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報告書

平成30年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 越智 康太郎; 石崎 梓

JAEA-Research 2020-006, 60 Pages, 2020/07

JAEA-Research-2020-006.pdf:4.84MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の3年目の成果をまとめたものである。

報告書

平成29年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康*; 越智 康太郎; 結城 洋一*; 石崎 梓; 長田 直之*

JAEA-Research 2018-009, 48 Pages, 2019/01

JAEA-Research-2018-009.pdf:14.77MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の2年目の成果をまとめたものである。

論文

$$alpha$$-decay study of $$^{182,184}$$Tl

Van Beveren, C.*; Andreyev, A.; Barzakh, A. E.*; Cocolios, T. E.*; de Groote, R. P.*; Fedorov, D.*; Fedosseev, V. N.*; Ferrer, R.*; Ghys, L.*; Huyse, M.*; et al.

Journal of Physics G; Nuclear and Particle Physics, 43(2), p.025102_1 - 025102_22, 2016/02

https://doi.org/10.1088/0954-3899/43/2/025102
 被引用回数：6 パーセンタイル：40.78(Physics, Nuclear)

$$alpha$$-decay spectroscopy of $$^{182,184}$$Tl has been performed at the CERN isotope separator on-line (ISOLDE) facility. New fine-structure $$alpha$$ decays have been observed for both isotopes. $$alpha$$-decay branching ratios of 0.089(19)$$%$$, 0.047(6)$$%$$ and 1.22(30)$$%$$ have been deduced for the (10$$^{-}$$), (7$$^{+}$$) and (2$$^{-}$$) states respectively in $$^{184}$$Tl and a lower limit of 0.49$$%$$ for the $$alpha$$-decay branching ratio of $$^{182}$$Tl. A new half-life of 9.5(2) s for the (2$$^{-}$$) state in $$^{184}$$Tl and 1.9(1) s for the low-spin state in $$^{182}$$Tl has been deduced. Using $$alpha$$-$$gamma$$ coincidence analysis, multiple $$gamma$$ rays were observed de-exciting levels in $$^{178,180}$$Au fed by $$^{182,184}$$Tl $$alpha$$ decays. The $$gamma$$ transitions connecting these low-lying states in $$^{178,180}$$Au are essential to sort the data and possibly identify bands from inbeam studies in these isotopes. Owing to the complex fine-structure $$alpha$$ decays and limited knowledge about the structure of the daughter nuclei, only partial level schemes could be constructed for both gold isotopes in the present work. Reduced $$alpha$$-decay widths have been calculated and are compared with values obtained in neighboring odd-A and even-A thallium isotopes. Except for the allowed $$alpha$$ decay of the $$^{184}$$Tl (10$$^{-}$$) state, the other fine-structure $$alpha$$ decays observed in this study are hindered. This points to strong structural changes between parent thallium and daughter gold isotopes.

論文

Nuclear structure of elements with $$100 le Z le 109$$ from alpha spectroscopy

浅井 雅人; He${ss}$berger, F. P.*; Lopez-Martens, A.*

Nuclear Physics A, 944, p.308 - 332, 2015/12

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2015.06.011
 被引用回数：32 パーセンタイル：5.12(Physics, Nuclear)

$$alpha$$崩壊核分光による原子番号100から109までの原子核の核構造研究についてレビューした。$$alpha$$崩壊核分光に関わる分離技術やデジタルエレクトロニクスの利用、$$alpha$$線スペクトルにおけるサム効果などの実験技術や実験手法について詳しく記述した。実験結果や物理の議論については、ここ10年間に最も進展のあった、原子番号が偶数で中性子数151, 153, 155を持つ一連の原子核の核構造の系統性に特に焦点を絞って紹介した。

