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論文

Development of active neutron NDA system for radioactive nuclear materials

藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生

Proceedings of INMM 60th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2019/07

Nuclear material accountancy plays a key role in nuclear safeguards and security. The collaboration between the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission aims to develop an active neutron NDA system for Special Nuclear Materials (SNM) and Minor Actinides (MA) in highly radioactive nuclear materials. Several active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma-ray Analysis (DGA) have been developed. The different methods can provide complementary information. In the first phase of the project, we developed a combined NDA system, which enables the simultaneous measurements of DDA and PGA. The DDA technique can determine very small amounts of the fissile mass. PGA is valuable for the measurement of light elements. In the second phase, we will continue to conduct additional research to improve the methodology and develop a new integrated NDA system which can use for NRTA as well as DDA and PGA. In this presentation, we will provide an overview of the project and report the recent results, especially the design of new integrated NDA system. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.

論文

Development of active neutron NDA system for nuclear materials

藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生; Heyse, J.*; Paradela, C.*; et al.

Proceedings of INMM 59th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2018/07

Nuclear material accountancy is of fundamental importance for nuclear safeguards and security. However, to the best of our knowledge, there is no established technique that enables us to accurately determine the amount of Special Nuclear Materials (SNM) and Minor Actinides (MA) in high radioactive nuclear materials. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission Collaboration Action Sheet-7 started in 2015. The purpose of this project is to develop an innovative non-destructive analysis (NDA) system using a D-T pulsed neutron source. Active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma-ray Analysis (DGA) have been studied and developed. The different methods can provide complementary information which is particularly useful for quantification of SNM and MA in high radioactive nuclear materials. The second phase of the project has started. In the second phase, we will continue to conduct additional research to improve the methodology and develop an integrated NDA system. This presentation gives an overview of the project and the NDA system and reports the recent results. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.

論文

Development of active neutron NDA techniques for nuclear nonproliferation and nuclear security

藤 暢輔; 大図 章; 土屋 晴文; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 呉田 昌俊; 小泉 光生; 瀬谷 道夫; et al.

EUR-28795-EN (Internet), p.684 - 693, 2017/00

In 2015, Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission collaboration started to develop an active neutron non-destructive assay system for nuclear nonproliferation and nuclear security. To the best of our knowledge, no adequate technique exists that allows us to determine the amount of special nuclear materials and minor actinides in high radioactive nuclear materials, such as spent fuel, transuranic waste, etc. The collaboration aims at contributing to the establishment of an innovative NDA system using a D-T pulsed neutron source for various applications. We utilize several active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma Spectroscopy (DGS). All of these techniques have advantages and disadvantages. The different methods can provide complementary information which is particularly useful for nuclear nonproliferation and nuclear security. In this project, we have developed a combined NDA system, which enables the measurements of DDA and PGA, at NUclear fuel Cycle safety Engineering research Facility (NUCEF) in JAEA. In this presentation, we will introduce our project and report the recent progress of developments, especially in NRTA, DDA and PGA.

論文

Development of active neutron NDA techniques for nonproliferation and nuclear security, 2; Study on a compact NRTA system

土屋 晴文; 北谷 文人; 前田 亮; 呉田 昌俊

Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 6 Pages, 2016/07

近年、核保障措置や核セキュリティの観点から、使用済み燃料や次世代のMA-Pu燃料、燃料デブリ中の核物質を非破壊により測定する重要性が増している。その重要性に叶う非破壊分析技術の一つに中性子共鳴透過分析法[Neutron Resonance Transmission Analysis(NRTA)]がある。NRTAは中性子飛行時間測定技術に立脚した技術で、精密さが要求される核データ測定に長年、使われている。実際、核物質の定量にNRTAが有効であることは、これまでの原子力機構とJRCとの共同実験により示されている。ゆえに、NRTAは現在の核不拡散・核セキュリティ分野の必要性にまさに叶うと考えている。しかしながら、今までのNRTA装置は大型の電子線加速器施設を利用しているため、汎用性に欠ける一面があった。そこで、われわれはD-T管(パルス幅10マイクロ秒、平均最大強度$$10^{8}$$から$$2times10^{9}$$ n/s)を利用した小型NRTA装置のプロトタイプの開発に着手した。本発表では、プロトタイプ装置の概要と、プロトタイプ装置の使用済み核燃料やMA-Pu燃料に対する適用性を数値計算により評価した結果を報告する。また、将来的には小型電子線加速器を用いたNRTA装置を開発することを視野に入れており、小型電子線加速器を用いたNRTA装置の性能についても議論する。

