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報告書

溶脱による変質を考慮した汚染コンクリート廃棄物の合理的処理・処分の検討(委託研究); 令和2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; 北海道大学*

JAEA-Review 2021-070, 98 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-070.pdf:4.75MB

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2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2年度に採択された「溶脱による変質を考慮した汚染コンクリート廃棄物の合理的処理・処分の検討」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、福島第一原子力発電所の地下構造物のコンクリートに焦点をあて、汚染水との接触により変質したコンクリート材料を対象として、放射性核種の移行挙動の解明、特性評価、放射性核種の移行挙動モデルの構築、およびそれらの情報をもととした放射性廃棄物物量の推計、コンクリート廃棄物の管理シナリオの分析を目的として実施する。

報告書

無人航走体を用いた燃料デブリサンプルリターン技術の研究開発(委託研究); 令和2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; 海上・港湾・航空技術研究所*

JAEA-Review 2021-049, 67 Pages, 2022/01

JAEA-Review-2021-049.pdf:7.54MB

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2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2年度に採択された「無人航走体を用いた燃料デブリサンプルリターン技術の研究開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、日英共同研究体制の下、耐放射線性を持ちつつ中性子検出効率を向上させた中性子検出器と、強力な切削能と収集能を持ったエンドエフェクタ並びにマニピュレータを融合させた燃料デブリサンプリング装置を開発し、それらを無人航走体へ搭載させた燃料デブリサンプリングシステムを構築することを目指すものである。さらに、システム位置を同定する測位システムと、光学カメラ、ソナー、今回開発する中性子検出器の計数情報を仮想現実システムへ投影させる技術を開発し、遠隔操作技術の向上に貢献する技術開発を行う。

論文

Visualization of radioactive substances using a freely moving gamma-ray imager based on Structure from Motion

佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*; 鳥居 建男

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042003_1 - 042003_12, 2021/10

Technology for measuring and identifying the positions and distributions of radioactive substances is important for decommissioning work sites at nuclear power stations. A three-dimensional (3D) image reconstruction method that locates radioactive substances by integrating Structure-from-Motion (SfM) with a Compton camera (a type of gamma-ray imager) has been developed. From the photographs captured while freely moving in an experimental environment, a 3D structural model of the experimental environment was created. By projecting the radioactive substance image acquired by the Compton camera on the 3D structural model, the positions of the radioactive substance were visualized in 3D space. In a demonstration study, the $$^{137}$$Cs-radiation source was successfully visualized in the experimental environment captured by the freely moving cameras. In addition, how the imaging accuracy is affected by uncertainty in the self-localization of the Compton camera processed by SfM, and by positional uncertainty in the gamma-ray incidence determined by the sensors of the Compton camera was investigated. The created map depicts the positions of radioactive substances inside radiation work environments, such as decommissioning work sites at nuclear power stations.

論文

3D position and radioactivity estimation of radiation source by a simple directional radiation detector combined with structure from motion

佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*

Radiation Measurements, 142, p.106557_1 - 106557_6, 2021/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

It is important to visualize radioactive substances' position and distribution and estimate their radioactivity levels to reduce the exposure dose of workers in radioactive areas (such as decommissioning worksites of nuclear power stations) and improve nuclear security functions. To visualize the radioactive substance's three-dimensional (3D) location, a directional radiation detector with a cylindrical shield on a simple single-pixel gamma-ray detector was applied to the structure from motion (SfM) technology using an ordinary digital camera. Verification was performed by a system that combines SfM with a CdTe sensor probe having narrow directivity. $$^{241}$$Am radiation source's position was visualized by drawing the radiation source's image acquired by the gamma-ray detector on the work area 3D model reconstructed through SfM. Furthermore, as SfM is a simultaneous localization and mapping technology, the system measures the gamma rays while measuring the gamma-ray detector's dynamic position and posture information. The measurements can be acquired while the gamma-ray detector is freely moving in the work area. These methods visualized the radiation source's position and quantitatively estimated the radiation source's radioactivity.