報告書

中性子多重相関計数法の数理的基礎; ウラン・プルトニウム混合二酸化物の例

細馬 隆

JAEA-Research 2015-009, 162 Pages, 2015/08

JAEA-Research-2015-009.pdf:22.3MB

プルトニウム転換技術開発施設では、米国エネルギー省の支援を受けて中性子同時計数法による計量装置の開発・設置・改良を行い、20年にわたり計量管理と保障措置対応に用いてきた。中性子計数による測定の対象は今後、従来とは異なる自発核分裂性核種を含む高質量のウラン・プルトニウム混合二酸化物に拡がると思われる。そこで、中性子多重相関計数法の数理的基礎について現場での経験を含めて再考するとともに、次の点について基礎を拡充した; (a)確率母関数を用いた七重相関までの多重相関分布式の代数的導出; (b)モンテカルロ法に代えて試料内部の任意の点から表面の任意の点までの平均距離とこの間での誘導核分裂反応の確率を用いた漏れ増倍率の評価; (c)Poisson過程が持つ2つの異なる時間軸と同時計数の仕組みの関連付け、結果として確率過程に由来するほぼ同時中性子の導出と評価。分布式については「組合せ」に基づく新しい表現を併記し、実際に取り扱ったウラン・プルトニウム混合二酸化物をスペクトルや平均自由行程の例とした。

論文

First $$alpha$$-$$gamma$$ spectroscopy using Si-Ge detector array installed at focal plane of GARIS

加治 大哉*; 森本 幸司*; 若林 泰生*; 武山 美麗*; 浅井 雅人

JPS Conference Proceedings (Internet), 6, p.030106_1 - 030106_4, 2015/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.6.030106

超重核の$$alpha$$-$$gamma$$(X線)核分光実験を行うため、ガス充填型反跳イオン分離装置GARISの焦点面に新たにSi-Ge検出器アレイを導入した。このアレイの性能を$$^{207}$$Pb($$^{48}$$Ca,2n)$$^{253}$$No反応および$$^{208}$$Pb($$^{48}$$Ca,xn)$$^{256-x}$$No [x=1,2,3]反応を用いて試験した。$$alpha$$線との同時計数測定により$$^{253}$$Noと$$^{255}$$Noの$$alpha$$崩壊に伴う$$gamma$$線を明瞭に観測することに成功した。

報告書

放射性廃棄物から製作される溶融固化体の放射能迅速評価のための逆同時及び同時$$gamma$$線スペクトロメトリーの検討

原賀 智子; 亀尾 裕; 星 亜紀子; 米澤 仲四郎*; 中島 幹雄

JAERI-Tech 2005-050, 35 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-050.pdf:1.35MB

日本原子力研究所から発生する低レベル放射性雑固体廃棄物をプラズマ溶融して製作される溶融固化体の簡易・迅速な放射能評価法として、$$gamma$$線放出核種の非破壊測定法を検討した。Ge検出器のみを使用する通常の$$gamma$$線スペクトロメトリーで問題となる共存核種のコンプトン散乱に起因するバックグラウンド計数を低減させ、目的核種を選択的に測定するため、Ge検出器とBGO検出器を用いる、(1)逆同時$$gamma$$線スペクトロメトリー,(2)同時$$gamma$$線スペクトロメトリーを検討した。廃棄物中に多く含まれる$$^{60}$$Coの存在下で、単一の$$gamma$$線を放出する$$^{137}$$Csの測定に対しては逆同時$$gamma$$線スペクトロメトリーを、複数のカスケード$$gamma$$線を放出する$$^{152}$$Euの測定に対しては同時$$gamma$$線スペクトロメトリーを適用した結果、$$^{137}$$Csの検出限界値は約1/6に低減され、$$^{152}$$Euの検出限界値は1/1.5に低減された。本法は放射能評価の迅速化に有効であることがわかった。

報告書

64$$times$$64チャンネル高位置分解能中性子イメージ検出器の検出特性

坂佐井 馨; 片桐 政樹; 松林 政仁; Rhodes, N.*; Schoonveld, E.*

JAERI-Research 2004-020, 19 Pages, 2004/12

JAERI-Research-2004-020.pdf:4.57MB

ZnS:Ag/$$^{6}$$LiFシンチレータと波長シフトファイバを用いた背面読み取り法により位置検出を行う64$$times$$64チャンネル高位置分解能中性子イメージ検出器の検出特性を英国ラザフォードアップルトン研究所のISISにおいて測定した。その結果、ISISが実際に用いているApplied Scintillator Technology(AST)社製シンチレータを用いた場合、熱中性子に対して検出効率が24.5%であることがわかった。また、同時に$$gamma$$線感度を$$^{60}$$Co線源を用いて測定した結果、7$$times$$10$$^{-5}$$counts/photonsであることがわかった。原研で開発したZnS:Agと$$^{6}$$LiFとの比が1.5:1としたシンチレータでは熱中性子に対して検出効率が14.5%とISISのものに対して約60%であることがわかった。検出効率については、1-1, 1-2, 2-1、及び2-2コインシデンス法についてそれぞれ評価した。本検出器による中性子イメージ特性は、原研CNRF施設を用いて評価した。直径2mmの穴のあいたCdコリメータを用いて測定した結果、明瞭なビームイメージが得られることがわかった。2-2コインシデンス法を用いた場合には、検出効率は下がるものの位置分解能が改善されることを確認した。