口頭

中性子共鳴濃度分析法における中性子輸送系の開発

北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文; 高峰 潤; 呉田 昌俊; 原田 秀郎; 瀬谷 道夫; 堀 順一*; 佐野 忠史*

no journal, , 

原子力機構では、溶融燃料デブリや低除染燃料等の様々な核種が混在する試料から核物質を定量する手法として中性子共鳴濃度分析法(Neutron Resonance Densitometry(NRD))の開発を行っている。本手法は、中性子共鳴透過分析法(NRTA)と、中性子共鳴捕獲分析法(NRCA)の2つの手法を組み合わせたものでパルス中性子を利用したTime of flight(TOF)法により中性子エネルギーを分離するものである。本手法の適用にあたり、装置の小型化がどこまで可能であるかを見極めることが重要課題である。このために、飛行距離の短いTOF用中性子輸送系を試作し、その性能を調べた。

口頭

核不拡散非破壊測定技術の開発,2; 中性子共鳴透過分析法

土屋 晴文

no journal, , 

近年、核保障措置や核セキュリティの観点から、使用済み核燃料や次世代のMA-Pu核燃料、燃料デブリ中の核物質を非破壊により測定する重要性が増している。その重要性に叶う非破壊分析技術の一つに中性子共鳴透過分析 法[Neutron Resonance Transmission Analysis(NRTA)]がある。NRTAは中性子飛行時間測定技術に立脚した技術で、精密さが要求される核データ測定に長年、使われている。実際、核物質の定量にNRTAが有効であることは、過去の測定から示されている。しかし、現状のNRTAシステムは大型の電子線加速器施設を利用しているため、汎用性に欠ける一面があった。そこで、NRTAシステムの小型化を目指し、われわれは小型NRTA装置の研究開発に着手した。本発表では、小型NRTA装置として、DT中性子発生管と小型電子線加速器を利用した場合について、中性子強度やパルス幅の影響を検討した結果について報告する。

口頭

核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA装置の開発,1; プロジェクト概要とPGA測定システムの開発

藤 暢輔; 古高 和禎; 大図 章; 土屋 晴文; 北谷 文人; 前田 亮; 米田 政夫; 小泉 光生; 瀬谷 道夫

no journal, , 

原子力機構では、欧州委員会-共同研究センター(EC-JRC)との共同研究により、従来の非破壊測定(NDA)技術を適用できない高線量核燃料物質の非破壊測定技術開発を実施している。本研究開発では、小型中性子源を用いた複数のアクティブ中性子NDA技術(ダイアウェイ時間差分析法: DDA、中性子共鳴透過分析法: NRTA、即発$$gamma$$線分析法: PGA、中性子共鳴捕獲$$gamma$$線法: NRCA及び、遅発$$gamma$$線分析法: DGA)を組み合わせ、それぞれの特長を生かすことによって高線量核燃料物質に対応できる非破壊測定法の確立を目指している。本発表では、プロジェクトの概要及び、即発$$gamma$$線分析法を用いた爆発性物質(窒素)、化学兵器(燐, 塩素, 硫黄, ホウ素, ケイ素, チタン等)の検知と妨害元素(ホウ素, 塩素)の測定技術開発において得られた結果について報告する。

