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論文

Radioactivity of the vanadium-alloy induced by D-T neutron irradiation

佐藤 聡; 田中 照也*; 堀 順一; 落合 謙太郎; 西谷 健夫; 室賀 健夫*

Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1648 - 1652, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.98(Materials Science, Multidisciplinary)

バナジウム合金は、良好な機械特性,液体リチウムとの共存性,低放射化特性の観点から、液体リチウムブランケット核融合炉構造体の候補材料である。しかしながら、バナジウム合金の誘導放射能は、不純物によって増加される懸念があり、不純物を考慮した誘導放射能を評価することが重要である。そこでバナジウム合金に対してDT中性子照射実験を行い、誘導放射能を評価した。異なる手法で製作したインゴットから取り出した6種類の試験片に対して、FNSを用いて実験を行った。10$$^9$$$$sim$$10$$^10$$のフラックスで、10分$$sim$$15日の期間試験片を照射した。照射後数分$$sim$$数か月後の誘導放射能を、高純度Gr検出器による$$gamma$$線分析器を用いて測定した。加えて、照射後数か月後の崩壊熱を、全エネルギー吸収スペクトロメーターによって測定した。その結果、$$^28$$Al, $$^56$$Mn, $$^24$$Na等の放射性同位体が検出でき、バナジウム合金中の不純物濃度を同定した。NIFS製のバナジウム合金中のAl濃度は70wppmであるのに対し、ANL及びSSWIP製中のAl濃度は各々、170及び380wppmであった。NIFS製に関しては、設計目標値の91wppm以下であることがわかった。モンテカルロ計算によって崩壊熱を求めた結果、計算値は実験値と15%以内で一致することがわかった。

論文

Measurement of depth distributions of $$^{3}$$H and $$^{14}$$C induced in concrete shielding of an electron accelerator facility

遠藤 章; 原田 康典; 川崎 克也; 菊地 正光

Applied Radiation and Isotopes, 60(6), p.955 - 958, 2004/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:36.97(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

東海研究所の電子リニアックは、核物理研究,放射性同位元素の製造等に用いられる強力中性子,光子及び電子線源として33年間利用され、1993年にその運転を停止した。本研究では、コンクリート遮へい体中に生成された誘導放射性核種量を調査するために、ボーリングにより遮へい体から試料を採取し、$$^{3}$$H及び$$^{14}$$Cの濃度分布を測定した。測定結果は、加速器施設のデコミッショニング,廃棄物管理における有用なデータとして利用することができる。

論文

Experimental study on induced radioactivity in boron-doped low activation concrete for DT fusion reactors

佐藤 聡; 森岡 篤彦; 金野 正晴*; 落合 謙太郎; 堀 順一; 西谷 健夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.66 - 69, 2004/03

DT核融合炉では、運転停止後メンテナンスのために、コンクリート製の生体遮蔽体に近づく。したがって崩壊$$gamma$$線線量率を最小化させることが重要である。本研究では、標準コンクリート及び低放射化コンクリートを準備し、DT中性子照射実験により誘導放射能を評価した。ここで用いた低放射化コンクリートでは、Si, Al, Fe等の量が標準コンクリートに比べて1$$sim$$3桁小さい。長寿命核種を生成するCo及びEuの微量元素もまた著しく減少させている。加えて、用いた低放射化コンクリートは、熱中性子を減少させるために1$$sim$$2wt%のホウ素を含んでいる。照射は原研FNSの80$$^{circ}$$ラインで合計で12時間行った。照射後、1日$$sim$$数か月後の誘導放射能を高純度Ge検出器による$$gamma$$線分析機を用いて測定した。照射後10日後の低放射コンクリートの誘導放射能は標準コンクリートより1桁小さいことがわかった。Na-24の誘導放射能が減少したためである。標準コンクリートではZrとRbの微量元素が観測されたが、低放射化コンクリートでは観測されなかった。また、低放射化コンクリートではCoが劇的に減少されていることが実験的に確認できた。本研究で用いた低放射化コンクリートは核融合炉の遮蔽材として非常に有用であると結論できる。

論文

Induced-radioactivity in J-PARC spallation neutron source

甲斐 哲也; 原田 正英; 前川 藤夫; 勅使河原 誠; 今野 力; 池田 裕二郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.172 - 175, 2004/03

