Real-time inversion of radioactive source distribution using air dose rate measurements via least absolute shrinkage and selection operator method

Shi, W.*; 町田 昌彦; 岡本 孝司*; Luo, X.*; Feng, W.*; Liu, X.*

Reliability Engineering & System Safety, 272, Part1, p.112538_1 - 112538_18, 2026/08

http://doi.org/10.1016/j.ress.2026.112538

深刻な原子力事故時における緊急対応の信頼性は、放射性線源分布をリアルタイムで確実に監視できるかどうかに大きく依存する。しかし、この安全機能は、監視の死角を生じさせる物理的制約や動的な放出を追跡するには静的手法が不十分であるという問題によって大きく制約されている。本研究では、線源推定の信頼性およびロバスト性を向上させるため、時間正則化を導入したLASSO回帰に基づく動的再構成フレームワークを提案する。具体的には、スライディングウィンドウ型の時間ペナルティ機構を導入し、時間ステップ間の線源変化に対してノルム制約を課すことで、物理的連続性を確保する。また、放射線遮蔽や時間的に変動する強度によるバイアスを補正するため、寄与行列および測定ベクトルを正規化した。検証には、内部遮蔽を有する二室モデルを用い、PHITS(モンテカルロシミュレーション)を用いて実施した結果、遠隔測定データから動的線源を高精度に再構成できることが示された。時間正則化は、空間エイリアシングを抑制し、状況認識能力を向上させる。スライディングウィンドウ幅(正則化なし)の場合、ホットスポット位置は大きく変動し、平均絶対誤差の変動量は約であった。一方、では空間的一貫性が改善され、誤差変動量は程度まで低減した。比較解析の結果、精度と計算コストのバランスの観点からが最適であることが示された。本研究は、困難な条件下においても線源位置および強度を高精度で追跡可能とする、動的ハザード評価のためのより信頼性の高い手法を提示するものである。提案手法は、原子力施設における緊急時管理のレジリエンスと安全性を向上させる意思決定支援ツールとしての活用が期待される。

Operational challenges of positive pressure systems for radiation protection in medical facilities

松本 智紘*; 田邊 翔太*; 山本 知佳*; Zhao, T.*; 澤野 豊明*; 野中 沙織*; 加藤 秀之*; 山口 文恵; 高原 省五; 田中 知明*; et al.

Journal of Radiological Protection, 46(3), p.032501_1 - 032501_10, 2026/07

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ae80d3

During nuclear disasters, shelter-in-place (SIP) is often a safer alternative to evacuation for patients in medical facilities who may be particularly vulnerable. In Japan, medical institutions located near nuclear facilities have been equipped with positive-pressure systems (PPS), designed specifically for radiation protection. However, operational protocols to execute and manage SIP and PPS remain poorly defined. This study aimed to investigate the challenges in implementing SIP at the time of nuclear catastrophe while maintaining essential clinical functions. A case study was conducted at the Matsue Red Cross Hospital, located within an urgent protective action planning zone. Data were gathered through participation in the hospital's nuclear disaster countermeasures committee and through analysis of meeting minutes, facility documents, and technical specifications. The findings revealed a fundamental conflict between the technical requirements of PPS and the continuity of clinical services. Four critical sub-challenges were identified: (1) the unavoidable presence of certain staff and patients in non-protected zones within the hospital; (2) the potential inability to maintain sufficient positive pressure in protected zones during active clinical service; (3) the difficulty in regulating indoor temperature and humidity as a consequence of PPS operation; and (4) the increased risk of external radiation exposure in the vicinity of PPS units when outdoor ambient dose rates are elevated. For facilities that already have PPS installed, further investigations into PPS operations and the development of countermeasures are necessary. Furthermore, when installing PPS in the future, it is desirable for the government, hospitals, and installation companies to thoroughly discuss operations and design systems to minimise the impact on hospital functions.

燃料デブリ研究とSEEM学構築を基軸とした研究人材育成(委託研究); 令和6年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2026-003, 173 Pages, 2026/06

JAEA-Review-2026-003.pdf:12.5MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度から英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、さまざまな分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究および人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和6年度に採択された研究課題のうち、「燃料デブリ研究とSEEM学構築を基軸とした研究人材育成」の令和6年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、不確実な苛酷環境下でのより合理的な意思決定を可能とする『シビアエンジニアリングマネジメント学(SEEM学)』の構築に資することを主眼とし、あわせて1F廃炉における中心課題である燃料デブリの取り出し・長期保管および処理・処分の学術基盤を支える研究人材の育成を図るため、令和6年度から令和10年度までの予定で異分野の専門家が有機的連携のもとで複数の研究ならびに人材育成タスクを推進するものである。初年度である令和6年度は、最終的な研究成果を得るために設定した【SEEM学分野】【専門分野12】および【共通工学分野13】において、具体的な研究方法を明確にして研究の方向付けを行うとともに、必要な試験・解析等を実施するための諸準備を行い、本格的な研究を行うための諸条件を整える必要があった。また、人材育成面においては、原子炉廃止措置に関する教育プログラムの運営およびSEEM学関連科目の企画検討を進める必要があった。このため、具体的な研究方法の検討や必要な試験などを実施するための諸準備を行い、本格的な研究を行えるよう諸条件を整えるとともに、一部の計測システム構築および解析、人材育成面の検討等を実施し、所定の成果を挙げることを目的とした。この目的のもとに、令和6年度の成果目標および実施方法を業務計画として定め、計画通り実施し、各技術分野および教育・人材育成活動においてそれぞれ目標とした成果を挙げることができた。