論文

Calibration of epithermal neutron beam intensity for dosimetry at JRR-4

山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 櫻井 良憲*; 古林 徹*

Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 15 Pages, 2004/10

JRR-4において熱外中性子を用いたホウ素中性子捕捉療法を実施するために、熱外中性子ビーム強度を$$^{197}$$Auの共鳴吸収ピーク(4.9eV)で放射化される反応率を用いて測定した。原子炉出力補正係数及び計算/実験(C/E)スケーリング係数は実際の照射実験とシミュレーションとを合わせるために不可欠である。初めに、最適な検出器位置はMCNPコードを用いて求めた。MCNP計算の結果はコリメータから20cm以上の距離に置いた時、コリメータに置かれた被照射体の影響は1%未満になることを示した。したがって、われわれは3つの金線モニターをセットするためのホルダーをコリメータから約70cm離れたビスマスブロックの近傍に設置した。2つのスケーリング係数はファントム内の熱中性子束と金線モニターの反応率を測定する較正実験において決定された。熱外中性子ビーム強度の較正技術は熱外中性子の医療照射に応用された。

論文

Analysis of time evolution of neutron intensity measured with a high-sensitive neutron collar during the JCO criticality accident

遠藤 章; 山口 恭弘; 住田 健二*

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(8), p.628 - 630, 2003/08

https://doi.org/10.3327/jnst.40.628
 被引用回数：4 パーセンタイル：66.56(Nuclear Science & Technology)

JCO臨界事故による被ばく線量の評価は、JCOの$$gamma$$線モニタ,原研那珂研の中性子モニタ及び現場周辺で測定されたモニタリングデータに基づいて行われた。臨界継続中、事故現場から約1km離れた三菱原子燃料において、高感度の燃料集合体非破壊測定システム(UNCL)を用いた中性子計測が行われていたことがわかった。日本原子力学会JCO事故調査委員会はこのデータを入手し、委員会メンバーである著者らは、その解析から臨界に伴い発生した中性子強度の推移を評価した。その結果、事故発生から約1時間半後から臨界状態終息までの中性子強度の変化は、$$gamma$$線モニタ,中性子モニタの記録と一致することが明らかとなった。本解析結果は、線量評価に用いられた線量率の時間推移に関するモデルが適切なものであったことを示している。

論文

Two-dimensional neutron imaging method using scintillators with wavelength shifting fibers

藤 健太郎; 片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 美留町 厚; 高橋 浩之*; 中澤 正治*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 485(3), p.571 - 575, 2002/09

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(01)02072-1
 被引用回数：2 パーセンタイル：79.81

次世代パルス中性子源を利用した中性子散乱研究に利用可能なシンチレータと波長シフトファイバを組み合わせた二次元中性子イメージング検出法の研究を進めている。本イメージング法は矩形シンチレータの4つの側面にそれぞれ波長シフトファイバを配置した構造の検出素子を用いている。入射する中性子の位置は、これら4本の波長シフトファイバから同時に蛍光が検出された場合入射位置とする方法により決定される。5$$times$$5$$times$$2mmtのLiガラスシンチレータを4$$times$$4のアレイとして配置した中性子イメージング検出素子を作製し基礎実験を行った。この結果、中性子検出効率が13%で、かつシンチレータ間のクロストロークが10%以下の位置精度で中性子イメージングが可能であることを確認した。

報告書

医療照射における熱中性子束測定技術

横尾 健司; 鳥居 義也; 鯉淵 薫; 市村 茂樹; 大浦 博文*; 笹島 文雄; 前島 猛*; 茂垣 隆久*; 関根 勝則*; 高橋 秀武

JAERI-M 94-058, 45 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-058.pdf:1.25MB