口頭

Development of active neutron NDA system for nuclear security

藤 暢輔

no journal, , 

Joint Research Centre (JRC) - Japan Atomic Energy Agency (JAEA) collaboration AS-7 started in 2015 to develop an active neutron NDA system for nuclear non-proliferation and nuclear security. The collaboration aims at contributing to the establishment of an innovative non-destructive analysis (NDA) system for the quantification of SNM and MA in high radioactive nuclear materials. Several active neutron NDA techniques, namely Differential Die-Away Analysis (DDA), Prompt Gamma-ray Analysis (PGA), Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA), Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Delayed Gamma-ray Analysis (DGA) have been developed in the collaboration. In the first phase of the project, we developed a combined NDA system, which enables the simultaneous measurements of DDA and PGA. The project now enters the second phase. The second phase focuses on the development of the active neutron NDA system for high-level radioactive materials. In the second phase, we will continue to conduct additional research to improve the methodology and develop an integrated NDA system which consists of not only DDA and PGA, but also NRTA. In this presentation, we will provide an overview of the second phase and report the recent results in the first phase. This research was implemented under the subsidiary for nuclear security promotion of MEXT.

口頭

アクティブ中性子非破壊測定装置開発における中性子源と核データのニーズ

藤 暢輔; 前田 亮; 土屋 晴文; 大図 章; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫

no journal, , 

欧州委員会-共同研究センター(EC-JRC)と原子力機構との共同研究により、これまでの非破壊測定技術を適用できない高線量核燃料物質のための非破壊測定技術開発を実施している。本研究開発では、小型中性子源を用いた4つのアクティブ中性子法(ダイアウェイ時間差分析法: DDA、中性子共鳴透過分析法: NRTA、即発$$gamma$$線分析法: PGA、遅発$$gamma$$線分析法: DGA)を組み合わせ、それぞれの特長を生かすことによって高線量核燃料物質に対応できる非破壊測定法の確立を目指している。平成30年度から開始したフェーズIIでは、上述の4つのアクティブ中性子法の高度化を行うとともに、原子力機構燃料サイクル安全工学研究施設において、3つの分析手法(DDA, PGA, NRTA)を組み合わせた総合非破壊測定装置を開発する予定である。本講演では、プロジェクトの概要と、非破壊測定装置において求められる中性子源、及び分析手法開発や測定データ解析時に必要となる核データに関するニーズについて報告する。本研究開発は、文部科学省「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」事業の一部である。

口頭

核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA装置の開発,3-1; プロジェクトの概要と進捗状況

藤 暢輔; 土屋 晴文; 大図 章; 古高 和禎; 北谷 文人; 米田 政夫; 前田 亮; 小泉 光生

no journal, , 

原子力機構では欧州委員会-共同研究センター(EC-JRC)との共同研究を実施しており、従来の非破壊測定(NDA)では対応できない高線量核燃料物質に適用できるNDAを開発している。本研究開発では、アクティブ中性子法(ダイアウェイ時間差分析法: DDA、中性子共鳴透過分析法: NRTA、即発ガンマ線分析法: PGA、遅発ガンマ線分析法: DGA)を高度化し、さらにそれらを組み合わせて、それぞれの特長を生かすことによって高線量核燃料物質のためのNDAの確立を目指している。平成27年度からフェーズIとして低線量核燃料測定のための研究開発を実施しており、平成30年度からはフェーズIIとして高線量核燃料測定のための研究開発を実施している。本講演では、プロジェクトの概要と、平成27年度から平成29年度までのフェーズIで得られた知見をもとに実施したシミュレーションによる装置開発や今後の計画について述べる。本研究開発は、文部科学省「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」事業の一部である。

口頭

レーザー駆動中性子源を用いた核共鳴透過分析技術開発

伊藤 史哲*; 小泉 光生; 高橋 時音; 鈴木 敏*; Lee, J.

no journal, , 

核共鳴透過分析法(NRTA)はアクティブ中性子非破壊測定法の一つで、文部科学省「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」事業の技術開発の一環で、技術開発を進めている。この技術を、高精度な核物質測定に適用するには、短パルス中性子源を導入する必要がある。その様な中性子源の一つとして、レーザー駆動中性子源(LDNS)に注目し、NRTAへの適用性検討、および中性子検出器の開発を進めているところである。中性子発生機構の設計、中性子飛行経路の設計及び検出器の設計については、PHITSを用いシミュレーション研究を進めている。

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