高転換軽水炉を模擬したFCA XV炉心系における臨界実験の特性試験と臨界性評価

櫻井 健; 福島 昌宏

JAEA-Data/Code 2026-001, 235 Pages, 2026/06

JAEA-Data-Code-2026-001.pdf:16.46MB

高速炉臨界実験装置FCAを用いて高転換軽水炉の核特性を模擬するために実施した臨界実験のうち、プルトニウム燃料を主として用いた第2フェーズ実験のXV炉心系の臨界性の評価を行い、核データライブラリーJENDL-4.0とJENDL-5及び連続エネルギー法による中性子輸送計算モンテカルロコードMVP3による解析を行った。臨界性の評価では、FCAのウランとプルトニウムの燃料板や減速材等の模擬物質板の重量や組成の不確かさの影響を取り入れた詳細な不確かさ評価を実施した。解析では、FCAの燃料や格子管の構造を詳細に模擬して計算を行った。JENDL-4.0とJENDL-5のいずれを用いても、実効増倍率の計算結果は実験結果を0.4%から0.8%過大評価した。

Analysis of fracture conditions of Cr-coated Zr alloy claddings under LOCA conditions calculated using FEMAXI fuel performance code

Luu, V. N.; 谷口 良徳; 宇田川 豊; 田崎 雄大; 勝山 仁哉

Annals of Nuclear Energy, 230, p.112114_1 - 112114_14, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2026.112114

Fracture behavior of chromium (Cr) coated cladding under loss of coolant accident (LOCA) conditions was investigated utilizing the FEMAXI fuel performance code. Cr coating degradation models were introduced to FEMAXI to calculate oxygen diffusion behavior within the cladding tube. The FEMAXI code reasonably simulated the observed evolution of cladding metallic and oxide layers under the simulated LOCA conditions, accounting for factors such as wall thinning due to cladding high temperature creep, Cr layer thinning by CrO formation and Cr/Zr interdiffusion, weight increase by oxygen absorption, associated oxide growth, and increased oxygen concentration in -Zr phase. According to sensitivity analyses of the cladding oxygen concentration, where the effects of wall thickness change and eutectic reactions were taken into account, the fracture condition of the Cr-coated cladding samples can be reasonably modelled by the fracture criteria based on the remaining -Zr thickness with an oxygen concentration of 0.9 wt%.

Preliminary neutronic performances of Spallation Neutron Source of Second Target Station at Materials and Life Science Experimental Facility in J-PARC

原田 正英

JPS Conference Proceedings (Internet), 45, p.011042_1 - 011042_6, 2026/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.45.011042

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)では、3GeV・1MWの陽子ビームを炭素ターゲットと水銀ターゲットに入射し、それぞれミュオンビームと中性子ビームを供給している。MLFの最初のターゲットステーション 「TS1」は2008年から運転を開始し、2024年4月現在、近傍の1MWで安定に運転されている。MLFのアップグレードとして、第2ターゲットステーション「TS2」が計画されている。TS2はTS1の近傍に位置し、TS2への陽子ビームラインはTS1の陽子ビームラインの半分に分割されている。加速器から供給される陽子ビームの総出力は1.5MWに増加する。繰り返し周波数は25Hzのままであるが、3パルスのうち1パルスがTS2に輸送され、TS2への陽子ビームは8.3Hz、0.5MWとなる。TS2には、中性子とミュオンの両方を供給するタングステン回転ターゲットと、より高い陽子ビームの電流密度、ターゲットに近いモデレータ位置、より平坦なモデレータなどを採用することにより、より高い中性子輝度を提供するモデレータがある。反射体にはベリリウムと鉄が選ばれている。また、ヘリウムガスで冷却された回転ターゲットは、中性子とミュオンを共存させ、中性子とミュオンの強度を増加させることが期待される。TS2計画の詳細は文献にまとめられている。高強度の中性子を供給するために、シミュレーションコードPHITSとMCNPを用いてTS2の最適化研究が行われた。最終的に、TS2の結合型減速材はTS1の4倍の強度を提供できる。モデレータの高さを小さくすると、輝度はTS1の8倍になる。TS2の非結合型減速材もTS1より3倍高い強度を提供する。固定された固体ターゲットのケースも比較された。

Uncovering hidden dispersion patterns of radioactive cesium-rich microparticles from Fukushima Daiichi

宮崎 加奈子*; 笛田 和希*; 門脇 正尚; 寺田 宏明; 香西 直文; 岩田 孟; 堀江 憲路*; 竹原 真美*; 山崎 信哉*; Grambow, B.*; et al.

