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論文

Calculation of tritium release from driver fuels into primary coolant of research reactors

Ho, H. Q.; 石塚 悦男

Physical Sciences and Technology, 5(2), p.53 - 56, 2019/00

試験研究炉の運転に伴って1次冷却材中のトリチウム濃度増加が報告されている。JMTRとJRR-3Mの運転中に1次冷却材に放出されるトリチウム放出源を明らかにするために、ドラーバー燃料から放出されるトリチウム量をMCNP6とPHITSコードで計算した。計算の結果、JMTRとJRR-3Mのドラーバー燃料からの放出されるトリチウム量は、1サイクル運転あたり10$$^{7}$$及び10$$^{6}$$Bqであること、この値は測定データより約4桁低いことが明らかとなった。この結果は、両炉のドラーバー燃料から放出されるトリチウム量は無視できるレベルであることを示している。

報告書

中性子反射体のLi及びU不純物からのトリチウム反跳放出計算(共同研究)

石塚 悦男; Kenzhina, I.*; 奥村 啓介; Ho, H. Q.; 竹本 紀之; Chikhray, Y.*

JAEA-Technology 2018-010, 33 Pages, 2018/11

JAEA-Technology-2018-010.pdf:2.58MB

試験研究炉の一次冷却材へのトリチウム放出機構解明の一環として、PHITSを用いてベリリウム、アルミニウム及び黒鉛製中性子反射体中のLi及びU不純物から反跳放出するトリチウムについて計算した。また、この結果を用いて、具体的にJMTR及びJRR-3Mのベリリウム中性子反射体を想定し、MCNP6及びORIGEN2でLi及びU不純物から生成するトリチウム量を計算してトリチウムの反跳放出量を評価した結果、Li及びU不純物から反跳放出するトリチウムは、ベリリウムから反跳放出するトリチウムに対して無視できる程度であり、それぞれ2桁及び5桁程度小さいことが明らかとなった。

論文

Evaluation of tritium release curve in primary coolant of research reactors

石塚 悦男; Kenzhina, I. E.*

Physical Sciences and Technology, 4(1), p.27 - 33, 2018/06

試験研究炉の運転に伴って1次冷却材中のトリチウム濃度増加が報告されている。トリチウム放出源を明らかにするために、JMTRとJRR-3Mについて1次冷却材中のトリチウム放出率曲線を評価した。トリチウム放出量は、新しいベリリウム要素に交換すると小さくなること、交換後は運転に伴って増加することが明らかとなった。この結果は、ベリリウム要素が1次冷却材中のトリチウム放出に大きな影響を与えていることを示している。1次冷却材中のトリチウム放出率曲線を評価した結果、$$^{9}$$Beの(n,$$alpha$$)で生成する$$^{6}$$Liがトリチウム放出に影響すること、JMTR及びJRR-3Mの1次冷却材中のトリチウム放出源はベリリウム要素が主因であることが明らかとなった。更に、照射時間に伴うトリチウム放出率データがばらつくこと、バラツキはJRR-3MよりJMTRの方が早期に見られることも明らかになった。

報告書

PHITSコードによる中性子照射下ベリリウムからの反跳トリチウム放出率計算(共同研究)

石塚 悦男; Kenzhina, I. E.*; 奥村 啓介; 竹本 紀之; Chikhray, Y.*

JAEA-Technology 2016-022, 35 Pages, 2016/10

JAEA-Technology-2016-022.pdf:3.73MB

試験研究炉の一次冷却水中へのトリチウム放出機構解明の一環として、ベリリウム炉心構成材からの反跳トリチウム放出率を評価するためPHITSコードを用いた場合の計算方法について検討した。この結果、線源に中性子またはトリトンを用いた場合、両者とも反跳トリチウム放出率は同程となったが、トリトン線源の計算速度が2桁程度速いことが明らかとなった。また、トリトン線源を用いて反跳トリチウム放出率を有効数字2桁の精度で求めるためには、単位体積あたりのヒストリー数が2$$times$$10$$^{4}$$ (cm$$^{-3}$$)程度になるまで計算すれば良いことが明らかとなった。更に、トリトン線源を用いてベリリウム炉心構成材の形状と反跳トリチウム放出率の関係を調べたところ、反跳トリチウム放出率はベリリウムの体積当たりの表面積に対して線形となったが、従来の式を使って求めた値の約半分となった。