原子炉を用いたほう素中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy: BNCT)による脳腫瘍の医療照射を行うため、原研では、JRR-2熱中性子柱に中性子医療照射設備を整備し、1990年8月に第1例目の医療照射を実施した。以来1993年3月までに、15回の医療照射を行っている。それに伴い、患者の患部照射量を把握するうえで必要な測定装置の整備を進めてきた。整備された測定器は、全線放射化量測定のための$$beta$$-$$gamma$$同時計数装置と、熱中性子束のリアルタイム(同時)モニタリングのための同時モニタ測定装置である。これらの測定装置を用いた測定技術について報告する。

論文

Measurement of low level $$^{226}$$Ra and $$^{222}$$Rn in water and $$^{222}$$Rn in air by liquid scintillation counting techniques; Its practical applicability

天野 光

Proc. of the 4th Int. Seminor of Liquid Scintillation Analysis, p.185 - 209, 1991/00

天然放射性核種である$$^{222}$$Rnとその直接の親核種である$$^{226}$$Raは地球化学的研究に有用なトレーサーである。また$$^{222}$$Rnとその娘核種は。近年保健物理的観点から精力的に研究が行われている。極低レベル水中$$^{226}$$Ra・$$^{222}$$Rnび空気中$$^{222}$$Rnの液体シンチレーション計測法(LSC法)について、水及び空気試料の採取から放射能測定にわたって、実際的な観点から簡便で精度の高い手法を検討した。水中$$^{222}$$Rnはトルエンシンチレータ抽出により、空気中$$^{222}$$Rnはトルエンシンチレータを対象空気でバブリングすることにより抽出した。放射能測定に関して、1.積分計数法、2.パメス遅延コインシデンス法、3.効率トレーサ法について検討した。その結果、簡便さでは1の方法が優れていたが、2の方法でLSCによる$$alpha$$線の入力窓を工夫し長時間測定(~1500分)でバックグラウンド計数率0.01cpmで環境試料中$$^{226}$$Ra・$$^{222}$$Rnの極低レベル測定が可能であった。

論文

Pre-scission $$^{4}$$He multiplicity in the $$^{19}$$F + $$^{197}$$Au reaction

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 岩本 昭; 大槻 勉*

Physical Review C, 42(1), p.342 - 353, 1990/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.42.342
 被引用回数：33 パーセンタイル：13.79(Physics, Nuclear)

$$^{19}$$F+$$^{197}$$Au反応において、プリシッション$$^{4}$$Heとポストシッション$$^{4}$$Heの多重度を励起エネルギー43から90MeVの範囲で、核分裂片との同時計測により測定した。後方で測定された$$^{4}$$Heは複合核と、核分裂片から蒸発している事が判明した。エネルギースペクトルの中心値は、球形の複合核から蒸発した場合にくらべ2MeV程低エネルギー側にシフトしていた。測定されたプリフィッション$$^{4}$$He多重度を、核分裂の遅れた開始の効果を取り入れた統計モデル計算と比較した。その結果、この多重度は、もし2MeVだけ下げた$$^{4}$$Heに対する蒸気障壁を使うならば、核分裂の遅れた開始を考慮しなくとも統計モデル計算で再現できた。このことは、中性子放出の場合とは異なって$$^{4}$$Heの場合、崩壊巾に時間依存性があり、しかも核分裂と同じようなタイムスケールで変化する事を暗示している。

論文

Coincidence measurements of light particles and evaporation residues in the $$^{16}$$O + $$^{27}$$Al fusion reaction

池添 博; 鹿園 直基; 冨田 芳明; 杉山 康治; 井出野 一実

Nuclear Physics A, 462, p.150 - 162, 1987/00

$$^{16}$$O + $$^{27}$$Al(E($$^{16}$$O)=150MeV)融合反応で放出される軽粒子(陽子と$$alpha$$粒子)と残留原子核との同時計測を行なって、不完全融合反応を調べた。その結果、$$alpha$$粒子が前方方向に放出されることによって不完全融合反応がおきることが明らかになった。$$alpha$$粒子の角度分布の測定から、約20%の不完全融合成分があることがわかった。同時計測された陽子にも前方成分が見出されたが、その割合は、$$alpha$$粒子の前方成分に比べ小さいことがわかった。

