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論文

福島第一原子力発電所事故後の環境回復への取り組みと環境回復技術

宮原 要; 飯島 和毅; 斎藤 公明

地盤工学会誌, 63(11/12), p.62 - 69, 2015/11

AA2015-0380.pdf:1.64MB

東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い放出された放射性物質の地表への沈着状況等を踏まえ、原子力機構は、事故直後から国内外の関係機関と協力しつつ環境回復に率先して取り組んできた。これらの取組みは避難住民の早期帰還や住民の安全・安心の確保に向けて、環境中での放射性セシウムの挙動の理解を深め、それを踏まえた沈着状況の将来予測や帰還住民の被ばく線量を評価するための鍵となる役割を担っている。これまでの環境回復の取組みに基づき得られた知見と技術について解説するとともに、今後取り組むべき課題を整理する。

報告書

平成26年度研究開発・評価報告書; 評価課題「福島環境回復に関する技術等の研究開発」(事後/事前評価)

福島研究開発部門

JAEA-Evaluation 2015-004, 96 Pages, 2015/09

JAEA-Evaluation-2015-004.pdf:2.95MB

日本原子力研究開発機構(以下、「原子力機構」という)は、「国の研究開発評価に関する大綱的指針」(平成20年10月31日内閣総理大臣決定)及びこの大綱的指針を受けて作成された「文部科学省における研究及び開発に関する評価指針」(平成21年2月17日文部科学大臣決定)、並びに原子力機構の「研究開発課題評価実施規程」(平成17年10月1日制定、平成21年8月19日改正)等に基づき、平成26年9月16日に「福島環境回復に関する技術等の研究開発」に関する事後評価及び事前評価を福島環境研究開発・評価委員会に諮問した。これを受けて、福島環境研究開発・評価委員会は、委員会において定められた評価方法に従い、原子力機構から提出された第2期中期計画期間(平成23年3月から平成27年3月)における研究開発実績、及び第3期中長期計画期間(平成27年4月から平成34年3月)における研究開発計画に関する説明資料の検討及び各担当者による口頭発表と質疑応答を実施した。本報告書は、福島環境研究開発・評価委員会より提出された事後/事前評価の内容をとりまとめたものである。

論文

DPA Calculation in Japanese Spallation Neutron Source

原田 正英; 渡辺 昇; 今野 力; 明午 伸一郎; 池田 裕二郎; 仁井田 浩二*

Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.197 - 204, 2005/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:15.12(Materials Science, Multidisciplinary)

JSNSにおけるメンテナンスや保管シナリオ構築のために、構造材の寿命を評価する必要がある。DPA(Displacement per Atom)は、放射線損傷の度合いを示す主要な指標である。そのため、まず、DPA計算の機能を粒子及び重イオン輸送計算コード"PHITS"に追加した。DPA計算には、はじき出し断面積が必要であったので、150MeV以下の中性子のはじき出し断面積はLA150ライブラリよりNJOYコードを用いて作成し、150MeV以上の中性子とすべてのエネルギーの陽子のはじき出し断面積はPHITSコードにおける核反応生成物のエネルギーから計算した。このPHITSコードを用いて、JSNS線源集合体のDPA値とDPAマッピングを計算した。その結果、各部の5000MWh運転によるDPAのピーク値は、ターゲット容器で4.1、反射体及びモデレータ容器で2.8、陽子ビーム窓で0.4となった。これらの結果から、ターゲット寿命は1年、モデレータ及び反射体寿命は6年と評価した。

論文

High-resolution elemental mapping of titanium oxide/aluminum oxide multilayer by spectrum-imaging

倉田 博基; 熊谷 宏*; 尾笹 一成*

Journal of Electron Microscopy, 50(3), p.141 - 146, 2001/07

走査型透過電子顕微鏡を用いたスペクトラムイメージング法を用いて、高分解能元素分布像の観察を行った。試料はシリコン基板上に作成された酸化チタンと酸化アルミニウムの多層膜で、各層の厚みは1nm,周期2nmの構造を有する。この断面試料について、チタンのL$$_{2,3}$$殻,アルミのK殻電子励起スペクトルを測定し、各元素の分布を可視化した。その結果、1nmの空間分解能で元素分布が観察され、特にレンズの色収差による像の劣化がないことを実験的に明らかにした。さらに、基板と多層膜の界面の観察を行い、界面近傍での組成の揺らぎを明らかにすると同時に、シリコン基板直上に厚さ1nm以下の酸化シリコン膜が形成されていることも、スペクトルの微細構造の変化から同定することができた。以上の結果をエネルギーフィルターTEM法による元素マッピングと比較検討し、スペクトラムイメーシング法の特性を議論した。

論文

The Development of a new data collection system and chamber for transient ion beam and laser beam induced current measurements as a function of temperature

Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 森 英喜*; 小野田 忍*; 伊藤 久義

Proceedings of the 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.97 - 102, 2000/00