論文

Status of JRR-3 after Great East Japan Earthquake

新居 昌至; 和田 茂; 村山 洋二

Proceedings of International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management and Meeting of the International Group on Reactor Research (RRFM/IGORR 2016) (Internet), p.403 - 408, 2016/03

研究炉に係る国際会議RRFMにおいて、東日本大震災後の復旧したJRR-3の現状に加えて、福島第一原子力発電所事故を受けての新たな規制要求に対してJRR-3が適合していることを示す規制側への申請内容について報告する。

論文

中性子散乱入門,1

加倉井 和久; 遠藤 康夫

固体物理, 40(4), p.239 - 250, 2005/04

中性子を固体物性研究の微視的プローブとして紹介する。物質のミクロ構造を観察する手段として結晶による回折現象を解説する。そしてこの回折現象を利用した中性子散乱の微視的プローブとしての特徴を原子との核及び磁気相互作用、及び界面による屈折と反射等の基礎を説明することにより、明らかにする。中性子散乱研究のための強力な中性子源としてJRR-3Mと現在建設中のJ-PARCのパルス中性子源を紹介する。また歴史的観点からこのJ-PARCの原点である木村一治先生の東北大学・原子核理学研究施設の電子ライナックにおけるパルス中性子源を使った歴史的かつ先駆的な研究を紹介する。

論文

${it k}$$$_{0}$$-中性子即発$$gamma$$線分析による土壌及び底質標準物質の多元素定量

松江 秀明; 米澤 仲四郎

分析化学, 53(7), p.749 - 751, 2004/07

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

${it k}$$$_{0}$$法に基づく中性子即発$$gamma$$線分析法(${it k}$$$_{0}$$-PGA)により、日本分析化学会が調製した金属添加褐色土標準物質(JASC401),森林土壌標準物質(JASC411)及び独立行政法人産業技術総合研究所計量標準総合センター(NMIJ/AIST)が調製した海底質標準物質(NMIJ CRM 7302-a)及び湖底質標準物質(NMIJ CRM 7303-a)の多元素定量を行った。${it k}$$$_{0}$$-PGAでは、元素の相対濃度が求められるが、絶対濃度は直接求められない。このため、標準添加法によりTiの定量を行い、これをもとに、${it k}$$$_{0}$$-PGAによりそのほかの元素の絶対濃度を求めた。その結果、試料に応じて、11$$sim$$15元素を定量することができ、分析値は、認証値あるいは参考値とほぼ10%以内で一致した。

論文

The Recommended k$$_{0}$$-factors for neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis and the prompt $$gamma$$-ray emission probabilities

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 262(1), p.49 - 55, 2004/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.7(Chemistry, Analytical)

これまでに原研JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームで測定された即発$$gamma$$線分析用のk$$_{0}$$係数のうち、中性子スペクトルの影響が無くPGAによる分析が有効な24元素について合計81本のk$$_{0}$$係数の推奨値を統計処理により求めた。得られたk$$_{0}$$係数の推奨値から正確なデータが得られている原子量,同位体存在比,熱中性子断面積を使用し、即発$$gamma$$線放出率のデータを求めた。得られた$$gamma$$線放出率をENSDFと比較した結果、両データの標準偏差はENSDFに近年の測定値が反映されたCaまでの軽元素では$$pm$$10%とよく一致したが、古いデータが含まれる重元素では$$pm$$40%と大きな違いが見られた。

論文

High-pressure apparatus for magnetic neutron diffraction beyond 3 GPa at low temperature