J-PARC核破砕中性子源では大強度陽子(3GeV,1MW)がビーム窓を通過してTRMA(target-moderator- reflector-assembly)の水銀ターゲットに入射する。TMRA周辺の機器は1次陽子や2次粒子(中性子が主)により高度に放射化される。SS316製のターゲット容器が最も放射化されるが、デカップラー材であるAIC(Ag-In-Cd)合金も高度に放射化される材料である。反射体はベリリウムとアルミ被覆鉄からなり、中性子取出孔はAICで覆われている。またTMRA外側にはSUS316遮蔽が設置される。これら全ての機器は軽水,または重水で冷却されている。本論分では、メンテナンスシナリオ構築と施設設計基準を得るため、NMTC/JAM,MCNP4,DCHAIN-SPを使用してTMRA機器と冷却水の放射化を評価した結果を示す。結果から、遠隔操作メンテナンスの必要性、及び必要遮蔽厚さが示された。例として、反射体集合体に対して、表面線量を1mSv/h以下にするために、厚さ30cmの鉄キャスクが必要であり、キャスクを含めた機器の操作に130トンクレーンが必要となった。反射体のAl被覆鉄をSS316の代替として採用した結果、SS316中のニッケルの放射化を除去することができ、キャスク重量も軽減された。このような結果に基づき、施設の遮蔽壁が設計され、高放射化物のメンテナンスシナリオを構築した。

論文

A Study on induced activity in the low-activationized concrete for J-PARC

松田 規宏; 中島 宏; 春日井 好己; 笹本 宣雄*; 金野 正晴*; 北見 俊幸; 市村 隆人; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.74 - 77, 2004/03

高強度の陽子加速器施設において、トンネル内遮へいコンクリートの放射化することが予想されるため、加速器機器メンテナンス作業時の作業員の$$gamma$$線被ばく線量は低減対策をとる必要がある。そこで、大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、トンネル内遮へいコンクリート躯体の一部に、石灰石を骨材とする低放射化コンクリートを採用することとし、低放射化コンクリートの性能指標として新たに$$^{24}$$Na当量を導入した。低放射化コンクリートの有効性を検証するため、低放射化コンクリートと普通コンクリートの粉末試料について、中性子照射実験を原研FNSで行った。J-PARC用に整備した遮へい設計詳細計算コードシステムを用いて計算解析を行い、その結果はファクター2以内の良い一致を示した。また、J-PARCを模擬した体系での検証は、加速器停止後1週間以内のメンテナンス期間において、低放射化コンクリートによる$$gamma$$線被ばく線量が普通コンクリートに比べて1/10以下であり、低放射化コンクリートの使用は有効であることが確認された。

報告書

Measurement of radioactivity induced by GeV-protons and spallation neutrons using AGS accelerator

春日井 好己; 甲斐 哲也; 前川 藤夫; 中島 宏; 高田 弘; 今野 力; 沼尻 正晴*; 猪野 隆*; 高橋 一智*

JAERI-Research 2003-034, 115 Pages, 2004/01

JAERI-Research-2003-034.pdf:4.18MB

ブルックヘブン国立研究所のAGS(Alternative Gradient Synchrotron)加速器を使って、2.83, 24GeVの陽子及びそれら陽子が水銀ターゲットに入射し発生する核破砕中性子による誘導放射能の測定実験を行った。ホウ素,炭素,アルミ,鉄,銅,ニオブ,酸化水銀,鉛,ビスマス,アクリル,SUS316,Inconel-625及びInconel-718の試料を水銀ターゲットの周りで照射した。照射後、冷却時間2時間から200日において、それぞれの試料の放射能をHPGe検出器で測定した。測定した$$gamma$$線スペクトルから90以上の放射性核種を同定し、それらの放射能データを得た。このレポートは、これらの実験手順,データ処理及び測定結果をまとめたものである。

論文

J-PARCの放射線安全管理設備

宮本 幸博

放計協ニュース, (32), p.2 - 3, 2003/10

J-PARC(大強度陽子加速器施設)は、日本原子力研究所(原研)と高エネルギー加速器研究機構が共同で、原研東海研究所敷地内に建設中の大型高エネルギー加速器施設であり、施設稼動後は、物質科学,生命科学,原子力工学,素粒子物理,原子核物理等における最先端研究に供される予定である。J-PARCにおいては、ハドロンカスケードにより、エネルギー範囲が広く多様なパルス状放射線が発生し、一般的な放射線測定機器では十分な応答を得られない状況も予想される。また、加速器機器等については、放射化により残留放射線レベルが非常に高くなると予想され、残留放射線レベルに応じて表面汚染も発生する。そこで、J-PARCの放射線安全管理設備を整備するにあたっては、上記の特性に対応するとともに、原子力分野における近年の社会的要請等に配慮しつつ、放射線エリアモニタの特性改善,LAN-PLC方式放射線モニタの開発,自走式エリアモニタの開発,加速器トンネルに対する入退管理の徹底等について検討を進めている。