Journal of Hazardous Materials, 511, p.142180_1 - 142180_17, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142180

Radioactive cesium-rich microparticles (CsMPs) released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) in 2011 pose a persistent environmental concern, yet their initial atmospheric dispersion has remained poorly constrained. To elucidate their release dynamics, we quantified CsMPs in 100 surface soil samples collected across Fukushima Prefecture in July 2011. CsMP abundance and radioactive fraction (RF) ranged from 0 to 52,300 particles kg; (dry weight) and 0-61.85% of deposited Cs, respectively. Integrating these results with WSPEEDI atmospheric simulations reveals a major formation event of CsMPs around 03:00 JST on 15th March 2011. The plume emitted at this time was heavily enriched in CsMPs, whereas plumes released after 00:00 JST on 16th March 2011 contained no detectable CsMPs, indicating that particle formation had ceased by then. The widespread distribution of CsMPs across Fukushima Prefecture is therefore attributed primarily to this single plume on 15th March 2011. Directional differences in CsMP abundance reflect temporal variations in CsMP density within the plume, with maximum estimated concentrations of 2,070 particles m; toward the southwest and 4,700 particles m; toward the northwest. Additionally, elevated CsMP densities coupled with relatively low RF in the northwest suggest supplementary deposition of water-soluble cesium between 17:00 and 23:00 JST on 15 March. These findings constrain the timing and mechanisms of CsMP formation and dispersion, providing essential insights for environmental reconstruction and future radiological risk assessment.

Ice IV from supercooled water; Reproducible crystallization, structure, and ordering

小林 大輝*; 小松 一生*; 伊藤 颯*; 町田 真一*; 服部 高典; 鍵 裕之*

Journal of Physical Chemistry C, 130(25), p.8795 - 8805, 2026/06

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6c00737

氷IVは、氷の高圧下における準安定相であり、水から結晶化することは極めて稀であるため、「ウィル・オ・ザ・ウィスプ(幻灯)」という愛称で呼ばれており、これは氷の不安定で幽霊のような形態を表している。本研究では、水-油エマルジョンを用いた実験により、0.45GPaから1.1GPaの圧力下において、液体の水が均一核生成温度()で再現性よく、かつ選択的に氷IVへと結晶化することを報告する。圧力による氷Ihの融解とそれに続く再結晶化を追跡することで、以下であっても液体の水が優先的に氷IVへと結晶化することを示した。乳化氷試料における高い静水圧状態と結晶成長の抑制により、中性子回折法を用いて氷IVおよびその潜在的な水素配列状態の両方について、信頼性の高い構造解析を行うことができた。実験で達成可能な配列度は極めて低く、結晶化方法にほとんど依存しなかった。

Superior TRIP effect in a duplex stainless steel and its mechanism studied by neutron diffraction experiments

土田 紀之*; 藤田 晃徳*; 平川 直樹*; 濱田 純一*; 石丸 栄一郎*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.

Materials Characterization, 236, p.116436_1 - 116436_13, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2026.116436

This study investigated the transformation-induced plasticity (TRIP) effect in duplex stainless steel (DSS), focusing on the influence of deformation temperature on the mechanical properties of 24Cr-5Ni-0.18N DSS. The steel showed an excellent balance of tensile strength and uniform elongation below 183 K due to deformation-induced martensitic transformation (DIMT) of the austenite () phase. The superior TRIP effect was attributed not only to DIMT and enhanced stress and work hardening at lower temperatures, but also to changes in phase interactions and texture evolution. DIMT suppressed crystal rotation, altered stress partitioning among constituent phases, and weakened the texture of the and ' phases. In JIS-SUS329J4L, phase stress, work hardening, and KAM values increased with decreasing temperature, while the texture weakened.

令和7年度研究開発・評価報告書 評価課題「原子力基礎工学研究」(中間評価)

原子力基礎工学研究センター; NXR開発センター

JAEA-Evaluation 2026-001, 44 Pages, 2026/05

JAEA-Evaluation-2026-001.pdf:0.93MB
JAEA-Evaluation-2026-001-appendix(CD-ROM).zip:18.67MB

国立研究開発法人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28年12月21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29年4月1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、令和5年4月4日改正)等に基づき、原子力基礎工学研究に関する中間評価を原子力基礎工学研究・評価委員会に諮問した。これを受けて、原子力基礎工学研究・評価委員会は、原子力機構から提出された原子力基礎工学研究に係る資料に基づき評価を行った。本報告書は、原子力基礎工学研究・評価委員会より提出された中間評価の内容をまとめるとともに、「評価結果(答申書)」を添付したものである。