長壁 豊隆; 神木 正史*; 川名 大地*; Hannan, A.*; 曽山 和彦; 北澤 英明*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272-276, p.2157 - 2158, 2004/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:77.43(Materials Science, Multidisciplinary)

3dや4f, 5f電子の磁性において、低温,10GPa程度の加圧により超伝導や金属-絶縁体転移などの非常に興味深い現象が現れる。したがって、低温,10GPa程度までの圧力下での中性子散乱実験は、磁性研究に極めて重要な貢献をする。ところが、これまでの中性子散乱実験ではピストンシリンダー型圧力セルを使用した最高3GPaまでの実験に留まっていた。われわれはこれを克服するために、サファイアやモアサナイトを対向アンビルとした高圧発生装置の開発を行った。これまでに最適な加圧条件を模索しながら、オフベンチで約6GPa圧力を発生させた。また実際の実験では4.6GPaまでの実験に成功し、Ceモノプンクタイドの圧力-温度磁気相図と磁気構造を明らかにした。さらにわれわれは、高圧実験で不可避な微小試料からの弱いシグナルを補う目的で、中性子スーパーミラーを用いた集光デバイスの開発を行った。

論文

スーパーミラーを用いた熱中性子集光デバイスの開発

長壁 豊隆; 曽山 和彦; 鈴木 浩二*; 三代 達也*

波紋, 14(1), p.84 - 87, 2004/01

超高圧や強磁場など極限環境下の中性子散乱実験では、実験装置の制約から試料が極小なものになってしまうが、これを補うため、NiC/Ti製の3Q$$_{c}$$仕様の中性子スーパーミラーを使用した熱中性子集光デバイスの開発を行った。この集光デバイスは、全長400mm程度のコンパクトなもので、全18枚の円形状ミラーを持つ。中性子散乱装置の第2コリメータから出て集光デバイスに入射した中性子は、円形状ミラーの内側で数回、等角度で反射を起こし、試料までの600mm程度の非常に短い距離で試料位置に集光するというものである。性能試験の結果、2.36$AA $の熱中性子に対して、試料位置の中性子積分強度で少なくとも2倍以上の利得があることが明らかになった。

論文

Measurement and evaluation of k$$_{0}$$ factors for PGA at JAERI

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 257(3), p.565 - 571, 2003/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.5(Chemistry, Analytical)

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)は、他の方法では困難なH,B,N,S等の軽元素を含む多元素を非破壊で定量することができる。PGAの元素定量法として、元素の相対感度比を検出効率で規格化して求められた汎用的な校正係数(k$$_{0}$$係数)によって多元素を定量するk$$_{0}$$法を開発した。JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームを使用し、Clを内標準とする27元素のk$$_{0}$$係数を3%の精度で測定した。得られたk$$_{0}$$係数の正確さを、(1)他の施設で測定された係数との比較,(2)計算値との比較,(3)標準物質の分析によって評価した。その結果、大部分の1/v元素では10%以下であった。Cd,Sm等の非1/v元素は中性子スペクトルの影響を受け、装置間で10%以上の違いが認められた。今後これらの元素について中性子スペクトルの補正法の開発が必要である。開発したk$$_{0}$$-PGA法を各種標準物質の分析に応用した。

論文

研究炉を利用する液体ヘリウム中での低温化学反応の研究

荒殿 保幸

波紋, 13(3), p.168 - 172, 2003/07

JRR-3Mを利用した低温(1-2K)でのトリチウムの関与する水素引抜き反応や再結合反応について著者らの最近の研究結果を紹介した。

論文

Neutron spectrum correction of k$$_{0}$$-factors for k$$_{0}$$-based neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 255(1), p.125 - 129, 2003/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.5(Chemistry, Analytical)

