線量率に換算できるようになった。また、5 ファイx5 と4 ファイx4 NaI(Tl)とを装備した別個のカーボーン測定によるデータの放射線線量率への換算も裏付けられた。なお、原子力発電所所在の道府県モニタリング施設の放射線線量レベルを色別図示したこと、およびヘリコプタ・エアボーン調査の成果を本報告書で取り上げたことは、全国放射線線量レベルのメッシュマップ完成のために多いに寄与するものと考える。