入射粒子1個により発生するシングルイベント過渡電流波形とIBICの測定を同時に行える新たな測定システム(TIBIC)とレーザを用いたLIBICを開発した。このシステムを使用することによって、放射線損傷の影響が少なく、イオンの入射位置での影響も同時に測定できるなど、より詳細なシングルイベント発生機構の解明に必要な情報の取得が可能となった。本会議では、TIBICシステムを用いて取得した15MeV炭素及び酸素イオン照射時のガリウム砒素ダイオード及びMOSFETにおけるシングルイベント過渡電流波形と電荷収集マッピングデータ、レーザを用いて得られたシリコンダイオードの接合部マッピング、さらにシリコンダイオードでのシングルイベント過渡電流波形の照射中の温度との関係等を述べるとともに、今後の研究内容についての紹介を行う。

論文

High energy single ion hit system combined with heavy ion microbeam apparatus

神谷 富裕; 須田 保*; 田中 隆一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 118(1-4), p.423 - 425, 1996/09

 被引用回数:18 パーセンタイル:17.07

PIXE, RBS及びNRAなどを用いた高分解能元素マッピングのために製作された原研軽イオンマイクロビーム装置では、0.25$$mu$$mのビーム径、100pAの電流のサブミクロンビーム形式のための開発が進められている。最近の2MeVのHeビームを用いた計測で、0.3$$mu$$mのビーム径、11pAのビーム電流のスポットが得られた。計算によれば、10$$^{-5}$$台の電圧安定度を持つ加速器とエネルギー分解を持つ分析マグネットを用いることにより、目標のビーム性能を達成可能である。そのためには、レンズ系における各種寄生収差の削減と、イオン源からのビーム輝度とエネルギー安定性の向上が必要となる。

論文

高エネルギー重イオンマイクロビーム装置におけるビーム照準およびシングルイオンヒットシステム

神谷 富裕; 酒井 卓郎; 須田 保*; 濱野 毅*

BEAMS 1995: 第6回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム講演論文集, 0, p.127 - 130, 1995/00

宇宙用半導体素子のシングルイベント効果(SEU)の研究のため、原研重イオンマイクロビーム装置と組合せたシングルイオンヒットシステムの開発が進められている。ビーム照準は本研究を進めるうえで重要な技術的要素であり、マイクロビームによる試料の二次電子マッピングと高精度試料ステージの駆動により、イオンを目的の位置に打込むことを可能とする。シングルイオンヒットシステムは、シングルイオン検出器と高速ビームスイッチによって構成され、シングルイオンの入射タイミング制御を可能とする。ビームラインへの磁気しゃへいによって、二次電子マッピングにおける漏れ磁場の影響を除くことができた。また、中心開口型の2組のMCPによって構成されるシングルイオン検出器の検出効率を測定し、15MeV Niイオンに対して98%以上の値が得られた。今回は、システムの構成と実験的に得られた知見について考察する。

報告書

Analysis of high energy ion ripple loss in the up-down asymmetric configuration by OFMC plus mapping hybrid code

Konovalov, S.*; 滝塚 知典; 谷 啓二; 濱松 清隆; 安積 正史

JAERI-Research 94-033, 25 Pages, 1994/11

JAERI-Research-94-033.pdf:0.95MB

上下非対称配位に対する新しいマッピングコードを開発した。マッピングとOFMCを組み合わせた混成コードは、トカマクにおける高エネルギーイオンのリップル損失の計算を、リップル損失割合のみならず第一壁への損失パワー分布についても、正確にかつ速く行う。JT-60UにおけるNBIイオンのリップル損失に対する混成コードによる解析結果は、実験結果及びこれまでのOFMC計算結果によく一致した。

報告書

放射線の空間分布計測手法に関する研究(2)

not registered

PNC-TJ1607 94-002, 60 Pages, 1994/03

PNC-TJ1607-94-002.pdf:2.52MB

大強度加速器放射線場におけるドシメトリーで重要となる広域かつ挟あい・複雑空間における線量率分布測定に対して、プラスチックシンチレーションファイバーを用いた新しい放射線空間分布センシング手法の開発と適用性を評価した。特に、中性子空間線量率分布の測定性能とノーマルファイバーを接続した長距離測定仕様における位置検出特性について実験的評価を行い、基本的な技術の確立と性能確認を行うとともに、従来の中性子やガンマ線サーベイメータで空間線量率マッピングを行うこととほとんど遜色のない結果が、極めて効率的に得られることを実証した。また、本手法を加速器ビーム損失モニターとしても活かすため、対になって測定されるべき加速器ビーム特性のモニター法についても検討を加えた。特に、我々のグループが開発している電子線形加速器用のビームモニタリング手法の中で、非破壊型かつ簡便であるという観点から、空気中または真空中で使用する多線式ビームプロファイルモニター及び同軸ケーブル用コネクターを用いたビームバンチ・ポジションモニターの有用性を示した。