k$$_{0}$$-中性子即発$$gamma$$線分析法(k$$_{0}$$-PGA)は、内標準法に基づき、比較標準試料を使用しないで多元素を正確に定量できる。われわれはk$$_{0}$$-PGAの検討を行い、27元素のk$$_{0}$$係数を測定してきた。k$$_{0}$$係数は他の施設でも共用でき、核データからも計算可能である。しかし、現在利用可能な核データ集としてLoneのデータがあるが、十分ではない。このため、昨年度よりIAEAの主催する国際共同研究「中性子即発$$gamma$$線分析のためのデータベースの開発」においてk$$_{0}$$係数の測定,及び必要な核データの評価が始められた。その一環として、ハンガリー同位体及び表面化学研究所(IKI)のグループが79元素のk$$_{0}$$係数を報告し、また、ローレンス・バークレイ国立研究所(LBNL)及びIKI共同で軽元素の核データが公開された。本研究では、演者らの測定値とIKIのk$$_{0}$$係数,LBNL-IKI及びLoneのデータから計算したk$$_{0}$$係数を比較しk$$_{0}$$係数の正確さの評価を行った。

論文

中性子ラジオグラフィーによる核融合実験炉用ダイバータターゲットプレートモデルの非破壊検査

石山 新太郎; 松林 政仁; 秋場 真人

日本原子力学会和文論文誌, 1(4), p.439 - 448, 2002/12

アーマータイル(25mm$$times$$25mm$$times$$10mmt)と冷却基盤(120mmL$$times$$25mm$$times$$25mm)間のろう接部に剥離欠陥のある核融合実験炉用ダイバータターゲットプレートモデルを用いて中性子ラジオグラフィー法(NRG),X線ラジオグラフィー法(XRG),赤外線サーモグラフィー法ならびに超音波法を適用した非破壊検査を実施し、下記結論を得た。(1)熱伝導解析を行った結果、ターゲットプレートの伝熱除熱機能に極めて重大な影響を与える欠陥としてアーマータイルと冷却基盤間に介在する約3mm程度の剥離欠陥があげられる。(2)したがって、ターゲットプレートの非破壊検査では少なくともアーマータイルと冷却基盤間に介在する約3mm程度の剥離欠陥に対して十分な検出感度を有する非破壊検査技術が必要である。(3)この欠陥に対して、超音波法ではアーマータイルによる超音波の散乱減衰により剥離欠陥の検出ができなかった。また、赤外線サーモグラフィーでは、剥離欠陥の直接的な情報は得られなかったが、伝熱流動解析の結果、欠陥に起因する温度差から3mm程度の欠陥の検出ができる可能性が示された。(4)一方、NRG及びXRG法では、本研究で検討した非破壊検査法の中では0.5mm以下の欠陥に対して最も高い検出感度を有するものであることがわかった。さらに、NRG法により得られた欠陥画像により最も信頼性の高い欠陥情報が得られることが明らかとなった。

報告書

Progress report on neutron scattering research; April 1, 2001 - March 31, 2002

片野 進; 小泉 智; 松田 雅昌

JAERI-Review 2002-028, 145 Pages, 2002/11

JAERI-Review-2002-028.pdf:14.3MB

本報告は、日本原子力研究所の先端基礎研究センターに所属する中性子散乱研究グループの研究を中心に、研究用原子炉JRR-3Mを利用した所内の中性子散乱研究,所外との協力研究及び共同研究の2001年4月~2002年3月の期間における成果をまとめたものである。

報告書

Progress report on neutron scattering research; April 1, 2000 - March 31, 2001

相澤 一也; 片野 進; 小泉 智

JAERI-Review 2002-006, 119 Pages, 2002/03

JAERI-Review-2002-006.pdf:8.62MB

本報告書は、日本原子力研究所の先端基礎研究センターに所属する中性子散乱研究グループの研究を中心に、改3号機(JRR-3M)を利用した所内の中性子散乱研究,所外との協力研究及び共同研究の2000年4月~2001年3月の期間における成果をまとめたものである。

