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Batsaikhan, M.; 大場 弘則*; 狩野 貴宏; 赤岡 克昭; 若井田 育夫*; 岩田 圭弘; 坂本 寛*
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 21 Pages, 2026/00
被引用回数：0This study presents the development and application of a fiber optic laser-induced breakdown spectroscopy system designed for remote, in situ analysis of nuclear fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The system was deployed for the first time in a hot cell under high radiation to analyse an actual Boiling Water Reactors spent fuel sample as an exemplar of FDNPS fuel debris. The system successfully identified the main fuel components along with several long lived fission products and related markers such as Sr, Cs, Mo, Ba, and Rb. The emission intensity of the Ba, Rb, and Cs near the periphery region was slightly higher than at the center of the fuel. This indicates a higher concentration of these elements in that area.
中村 勇気*; 小島 良洋*; 山下 拓哉; 下村 健太; 溝上 伸也
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(12), p.1226 - 1230, 2025/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)In 2011, at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident, it has been reported that several Units of containment vessel had failed, and large quantity of radionuclides had been released into the environment, however, the detail of accident progression with core melt, reactor and containment vessel failure, has still large uncertainties. Especially for the Unit 2 and Unit 3, even they had succeeded in the initial core cooling, at last lost cooling system and fell into severe accident into large release of the fission product into the environment. To clarify these uncertainties in accident scenario, considering the latest information and several insights, the latest accident scenario for Unit 2 and Unit 3 are studied using the severe accident analysis code in this study. It is shown that both Units would result in the thermal stratification in the containment water which encouraged the containment pressure increase at the early phase of the accident. On the other hand, it would be also possible that containment leakage happened to decrease the containment pressure at the later phase of the accident.
廃炉環境国際共同研究センター; 東京科学大学*
JAEA-Review 2025-012, 96 Pages, 2025/10
JAEA-Review-2025-012.pdf:3.99MB
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5年度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、様々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・基盤的研究及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、研究課題のうち、令和3年度に採択された「福島第一発電所2、3号機の事故進展シナリオに基づくFP・デブリ挙動の不確かさ低減と炉内汚染状況・デブリ性状の把握」の令和3年度から令和5年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、シールドプラグ下高線量の原因究明、事故時のCs移行経路や、Csの構造材付着・堆積状態の解明及び先行溶落したと推定される金属リッチデブリ特性評価を行うため、事故進展最確シナリオ評価に基づく材料科学的アプローチを行った。Cs分布評価の不確かさ低減については、炉内のCsの化学形態について実験と計算の双方より、酸性・塩基性酸化物の組み合わせによる安定度の評価を行い、金属表面でのCsの化学的付着形態、Cs-Fe-O系、Cs-Si-Al-O系の安定度などが示され、Csの移行経路の考慮、PCV内部コンクリート残留Csの除染の重要性が示唆された。金属デブリの酸化変質評価については、熱力学的・速度論的実験により、ジルコニウムの極めて安定な酸化物生成挙動とRPV内溶融促進挙動及びステンレス含有元素の酸化膜形成における役割が示され、固液複相流体の粘性調査も併せて、金属デブリ流下挙動及び取り出し時の留意点が示唆された。これらの知見に基づく事故進展プロセスの総合評価として、水蒸気雰囲気で表面が酸化した鋼材へのCs化学吸着形態を同定し、吸着形態が鋼材の酸化度によって変化すること及びCs
Oのトラップ化合物種と酸化物浸透深さを考慮すべきことを明らかにするとともに、固体系金属デブリは水蒸気酸化及びFe
O
反応相形成によって支配されること及び溶融金属デブリは酸化によりZrOが優先形成し、表面と内部の酸化度の差異から固液流体の凝固プロセスでスレート状構造を作りやすいことを明らかにし、蓋然性の高い事故進展シナリオ構築に寄与した。
高木 慎弥*; 原田 壮太*; 有友 嘉浩*; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久
Physical Review C, 112(4), p.044607_1 - 044607_9, 2025/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)Actinide nucleus shows mass-asymmetric fission in low energy due to shell structure. The fission fragment mass distributions at high energy tend to have a symmetric shape due to smearing of the shell. On the other hand, the distribution can be changed by the neutron emission before fission, as it decreases the excitation energy of fissioning nucleus, thus revives the shell structure. In the so called multichance fission, neutron emission is considered at the ground state shape, and competition between fission and neutron emission is determined in the framework of statistical model. In the present work, we describe fission in the Langevin equations, and the neutron emission is treated all over the fission process. The calculation demonstrated experimentally observed mass distribution, characterized by the peak-to-valley ratio, for wide range of initial compound-nucleus excitation energy up to 60MeV. The results show that, while neutron emission dominates at the ground state shape, it occurs along the shape evolution down to the scission point.