報告書

実験データ時間断面モニターソフトSLICEの概要と利用手引

白井 浩; 平山 俊雄; 清水 勝宏; 谷 啓二; 安積 正史; 平井 健一郎*; 今野 智司*; 高瀬 計三*

JAERI-M 93-026, 97 Pages, 1993/02

JAERI-M-93-026.pdf:2.77MB

JT-60UおよびJFT-2Mの、異なる幾何学的配置で計測される多数のプラズマ実験データを磁気面関数にマッピングし、体積平均半径$$rho$$の関数に加工するソフト「SLICE」を開発した。実験データは「SLICE」を用いる事により、統合的に扱うことができる。「SLICE」はその豊富なコマンドにより、マッピングされたデータの加工が容易であり、線積分量として計測される物理パラメーターをアーベル変換処理する機能も併せ持っている。「SLICE」でマッピングされたデータは、フィッティングされた後データベースに保存すると共に、データベースからデータを読み込み、再表示・再加工することができる。さらに「SLICE」は粒子軌道追跡モンテカルロ・コード「OFMC」や、トカマクプラズマ予測解析コードシステム「TOPICS」の実行データを作成することができる。

論文

原研におけるサブミクロンビームへのアプローチ

神谷 富裕

第2回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.120 - 123, 1989/07

現在日本原子力研究所において、放射線高度利用研究の一環として、マイクロビーム形成の研究が行なわれている。前回の本研究会において早稲田大学との共同研究によって製作された2連4重極電磁石のフィールドマッピングについて報告したが、今回はそれによる2連4重極電磁石の改良を含めた、イオン源から加速器そしてターゲットまでのサブミクロンビーム形成システム全体の製作における問題点について具体的に述べる。

報告書

Current generation by a large amplitude wave packet

田中 昌司*

JAERI-M 86-017, 46 Pages, 1986/02

JAERI-M-86-017.pdf:0.73MB

トカマクプラズマにおけるトロイダル電流生成の観点から、コヒ-レントな大振幅波束中の電子の非線形運動を、フォッカ-・プランク方程式及びマッピング方程式を用いて解析した。波束の振幅が大きく、波のポテンシャル中の電子のバウンス時間が電子の波束通過時間より短い場合には、波のポテンシャルによって電子が捕捉(そして脱捕捉)される。この効果をフォッカ-・プランク方程式の、電場による摩擦項と拡散項に取り入れ、電子の準定常分布関数を求めた。波束によって生成される電流、散逸パワ-、及びそれらの比を求めて、準線形理論から得られるものと比較した。

口頭

Microstructural characterization of a Japanese sword using neutron diffraction

Harjo, S.; 川崎 卓郎; 篠原 武尚; Grazzi, F.*

no journal, , 

Japanese swords are paid great admiration in the world as the honour of classical technology and of the beautiful art. A mapping measurement using pulsed neutron diffraction (ND) with time-of-flight (TOF) method is suitable for the non-destructive microstructural studies in Japanese swords because of the high penetration ability of neutron and the simultaneous measurement of multiple Bragg peaks. The microstructural observation in a Japanese sword made in Keicho era (1596-1615) was performed by an ND mapping using TAKUMI, a TOF neutron diffractometer for engineering materials studies at J-PARC. The distributions of phase, lattice constant, residual strain, phase fraction, dislocation density and crystallite size were evaluated from the ND patterns. The details will be reported.

口頭

Synchrotron radiation photoemission electron microscopy study on artificially Cs-adsorbed clay mineral

吉越 章隆

no journal, , 

2011年の福島第一原子力発電所の事故の後、環境回復にとって放射性セシウムの除染が重要となっている。Csは風化黒雲母のような粘土鉱物に不可逆的に取り込まれることが知られている。Csを効率的に除去する方法を開発するうえでCs吸着の物理化学の理解が重要となっている。放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を使って人工的にCs吸着したミクロサイズの風化黒雲母粒子のピンポイント分析を実施した。元素分布をナノメートルの空間分解能で観測した。位置毎のCs M端およびFe L端のX線吸収スペクトル測定から化学状態分布を調べた。本研究は、環境物質に対するナノスケール化学分析のツールとしてのSR-PEEMの有用性を実証するものである。

口頭

レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)の複数スペクトル同時計測による新たな材料硬度評価手法への応用検討,1; LIBSを用いた硬度計測のための試験片物性評価

阿部 雄太; 山下 拓哉; 川上 智彦*

no journal, , 

BWRでは制御材に炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)を用いておりシビアアクシデント(SA)時の炉心溶融により酸化物の約2倍の硬度を持つホウ化物が生成される可能性がある。したがって、廃炉における燃料デブリ取り出しを効率的に行うためには、金属、酸化物及びホウ化物を判別しながら取出工法を選定する必要がある。SA時の炉心溶融挙動の事象推移を評価するためには、数wt%のB分布について広い範囲(約10$$times$$10cm)の測定範囲をmmオーダーの分解能で測定する必要があるため、EPMAを用いたBの元素マッピング手法を開発した。Bの元素マッピングで用いるB-K$$alpha$$線近傍は、原子炉内にも存在するZr-Mz線の裾と干渉することが課題であるため、Zrの元素マッピング(L$$alpha$$線)を用いてBの元素マッピング(K$$alpha$$線)結果からZr-Mz線の影響を画像処理で補正した。

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