報告書

中性子回折の産業利用ワークショップ報告書; 中性子回折による応力測定

中性子科学研究センター; 先端基礎研究センター

JAERI-Review 2002-002, 40 Pages, 2002/03

JAERI-Review-2002-002.pdf:4.03MB

このワークショップは、中性子回折による応力測定に焦点をあてて、2001年10月15日から16日まで東海研究所で開催されたもので、JRR-3M原子炉で最近行われた技術開発やいろいろな物質での残留応力測定研究を検討して、今後の定常中性子源や建設予定のパルス中性子源JSNSを利用した産業利用に役立てるために企画された。

論文

1.6.1 中性子撮影の最新設備と最近の成果

松林 政仁

非破壊検査の最前線 (CD-ROM), 7 Pages, 2002/00

中性子撮影はX線撮影と同様に放射線透過を利用した非破壊検査法である。中性子撮影には中性子源,コリメータ及び撮影システムの3要素が必要とされる。中性子源として現状、国内最高性能を有しているのは研究炉JRR-3Mであり、JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置が設置されている。本書では、現時点におけるJRR-3M中性子ラジオグラフィ装置を概説し、装備されている撮影システムを紹介した。応用研究で広く利用されている冷却型CCDカメラを用いた高解像度撮像システム及び高速度カメラを用いた高速度撮像システムに加えて、開発中であるFOP-CCDイメージングを取り上げ応用例を交えて紹介した。さらに最近の研究成果として、電気化学分野からイオン伝導性セラミックスへの応用及び水素吸蔵合金中の水素の拡散過程の可視化,原子力関連分野から被覆管中の水素挙動可視化及び稠密バンドル流路内環状流のボイド率測定を紹介した。

報告書

逆動特性法を用いた大きな負の反応度測定法の開発

高橋 広幸; 竹内 光男; 村山 洋二

JAERI-Tech 2001-072, 58 Pages, 2001/11

JAERI-Tech-2001-072.pdf:2.89MB

逆動特性法(IKRD法)による大きな負の反応度の測定は、所定の原子炉出力の臨界状態から深い未臨界状態までの炉内平均中性子数の時間変化を測定することにより算出する方法である。中性子数の測定は、遅れ応答のないパルス信号または電流信号に変換する中性子検出器を用いて行う。電流信号出力の中性子検出器を用いる計測系の場合は、中性子数変化が3桁以上と広範囲な計測が必要となるため、信号の増幅に対数増幅器を用いることから対数増幅器の遅れ応答特性が測定結果に影響を及ぼすこととなる。そこで、逆動特性法を用いた測定手法の対数増幅器の遅れ応答特性による影響の修正法を新たに開発し、JRR-3Mシリサイド燃料初装荷炉心の特性試験時の計測記録を用いて、測定手法の妥当性及び測定精度向上の確認を行った結果、精度良く測定できることが明かになった。

論文

Multielement determination of typical diet reference materials by neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis using k$$_{0}$$ standardization

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 249(1), p.11 - 14, 2001/06

原研JRR-3Mの冷及び熱中性子ガイドビームポートに設置された即発$$gamma$$線分析装置を用いて、k$$_{0}$$-中性子即発$$gamma$$線分析法(k$$_{0}$$-PGA)により食事及びそれに関連する標準物質の多元素定量の検討を行った。PGAにk$$_{0}$$を適用することで、比較標準試料を使用しないで多元素を正確に定量できる。しかし、k$$_{0}$$-PGAの問題点として、元素の絶対濃度を直接求めることができない点がある。その解説策として、標準添加法により試料中の1元素を定量し、その値から各元素の絶対濃度を求める方法を検討した。その結果、国立環境研究所及び米国標準技術研究所(NIST)の食事あるいはミルク粉末標準物質中の軽元素を中心とした水素、炭素、窒素、ナトリウム、イオウ、塩素、カリウム及びカルシウムの8元素の定量が可能であった。また、NIST標準物質の分析結果はNISTの認証値に対して7%以内で一致した。

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