報告書

極低バックグラウンド・アンチコインシデンス・スペクトロメータのタイム・ピックオフ技法

東條 隆夫

JAERI-M 83-062, 48 Pages, 1983/04

JAERI-M-83-062.pdf:1.5MB

タイム・ピックオフ技法の分解時間におよぼす効果および分解時間がバックグラウンド抑制係数におよぼす効果を、Ge-NaI(Tl)アンチコインシデンス・スペクトロメータに対して検討した。このスペクトロメータは、スロー・ロジック系を採用して極微弱放射能測定用に設計したものである。一連の測定の結果、(i)コンスタント・フラクション-リーディング・エッヂ・タイム・ピックオフを用いたとき、最短の分解時間0.8$$mu$$sで、自然$$gamma$$線に起因するもののみならず二次宇宙線に起因するバックグラウンドをも抑制できる、(ii)661keVおよび1332keVにおけるバックグラウンド計数率はそれぞれ、7.5$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$(1/s・keV)および2.3$$times$$10$$^{-}$$$$^{5}$$(1/s・keV)であり、(iii)40k秒の計測時間における$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Csに対するこのスペクトロメータの検出限界放射能は、1.5pCi$$pm$$30%である、などの事柄が明らかになった。これらのほか、バックグラウンドに対する二次宇宙線の寄与などの検討も行われた。

論文

The Half-life of $$^{152}$$Eu

馬場 澄子; 市川 進一; 郡司 勝文; 関根 俊明; 馬場 宏; 小森 卓二

International Journal of Applied Radiation and Isotopes, 34(6), p.891 - 892, 1983/00

https://doi.org/10.1016/0020-708X(83)90149-7
 被引用回数：2 パーセンタイル：63.94

$$^{152}$$Eu試料中の崩壊率と$$^{152}$$Euの原子数を測定することにより、$$^{152}$$Euの半減期を決定した。$$^{152}$$Euの原子数はアイソトープ希釈質量分析法により、また$$^{152}$$Euの崩壊率は4$$pi$$$$beta$$-$$gamma$$スペクトロスコピー同時計数法により、それぞれ測定した。半減期として、13.12$$pm$$0.10年という値が得られた。

論文

A Method for determination of the $$^{1}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Eu activity

馬場 澄子; 市川 進一; 関根 俊明; 石川 勇; 馬場 宏

Nuclear Instruments and Methods, 203, p.273 - 280, 1982/00

4$$pi$$$$beta$$-$$gamma$$スペクトロスコピー同時計算法による$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Euの絶対測定法を確立した。絶対測定法として、4$$pi$$$$beta$$計算管とGe(Li)検出器とを組合せ、$$beta$$検出器からの出力パルスとコインシデンスする$$gamma$$線スペクトルを測定し、着目する$$gamma$$線毎にその強度を求め、それとシングルの$$gamma$$線スペクトル中の対応する$$gamma$$線強度との比から$$beta$$線検出器の各$$beta$$線、内部転換電子及びオージエ電子に対する実効計数効率を求める方法を考案した。最初に、この絶対測定法を検証するために、$$^{6}$$$$^{0}$$Co線源を用いて3種類の絶対測定法を併せ試み、相互に良く一致する結果が得られることを確かめた。次いで、$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{1}$$Eu濃縮ターゲットの原子炉照射によって製作した$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Eu線源について、4$$pi$$$$beta$$-スペクトロスコピー同時計数法を適用し、得られた結果をLMRI製$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Eu標準線源を用いる$$gamma$$線スペクトロメトリの結果と比較した。両者は約1%の範囲内で一致した。

報告書

Pu肺モニタ測定データの解釈に必要なX/$$alpha$$比と平均実効エネルギーの決定

城谷 孝

JAERI-M 9133, 21 Pages, 1980/10

JAERI-M-9133.pdf:0.66MB

肺に沈着したPu量を決定するためには、肺モニタによる外部計測で得られた測定データに対し、いくつかの補正が必要になる。その補正の中から、本報では、Puの同位体組成の相違に起因する計数率の変動を補正するために必要なPuのX/$$alpha$$比の決定について、基本的事項から実際の測定法までを説明し、比例計測管とNal検出器を組合せた同時計数検出器が、緊急時の使用に便利であることを述べた。また、被爆線量の算定に必要なPuの平均実効エネルギーの推定法について、経験的な簡便法を述べた。

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