東濃地科学センターにおける熱分解型元素分析装置/安定同位体比質量分析装置を用いた岩石試料等の水素と酸素の安定同位体比測定

山本 悠介*; 渡邊 隆広; 丹羽 正和; 島田 耕史

JAEA-Testing 2023-003, 67 Pages, 2024/02

JAEA-Testing-2023-003.pdf:4.63MB

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として、地質環境の長期安定性に関する研究を進めている。一般に将来の自然現象に伴う地質環境の変化の予測・評価は、自然現象に関する過去の記録や現在の状況に関する調査結果に基づき行われる。岩石試料等の水素及び酸素の安定同位体比(D、O)は試料に含まれる水の供給源や混合過程等に関する情報が得られるため、過去に発生した自然現象を明らかにする上で重要な基礎データの一つとなる。東濃地科学センターでは、岩石試料等のD及びOを把握するため熱分解型元素分析装置(TC-EA)及び安定同位体比質量分析装置(IRMS)を組み合わせたTC-EA/IRMSによる分析手法を整備した。本稿ではTC-EA/IRMSを用いた岩石試料等のD及びOの分析手法を作業手順書として示すとともに、標準試料を用いた補正式の評価、標準試料の繰り返し測定による分析精度の評価及び岩石試料等を用いた試験測定結果の一例について報告する。

第34回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」報告集

株本 裕史; 中川 創平; 松田 誠

JAEA-Conf 2022-002, 146 Pages, 2023/03

JAEA-Conf-2022-002.pdf:9.89MB

第34回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」は、令和4(2022)年7月21日(木)22日(金)の2日間に亘り日本原子力研究開発機構原子力科学研究所により開催された。新型コロナウイルスの感染拡大防止の対応からオンライン形式とした。本研究会は、タンデム加速器を中心とした静電加速器施設を運営あるいは利用する研究者・技術者の現場レベルからの話題提供を通じて、参加者相互の情報交換を図り、関連研究の発展や施設管理に資することを目的として行われている。本研究会へは26の大学、研究機関および産業界から約100名の関係者が参加した。発表件数は25件で、各施設の現状報告や加速器の技術開発、応用研究等について報告が行われた。また、今回はオンライン開催のためにポスター発表は行わず、口頭発表のみとした。本報告集は、これらの発表内容をまとめたものである。

地球科学分野における加速器質量分析を活用した研究の最前線

本多 真紀

Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan, 70(4), p.282 - 283, 2022/12

https://doi.org/10.5702/massspec.S22-77

加速器質量分析(AMS)における計測技術と化学分離技術の発展によって、AMSでPu (半減期8.110年)、Fe (半減期2.6210年)、Sr (半減期28.9年)の高感度分析が可能になった。これによって、例えば海底堆積物の一種である鉄・マンガンクラスト中のPuを分析した研究では、これまでは核実験由来のPuに埋もれていた、太陽系外から飛来したPuの定量に成功した。更に、Puは中性子星合体などで生成されることを明らかにする等、重元素の起源となる天体サイト(生成場)の解明に繋がる研究成果を得た。本トピックスではPu,Fe,Srについて、AMSを活用した研究の最前線を紹介する。

Measurement of fission-fragment mass distributions in the multinucleon transfer channels of the O+Np reaction

Vermeulen, 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

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.054610

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.

Organ absorbed dose estimation reflecting specific organ masses with simple scaling of reference doses using the organ masses

真辺 健太郎; 小山 修司*

Radiation Protection Dosimetry, 189(4), p.489 - 496, 2020/05

AA2019-0343.pdf:0.67MB

https://doi.org/10.1093/rpd/ncaa058

核医学検査における被ばく線量の最適化において正確な内部被ばく線量評価が求められる場合は、個人の特性を考慮することが必要である。そこで、本研究では、個人の臓器質量を反映した吸収線量評価を簡易的に実施するため、基準となる人体モデルに基づく吸収線量を個人の臓器質量によりスケーリングする手法を提案し、その実効性をTcコロイドの静注投与及びI標識ヨウ化ナトリウムの経口投与に対する線量評価で検証した。Tc又はIがよく集積する組織・臓器の吸収線量について本手法による評価値と詳細な解析に基づく評価値を比較したところ、赤色骨髄のように体内に広く分布する組織・臓器では誤差が大きかったものの、肝臓や脾臓、甲状腺のような実質臓器については精度よく評価できることが確認でき、本手法の実効性が示された。