谷口 良徳; 浦野 建太; 三原 武; 宇田川 豊; 垣内 一雄; 勝山 仁哉
Proceedings of TopFuel 2025; Nuclear Reactor Fuel Performance Conference (Internet), p.1292 - 1301, 2025/10
To investigate the fission gas release behavior of MOX fuel under reactivity-initiated accident (RIA) conditions, a RIA-simulated test on a high-burnup MOX fuel irradiated up to about 64.5 GWd/t (Test FGD-3) was conducted at the Nuclear Safety Research Reactor (NSRR) in JAEA by using recently developed Fission Gas Dynamics (FGD) testing technique. The concept of the FGD tests is to evaluate fission gas release during RIA-simulated test by measuring the pressure transient inside a rigid chamber containing the test fuel rod. We utilize Linear Variable Differential Transformer (LVDT)-type pressure sensor which less affected by gamma and/or neutron field in the NSRR core than conventional strain gauge-type pressure sensor. The maximum fuel enthalpy during Test FGD-3 was evaluated as 276 J/g, which is almost the same value as that of a previous FGD test on a high-burnup UO fuel (about 61 GWd/t) (Test FGD-2). The measured pressure increased from 0.1 MPa to eventually stabilized at about 0.75 MPa: this increase of pressure roughly corresponds to a transient FGR of about 28%, which is higher than that obtained in Test FGD-2 (about 18%). Sensitivity analyses of effective gas permeability for axial gas communication inside the FGD-3 test fuel rod using fuel performance code RANNS showed that apparent gas permeability of the FGD-3 fuel was much higher than that of the FGD-2 fuel. These results suggest that transient fission gas release from high-burnup MOX fuel exceeds that from UO fuel with similar burnup levels, and a significant portion released shortly after energy injection.
高木 慎弥*; 有友 嘉浩*; 中島 滉太*; 岡田 和記; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久
Physical Review C, 112(1), p.014608_1 - 014608_7, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)Kinetic energy of individual fission fragment for actinide nuclei is, for example, important for evaluating the prompt-neutron spectrum in the laboratory system. It is experimentally known that kinetic energy for each fragment is constant at about 100 MeV for light fragments and that for heavy fragments decreases linearly with mass number. Most of the theoretical studies carried out so far attempted to calculate the total kinetic energy of both fragments, i.e. sum of the energies of two fragments, but the kinetic energy of each fragment was not analyzed in detail as far as we recognize. We have calculated them in thermal-neutron induced fission of 
Pu with a dynamical model using Langevin equations within a three-dimensional two-center parametrization. Also fission of 
Fm was investigated. It is calculated from the Coulomb energy at the scission point and the pre-scission kinetic energy. It is found that the pre-scission kinetic energy has about 2-4% contribution in the kinetic energy. The calculated results reproduce the trend of the experimental data.
勝村 庸介*; 高木 純一*; 宮原 直哉*; 内田 俊介*; 駒 義和; 唐澤 英年; 三輪 周平; 佐藤 志彦; 永井 晴康; 倉田 正輝; et al.