論文

Validation of radioactivity calculation code system DCHAIN-SP

甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 仁井田 浩二*; 高田 弘; 明午 伸一郎; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.1041 - 1049, 2003/07

以下の点に着目して、放射能計算コードシステムDCHAIN-SPの妥当性評価を行った。(1)20MeV以下の放射化断面積ライブラリーFENDL/A-2.0,(2)NMTC/JAMが計算する20MeV以上の高エネルギー粒子による核種生成率,(3)DCHAIN-SPによる高エネルギー粒子が誘起する全エネルギー範囲での核種生成率。42の放射化断面積と22のトリチウム生成断面積を改訂することにより、DCHAIN-SPは14-MeV中性子に対する放射化断面積を、30%以下の精度で求めることができるようになった。軽核の生成率評価の精度を向上させるため、NMTC/JAMにGEMモデルを取り入れた。しかしながら、10MeV$$sim$$10GeV陽子による核種生成率の精度は係数2$$sim$$3程度であった。2.83GeVと24GeV陽子入射による厚い水銀ターゲット周辺に置いて試料の放射能の時間変化をDCHAIN-SPコードシステムで解析した計算結果は、係数2$$sim$$3程度の範囲で実験と一致した。

報告書

大強度陽子加速器施設における放射線安全管理設備設計上の基本的考え方

宮本 幸博; 池野 香一; 秋山 茂則*; 原田 康典

JAERI-Tech 2002-086, 43 Pages, 2002/11

JAERI-Tech-2002-086.pdf:5.7MB

大強度陽子加速器施設の放射線防護上の特徴と、放射線安全管理設備を設計するうえでの基本的な考え方についてまとめた。大強度陽子加速器施設は、世界最高強度の高エネルギー陽子加速器を中核とした大規模複合施設であり、施設固有の特徴を多く有している。本報告では、大強度陽子加速器施設の特徴を考慮のうえ、整備すべき放射線安全管理設備の仕様について議論した。

論文

Particle size analysis of radioactive aerosols formed by irradiation of argon using 65MeV quasi-monoenergetic neutrons

遠藤 章; 野口 宏; 田中 進; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 佐藤 薫; 津田 修一

Applied Radiation and Isotopes, 56(4), p.615 - 620, 2002/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.34(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

高エネルギー加速器施設における内部被ばく評価のために、高エネルギー中性子照射場で発生する放射性エアロゾルの生成機構及び粒径分布を解析した。TIARAの65MeV準単色中性子照射場を用い、DOPエアロゾルを添加したArガスを照射した。照射後、エレクトリカルロープレッシャインパクタを用いて、DOPエアロゾルの個数基準の粒径分布、$$^{40}$$Arの(n, 2np),(n, np)反応からそれぞれ生成される$$^{38}$$C,$$^{39}$$Clエアロゾルの放射能基準の粒径分布を測定した。実験で得られた放射性エアロゾルの粒径分布は、核反応で生成された$$^{38}$$Cl,$$^{39}$$Cl原子が、DOPエアロゾル表面に付着すると仮定し評価した粒径分布と、良く一致することが明らかとなった。

報告書

Reliability assessment of high energy particle induced radioactivity calculation code DCHAIN-SP 2001 by analysis of integral activation experiments with 14MeV neutrons

甲斐 哲也; 前川 藤夫; 春日井 好己; 小迫 和明*; 高田 弘; 池田 裕二郎

JAERI-Research 2002-005, 65 Pages, 2002/03

JAERI-Research-2002-005.pdf:2.75MB

14-MeV中性子を用いた積分放射化実験解析を通して、高エネルギー粒子誘導放射能計算コードDCHAIN-SP 2001の信頼性評価を行った。解析を行った実験は、原研FNSのD-T中性子源を用いて行われた(1) 核融合炉材料の崩壊$$gamma$$線測定実験,(2) 32種の核融合炉材料に対する崩壊熱測定実験,(3)水銀の積分放射化実験、の3件である。解析の結果、DCHAIN-SP 2001による計算は、(1)$$sim$$(3)の実験値をそれぞれ30%,20%,20%以内で予測することができた。Beteman方程式の解法アルゴリズム,及び20MeV以下の放射化断面積と付属の崩壊データについて適切であるという結論が得られた。