高速中性子直接問いかけ法を用いた核物質量のオンサイト測定

米田 政夫

ぶんせき, 2019(10), p.459 - 461, 2019/10

原子力施設の操業及び廃止措置時には核燃料物質を含む廃棄物が発生し、原子力事業者はそれら廃棄物に含まれる核燃料物質をオンサイトで計量する必要がある。主な計量の方法は放射線による非破壊測定であり、廃棄物が収納されたドラム缶を開封することなく実施される。また、廃棄物測定用途以外では、核セキュリティ分野等において核物質の非破壊測定が用いられている。核物質の非破壊定量法の分類として、パッシブ法とアクティブ法がある。パッシブ法とは、測定対象物に含まれる核物質等が自発的に崩壊する際に放出されるガンマ線や中性子を測定することにより核物質量を定量する手法である。それに対してアクティブ法とは、測定対象物の外部から中性子等を照射して反応を誘発し、放出される中性子又はガンマ線を測定して核物質量を定量する手法であり、特に中性子を計測する非破壊測定手法を「アクティブ中性子法」と呼んでいる。日本原子力研究開発機構(JAEA)の原子力基礎工学研究センター(NSEC)では、アクティブ中性子法の一つである「高速中性子直接問いかけ法(FNDI法: Fast Neutron Direct Interrogation)」を開発してきた。このFNDI法は、高感度で測定時間が短いというアクティブ中性子法が持つ特長に加え、パッシブ法で問題となる内容物の種類, 嵩密度, 不均一性、及び核物質の偏在の影響を受けにくいという特長も有することもあり、NSECにおいて廃棄物ドラム缶用の核燃料物質測定装置として実用化した。本稿ではアクティブ中性子法の測定原理及びその後の発展・実用化について紹介する。

原子力分野における分光分析手法の紹介

日下 良二

分光研究, 67(6), p.239 - 240, 2018/12

本稿では原子力分野外の読者を対象に、日本原子力研究開発機構(JAEA)と量子科学技術研究開発機構(QST)の共同研究によって開発された分光分析手法を解説した。解説した手法は、使用済燃料に含まれるPd同位体を、レーザー誘起光還元法と誘導プラズマ質量分析計(ICP-MS)を用いることによって定量分析することに成功した手法である。使用済燃料に含まれる放射性同位体の定量分析の重要性と、その分析の難しさや問題点を解説した上で、本手法の原理、利点、さらには、今後の応用について記述した。

核不拡散・核セキュリティに利用される微量分析技術

江坂 文孝

ぶんせき, 2018(10), p.408 - 411, 2018/10

本報告では、核物質粒子の探知技術、質量分析を用いたウランやプルトニウムの同位体比分析技術、さらに精製年代測定技術などの最新の研究成果をデータを示しながら紹介する。これらの分析技術は、核不拡散のための微量分析技術に役立てられている。

Model calculation of Cr dissolution behavior of ODS ferritic steel in high-temperature flowing sodium environment

大塚 智史; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 矢野 康英; 加藤 章一; 古川 智弘; 皆藤 威二

Journal of Nuclear Materials, 505, p.44 - 53, 2018/07

AA2017-0603.pdf:1.7MB

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2018.03.054

高温流動Na中での燃料被覆管からのCr溶出挙動に及ぼす各種試験パラメータ(Na中溶存Cr濃度、試験温度、軸方向温度勾配、Na流速)の影響を系統的に把握するための計算モデルを構築し、数値計算を行った。Cr溶出挙動が液体Na中の溶存Cr濃度の微量の変化に大きく影響される計算結果を得た。Na中のCr濃度は、Na冷却高速炉(SFR)内における燃料被覆管からのCr溶出挙動の予測・制御のため、注目すべき重要なパラメータであると考えられる。Na中溶存Cr濃度を0.07wtppmmとした場合の本モデル計算で得たODS鋼被覆管肉厚方向のCr濃度プロファイルは、BOR-60照射試験データとよく一致した。

Four-dimensional Langevin approach to low-energy nuclear fission of U

石塚 知香子*; Usang, M. D.*; Ivanyuk, F. A.*; Maruhn, J. A.*; 西尾 勝久; 千葉 敏

Physical Review C, 96(6), p.064616_1 - 064616_9, 2017/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.96.064616

We developed a four-dimensional (4D) Langevin model, which can treat the deformation of each fragment independently and applied it to low-energy fission of U, the compound system of the reaction n + U. The potential energy is calculated with the deformed two-center Woods-Saxon (TCWS) and the Nilsson-type potential with the microscopic energy corrections following the Strutinsky method and BCS pairing. The transport coefficients are calculated by macroscopic prescriptions. It turned out that the deformation for the light and heavy fragments behaves differently, showing a sawtooth structure similar to that of the neutron multiplicities of the individual fragments (A). Furthermore, the measured total kinetic energy TKE(A) and its standard deviation are reproduced fairly well by the 4D Langevin model based on the TCWS potential in addition to the fission fragment mass distributions. The developed model allows a multi-parametric correlation analysis among, e.g., the three key fission observables, mass, TKE, and neutron multiplicity, which should be essential to elucidate several longstanding open problems in fission such as the sharing of the excitation energy between the fragments.