日本原子力学会誌ATOMO
, 67(2), p.128 - 132, 2025/02
本研究専門委員会では、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)事故後の核分裂生成物(FP)挙動を予測可能な技術に高めて廃炉作業に貢献することと、1F事故進展事象の把握で得られた情報をソースターム(ST)の予測技術の向上に反映させ、原子炉安全の一層の向上に繋げることを目標とした活動を実施している。最初の2年間は、1F廃炉における燃料デブリやFP挙動の予測、およびST予測精度向上に必要な、今後取り組むべき技術課題を摘出した。2023年度からは、本専門委員会を延長し、取り組むべき技術課題に対応した3つのワーキンググループを結成し、技術課題の解決に向けた検討を進めている。本報告では2023年度の活動での検討内容について報告する。
松村 太伊知; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana, E. S.; 近藤 千博*
Nuclear Engineering and Design, 432, p.113791_1 - 113791_9, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)Retrieving objects with a small amount of fuel debris, such as a few grams, will begin soon at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) at the start of decommissioning. Objects retrieved from the primary containment vessel are not necessarily fuel debris; fuel debris is an object from which neutrons are emitted because it contains nuclear-fuel material. However, the characteristics of the neutrons emitted by fuel debris are unknown. Fuel debris was categorized into five types according to the elapsed time from the accident, burnup, and fuel type (UO or mixed oxide). The number and energy spectra of (
, 
) and spontaneous fission neutrons emitted from 1 g of each fuel debris type were estimated using the SOURCES 4C code to obtain the neutron characteristics. The results showed that the average neutron energy is approximately 2.1 MeV, regardless of the type of fuel debris. However, the intensities of neutrons emitted from the fuel debris in 1F Units 2 and 3 varied by four orders of magnitude according to the fuel debris type.
廃炉環境国際共同研究センター; 東京工業大学*
JAEA-Review 2024-010, 112 Pages, 2024/08
JAEA-Review-2024-010.pdf:6.49MB
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4年度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、様々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・基盤的研究及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3年度に採択された研究課題のうち、「福島第一発電所2、3号機の事故進展シナリオに基づくFP・デブリ挙動の不確かさ低減と炉内汚染状況・デブリ性状の把握」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、シールドプラグ下高線量の原因究明、事故時のCs移行経路や、Csの構造材付着・堆積状態の解明及び先行溶落したと推定される金属リッチデブリ特性評価を行うため、事故進展最確シナリオ評価に基づく材料科学的アプローチを行っている。令和4年度は、3号機RPVの炉心損傷進展においてMoやIを含んだCs系化学種が気相安定条件、3号機PCVではCsとコンクリート成分の相互反応で形成する可能性のあるCs-Si-Al-O系化合物の生成条件などを整理した。Cs含有物質や金属デブリ模擬物質やコンクリートを用いた水蒸気雰囲気における熱分析試験を実施し、金属表面ではCrやFe系化合物が、酸化物表面ではSiやAlなどの成分を含む化合物が化学吸着する傾向があることが分かった。Csを含有するエアロゾルに関して、CsO-FeO系融体の粘度測定を行い、生成浮遊機構解明を進めた。
-rays from slow neutron-induced fission of 
U with STEFFWright, T.*; 原田 秀郎; 木村 敦; 他121名*
European Physical Journal A, 60(3), p.70_1 - 70_11, 2024/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)The average energy and multiplicity of prompt -rays from slow neutron-induced fission of U have been measured using the STEFF spectrometer at the neutron time-of-flight facility n_TOF. The individual responses from 11 NaI scintillators were corrected for multiple -ray interactions, prompt fission neutrons and background counts before being deconvolved to estimate the emitted spectrum of prompt fission -rays. The results give an average -ray energy 
of 1.71(5) MeV and multiplicity 
of 2.66(18) considering -rays emitted within the energy range from 0.8 to 6.8 MeV. The n_TOF data has a slightly larger and smaller than other recent measurements, however the product of the two is in agreement within the quoted uncertainties.
Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一; 神野 郁夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(2), p.269 - 276, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)We investigated the possibility of estimating the effective neutron multiplication factor (
) of the fuel debris inside the canister and primary containment vessel (PCV) of Unit 2 of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) using remote gas-radioactivity measurement via simulation-based calculations. Our results demonstrate an almost linear correlation between and the 
Kr-to-
Xe activity ratio with respect to various fuel debris compositions. This correlation is maintained regardless of geometries such as the fuel debris canister and the PCV.