論文

The IRAC code system to calculate activation and transmutation in the TIARA Facility

田中 進; 福田 光宏; 西村 浩一; 細野 雅一; 渡辺 博正; 山野 直樹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.840 - 844, 2000/03

IRACコードシステムを、TIARA施設での各種放射線環境で生成する放射性核種と放射能を計算できるように改訂した。本コードシステムは、150MeV以下の中性子、陽子、重陽子及び$$^{4}$$He, 500MeV以下の$$^{12}$$C, $$^{14}$$N, $$^{16}$$O, $$^{20}$$Ne及び$$^{40}$$Arを入射粒子として、3次元多重層体系における核種の生成・消滅計算が可能である。システムには、放射化断面積、崩壊・光子放出データ及び原子質量等の物理データファイルが用意されている。入力データは、入射粒子、ターゲット、照射・冷却時間、及び計算・出力条件である。$$^{20}$$NeイオンをCoターゲットに入射させた場合に生成する放射能の計算値と測定値の比較を行った。

報告書

SPring-8における高エネルギー加速器の放射線管理の現状と問題点

宮本 幸博; 植田 久男; 原田 康典

JAERI-Tech 98-039, 44 Pages, 1998/09

JAERI-Tech-98-039.pdf:2.21MB

SPring-8における高エネルギー加速器施設の放射線管理の現状と問題点をまとめた。第3世代放射光施設であるSPring-8においては、放射線管理を行う上で、高エネルギー大型加速器特有の問題点が多い。本報告では、パルス状放射線のモニタリング技術、低エネルギー及び高エネルギー放射線のモニタリング技術について現状と問題点を記述するとともに、放射化の問題、電磁波ノイズの問題等について議論した。

報告書

IRACM: イオン及び中性子による生成放射能計算コードシステム

田中 進; 福田 光宏; 西村 浩一; 渡辺 博正; 山野 直樹*

JAERI-Data/Code 97-019, 91 Pages, 1997/05

JAERI-Data-Code-97-019.pdf:2.58MB

加速器施設では、加速イオン及び二次中性子により加速構成機器及び試料中に放射能が生成されることから、放射線被曝、放射性同位元素及び放射性廃棄物の低減のために、これらの生成放射能の評価が重要である。このため、加速器施設の放射線場で生成される核種、放射能を計算するコードシステムIRACMを開発した。本コードシステムは入射粒子として、中性子、陽子、重陽子、$$alpha$$$$^{12}$$C、$$^{14}$$N、$$^{16}$$O、$$^{20}$$Ne、$$^{40}$$Arを考慮した任意の1次元多重層体系における核種の生成・消滅計算が可能である。本システムは、計算プログラム、及び放射化断面積、崩壊・ガンマ線データライブラリで構成されており、FACOM-M780大型計算機及びDECワークステーションで実行可能である。

論文

Preliminary evaluation of radwaste in fusion power reactors

関 泰; 青木 功; 山野 直樹*; 田原 隆志*

Fusion Technology, 30(3), p.1624 - 1629, 1996/12

核融合動力炉において、その運転期間中及び廃炉時に発生する放射性廃棄物の放射化のレベル、崩壊熱、物量等を5通りの構造材料を使用した場合について評価した。その結果が我が国においてどのような意味を有するかについての考察を試みた。中性子フルエンスが10MW・a/m$$^{2}$$以上の重照射の場合には、中性子多段反応の結果生成する放射性核種の寄与が大きいこと、炉停止後の崩壊熱は構造材料によって減衰の様子が大きく異なることが明らかになった。

論文

核融合炉における核設計

真木 紘一*; 関 泰; 佐藤 聡; 林 克己*

プラズマ・核融合学会誌, 71(10), p.987 - 1001, 1995/10

本講座において、主としてDT燃焼核融合炉を前提として、核設計の主要な項目である、放射線遮蔽設計、ブランケット核設計、誘導放射能の評価法、照射損傷の評価法について、それぞれの課題を明らかにし、その評価方法について述べ、設計例或いは計算例を具体的に述べる。