堀井 雄太; 廣岡 瞬; 宇野 弘樹*; 小笠原 誠洋*; 田村 哲也*; 山田 忠久*; 古澤 尚也*; 村上 龍敏; 加藤 正人
Journal of Nuclear Materials, 588, p.154799_1 - 154799_20, 2024/01
被引用回数：8 パーセンタイル：82.99(Materials Science, Multidisciplinary)MOX燃料の照射により生成する主要なFPであるNdO及びSmO、模擬FPとして添加したMOXの熱伝導率を評価した。MOX中の模擬FPの均質性の観点から熱伝導率を評価するため、ボールミル法及び溶融法で作製した2種類の粉末を用いて、Nd及びSmの均質性が異なる試料を作製した。模擬FPが均質に固溶した試料では含有量が増加するにしたがってMOXの熱伝導率が低下するが、不均質な模擬FPは影響を及ぼさないことが分かった。熱伝導率に対するNd及びSmの影響を古典的フォノン輸送モデル
=(A+BT)
を用いてNd/Sm依存性を定量的に評価した結果、A(mK/W)=1.70
10
+ 0.93C
+ 1.20C
, B(m/W)=2.3910
と表された。
今野 力
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(1), p.121 - 126, 2024/01
被引用回数：3 パーセンタイル：45.53(Nuclear Science & Technology)JENDL-4.0/HEの中性子と陽子ACEファイルは2017年に作られ、そのうちの22核種の中性子ACEファイルと25核種の陽子ACEファイルがPHITSコードと一緒に公開されている。最近、JENDL-4.0/HEの中性子と陽子ACEファイルに入っている以下の5つのデータに問題があることが見つかった; 
Nと
OのACEファイル、発熱数、損傷エネルギー生成断面積、2次中性子多重度、核分裂断面積。そこで、これらの問題を修正したJENDL-4.0/HEの新しい中性子と陽子ACEファイルを作成した。この論文では問題点及び新しい中性子と陽子ACEファイルをどのように作成したかについて詳述する。
Tuya, D.; 長家 康展
Journal of Nuclear Engineering (Internet), 4(4), p.691 - 710, 2023/11
モンテカルロ中性子輸送計算手法は、固有値や積分中性子束などの様々な量を正確に評価するために用いられる。しかし、ある分布量を求める場合、モンテカルロ法では連続的な分布が得られないのが一般的である。近年、モンテカルロ法で連続分布を得るために、関数展開法やカーネル密度推定法が開発されている。本論文では、モンテカルロ法によって得られた訓練データと人工ニューラルネットワーク(ANN)モデルを用いたある物理量に対する連続分布の推定手法を提案する。概念実証として、2つの核分裂体系における反復核分裂確率(IFP)の連続分布をANNモデルにより推定した。ANNモデルによるIFP分布を、元のデータセット及びPARTISNコードで得られた随伴角中性子束と比較した。比較の結果、一致や不一致の程度はさまざまであったが、ANNモデルはIFP分布の一般的な傾向を学習することを確認した。
廣岡 瞬; 堀井 雄太; 砂押 剛雄*; 宇野 弘樹*; 山田 忠久*; Vauchy, R.; 林崎 康平; 中道 晋哉; 村上 龍敏; 加藤 正人
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(11), p.1313 - 1323, 2023/11
被引用回数：5 パーセンタイル：66.06(Nuclear Science & Technology)収率が高く燃料に固溶するFP(模擬FP)としてNdO及びSmOを添加したMOXの焼結試験を行い、焼結後の微細組織を評価した。熱膨張計を用いて取得した焼結中の収縮曲線から、模擬FP含有MOXは通常のMOXよりも高温で焼結が進むことが分かった。焼結後の密度評価及び金相組織の観察から、模擬FP含有MOXは通常のMOXよりも粒成長と高密度化が進むことが分かった。これは、添加元素の影響を受けて一部のUが4価から5価に変化し、拡散速度が大きくなったことが原因と考えられる。また、XRDの結果から焼結後の試料は均質に固溶した結晶構造が示されたが、EPMAによる元素マッピングの結果からは模擬FPの濃度が一様でなく、完全には均質に分布していない微細組織が示された。不均質に分布したNdO含有MOXを微粉砕し、再焼結を行う過程を繰り返すことで、均質性が向上し、密度も十分に高い模擬FP含有MOXペレットを作製することができた。
勝村 庸介*; 高木 純一*; 細見 憲治*; 宮原 直哉*; 駒 義和; 井元 純平; 唐澤 英年; 三輪 周平; 塩津 弘之; 日高 昭秀*; et al.