論文

Measurement of radioactivity production for $$^{48}$$V, $$^{56}$$Co, and $$^{65}$$Zn via the (p,n) sequential reaction processes in titanium, iron, and copper metals associated with 14-MeV neutron irradiation

池田 裕二郎; 今野 力; 前川 洋

Nuclear Science and Engineering, 116, p.19 - 27, 1994/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.35(Nuclear Science & Technology)

14MeV中性子1次反応で放出される荷電粒子が引き起こす連続的反応過程が長寿命放射性核を生成する場合が有り、核融合炉の誘導放射能評価においてその概念の重要性が指摘されている。実験による概念の妥当性を検証するために、D-T中性子で照射された鉄、銅及びチタンの(n,xp)反応による放出陽子が誘導する(p,n)連続反応に着目し、各々$$^{56}$$Co,$$^{65}$$Zn及び$$^{48}$$Vの生成断面積を初めて測定した。実験値は各々4.5,8.9及び2.8$$mu$$bとなり1次中性子反応断面積に比べ3桁以上小さい値である。実験値の妥当性を評価するために反応過程を考慮した推定計算を行った。その結果、$$^{56}$$Coでは20%過大評価、$$^{65}$$Znは40%、$$^{48}$$Vは4倍各々実験値を過少評価している。結論として、推定計算に用いたデータの不確定性及び近似を考慮する限り、妥当な範囲の値であり、荷電粒子誘導連続反応の概念を実験的に検証したものと言える。

論文

Development of IRAC code system to calculate induced radioactivity produced by ions and neutrons

田中 進; 福田 光宏; 西村 浩一; 横田 渉; 神谷 富裕; 渡辺 博正; 山野 直樹*; 白石 忠男; 畑 健太郎

Proc. of the 8th Int. Conf. on Radiation Shielding, 0, p.965 - 971, 1994/00

イオン照射研究施設における作業者の被曝低減化および廃棄物管理等に有用な、イオンおよび中性子とターゲット核種との核反応、崩壊によって生成される放射性核種と放射能の計算コードシステムを開発した。コードシステムとして、ターゲットを1次元多重層体系とした汎用システムIRACと、3次元体系としたIRAC3Dシステムの2システムを作成した。ここでは、IRACコードシステムを構成している誘導放射能計算コード;放射化断面積、放射性核種の崩壊データおよびガンマ線放出データライブラリの機能の説明と計算例について報告する。

論文

Shielding research for next fusion devices

前川 洋

Proc. of the 8th Int. Conf. on Radiation Shielding, 0, p.15 - 24, 1994/00

ITERを代表とした次期核融合装置の遮蔽は分裂炉を対象とした研究では対応できない問題を含んでいる。遮蔽設計精度の向上のためには、次のようなD-T中性子源を用いたベンチマーク実験が必要である。(1)約1m厚の遮蔽体系での透過実験,(2)ダクト及びギャップストリーミング実験,(3)核融合環境での誘導放射能評価実験。超電導電磁石での核発熱は大部分は$$gamma$$線によることから、実験上では$$gamma$$線スペクトルや低エネルギー中性子スペクトルの測定が重要である。また、実験解析ではレイーエフェクトを除くため、モンテ・カルロコードの利用が不可欠であるものの、計算時間とメモリー量で問題を残している。設計裕度を最終的に与えるためには、モデル化の容易なベンチマーク実験と複雑形状の実際の装置の遮蔽設計をいかに結びつけるかが次の課題である。

報告書

Two-dimensional over-all neutronics analysis of the ITER device

S.Zimin*; 高津 英幸; 森 清治*; 真木 紘一*; 関 泰; 佐藤 聡; 多田 栄介

JAERI-M 93-141, 75 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-141.pdf:2.22MB

ITER/CDAで設定された炉構造に対してニュートロニクス解析を実施した。2次元輸送計算コードDOT3.5を使用して炉運転中の中性子及びガンマ線束分布、トリチウム増殖比、核発熱を求めた。またCINACコードにより誘導放射能計算を行い、放射能濃度、崩壊熱および炉停止後の生体線量率を求めた。本計算により、炉内および炉周辺の運転中と炉停止後の放射線環境が明らかになり、炉機器の設計条件として有用な情報を提供することができた。

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