日本原子力学会誌ATOMO, 65(11), p.674 - 679, 2023/11
本委員会では、東京電力ホールディングス株式会社(東電)福島第一原子力発電所(1F)事故後の 核分裂生成物(FP)挙動を予測可能な技術に高めて廃炉作業に貢献することと、1F事故進展事象の把握で得られた情報をソースターム(ST)の予測技術の向上に反映させ、原子炉安全の一層の向上に繋げることを目標とした活動を実施している。この2年間では、これまでの12年間の1F実機調査や1F関連研究で得られた情報を調査し、1F廃炉における燃料デブリやFP挙動の予測、及びST予測精度向上に必要な課題として「FPの量・物質収支と化学形態」「サンプリング目的とデータ活用」「環境への移行経路」を摘出した。今後、これらの課題の解決に向けた道筋の議論を進める。
深堀 智生
INDC(JPN)-210 (Internet), 5 Pages, 2023/10
U(n,f)の断面積値がENDF形式に正しく編集されておらず、間違った値がJENDL/HE-2007ファイルに格納・配布されている。JENDL/HE-2007ライブラリのU(n,f)断面積の高エネルギー部分は、FISCALコードの計算結果を使用して評価されている。このレポートでは、200MeV以上のJENDL/HE-2007ライブラリの正しいU(n,f)断面積値が示されている。
弘中 浩太; Lee, J.; 小泉 光生; 伊藤 史哲*; 堀 順一*; 寺田 和司*; 佐野 忠史*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1054, p.168467_1 - 168467_5, 2023/09
被引用回数：4 パーセンタイル：57.20(Instruments & Instrumentation)We propose neutron resonance fission neutron analysis (NRFNA), an active nondestructive assay (NDA) technique, to improve the capability to identify and quantify a small amount of fissile material in a sample. NRFNA uses pulsed neutrons to induce fission reactions in the sample. Fission neutrons are detected by a neutron-gamma pulse shape discrimination (PSD) scintillation detector with time-of-flight (TOF) technique. The obtained nuclide-specific resonance peaks in the neutron energy spectrum provide information to identify and quantify a fissile material in the sample. The possibility of using PSD for NRFNA was confirmed through a test experiment using a natural uranium sample. We successfully observed the resonance peaks from U(n,f) reaction and showed that NRFNA would be useful for measuring a small amount of fissile material in a sample.
Lind, T.*; Kalilainen, J.*; Marchetto, C.*; Beck, S.*; 中村 康一*; 木野 千晶*; 丸山 結; 城戸 健太朗; Kim, S. I.*; Lee, Y.*; et al.
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.4796 - 4809, 2023/08
The OECD/NEA ARC-F project was established to investigate the accidents at Fukushima Daiichi nuclear power station with the aim of consolidating the observations for deeper understanding of the severe accident progression and the status of reactors and containment vessels. Additionally, the project formed an information sharing framework in reactor safety between Japan and international experts. In order to achieve these objectives, the project focused on three tasks: i) to refine analysis for accident scenarios and associated fission-product transport and dispersion, ii) to compile and manage data on the Fukushima Daiichi NPS accident, and iii) to discuss future long-term projects relevant to the Fukushima Daiichi NPS accident. The work was carried out by 22 partners from 12 countries. In the fission product group, ten organizations worked on five topics which were ranked with a high significance as open issues based on the BSAF project and were thereby selected for further investigations. The five fission product related topics were: i) fission product speciation, ii) iodine chemistry, iii) pool scrubbing, iv) fission product transport and behavior in the buildings, and v) uncertainty analysis and variant calculations. In this paper, the work carried out to investigate these five fission product release and transport topics of special interest in the ARC-F project will be described and summarized.
Th at the CERN n_TOF facilityMichalopoulou, V.*; 原田 秀郎; 木村 敦; 他134名*
Physical Review C, 108(1), p.014616_1 - 014616_15, 2023/07
被引用回数：5 パーセンタイル：55.90(Physics, Nuclear)The neutron-induced fission cross section of Th has been measured at the neutron time-of-flight facility n_TOF located at CERN. The experiment was performed at the experimental area EAR-1 with a neutron flight path of 185 m, using Micromegas detectors for the detection of the fission fragments. The Th(n,f) cross section was determined relative to the U(n, f) one, covering the energy range from the fission threshold up to 400 MeV. The results from the present work are compared with existing cross-section datasets and the observed discrepancies are discussed and analyzed.