論文

Visualization of radioactive substances using freely moving gamma-ray imager based on Structure from Motion

佐藤 優樹; 鳥居 建男

Proceedings of International Youth Nuclear Congress 2020 (IYNC 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/05

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., suffered a meltdown as a result of a large tsunami triggered by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. We have been conducting demonstration tests for detection of radioactive hotspots inside the FDNPS buildings using a Compton camera, a kind of gamma-ray imager. In this work, we introduced the 3D visualization of radioactive substances by using combination of the Compton camera and optical camera based on Structure from Motion (SfM). By taking photographs of the experimental environment while freely moving, a 3D structural model of the environment can be reconstructed from the multiple photographs, and the movement trajectory of the optical camera can be estimated simultaneously using the SfM. Furthermore, the radioactive substances can be visualized by drawing an image of the radioactive substances on the 3D structural model using gamma-ray data acquired by the Compton camera. In the demonstration, we succeeded in visualizing a $$^{137}$$Cs-radiation source on the 3D structural model of the experimental environment while freely moving these devices. This technology is useful for making it easy to recognize radioactive substances in decommissioning work site such as the FDNPS.

論文

Inner structure and inclusions in radiocesium-bearing microparticles emitted in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

奥村 大河*; 山口 紀子*; 土肥 輝美; 飯島 和毅; 小暮 敏博*

Microscopy, 68(3), p.234 - 242, 2019/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:70.99(Microscopy)

2011年に起きた福島第一原子力発電所事故により環境中に放射性Cs含有微粒子(CsMP)が放出された。CsMPは事故時に原子炉内で形成されたため、その内部構造や組成は粒子形成時の炉内環境を反映していると考えられる。そこで本研究では、電子顕微鏡(TEM)を用いてCsMPの内部構造を調べた。その結果、いくつかのCsMPではZnやFe, Csが粒子内に不均一に分布していた。またCsMP内部に含有されたサブミクロンの結晶には2価鉄が含まれていたことから、CsMPがある程度還元的な雰囲気で形成されたことが示唆された。さらにCsMPにホウ素は含まれていないことがわかった。

報告書

原子力発電所の廃止措置に関する施設特性と廃止措置費用に及ぼす影響評価

水越 清治; 大島 総一郎; 島田 太郎

JAERI-Tech 2005-011, 122 Pages, 2005/03

JAERI-Tech-2005-011.pdf:13.25MB

原子力発電所の廃止措置における解体計画や廃棄物管理計画の観点から米国原子力規制委員会(NRC)が作成したNUREG報告書の110万KWe級参考原子力発電所の機器・構造物重量や放射能特性等の廃止措置に関する基本データを分類,整理し、国内商業用原子力発電所やJPDRと比較,検討した。その結果、参考原子力発電所(BWR)の機器・構造物重量データは国内商業用原子力発電所(BWR)に比べて放射性機器・構造物重量で約28,000トン、非放射性の建屋構造物重量で約124,000トン少ないこと、また、これらの重量の差異が廃止措置費用のおもに解体撤去費用に影響していることが明らかになった。さらに、参考原子力発電所のコンクリートの元素組成割合は放射化に影響を及ぼすB, Ni, Nb等の元素組成割合が国内商業用原子力発電所(PWR)やJPDRとの間で1桁以上の差異があること,これらの元素組成割合の差異は放射能濃度で2$$sim$$3倍程度の差異となり、廃止措置費用のおもに、輸送,処分費に影響を及ぼすことが明らかになった。

報告書

JAERI Tandem annual report 2003; April 1, 2003 - March 31, 2004

物質科学研究部

JAERI-Review 2004-027, 131 Pages, 2004/12

JAERI-Review-2004-027.pdf:17.03MB

本報告書は東海研究所タンデム加速器を利用し、2003年4月1日から2004年3月31日に行われた研究活動を取りまとめたものである。(1)加速器の運転状況及び開発,(2)原子核構造,(3)原子核反応,(4)核化学,(5)原子核理論,(6)原子分子物理及び固体物理及び、(7)材料の照射効果の7部門にまたがる42編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等との協力研究リストを収録している。

報告書

HIP法を用いたF82H鋼製核融合炉第一壁のモデル製作及びその冶金的・機械的特性に関する研究

古谷 一幸

JAERI-Research 2004-013, 165 Pages, 2004/09

JAERI-Research-2004-013.pdf:53.73MB

本研究の目的は、これまでのHIP接合に関する基礎研究成果をブランケットの構造体部分(第一壁)の製作に応用した場合の問題点を明らかにし、その対処法を提案することにある。主な成果は次の通り。(1)低放射化フェライト鋼F82Hによる第一壁の矩形冷却配管を、一般的な配管製造法(角ダイス引き抜き法及び角ロール成型法)により製造可能であることを実証した。(2)第一壁の部分実規模モックアップをHIP接合法により製作し、接合部の引張り特性が母材部と同等であることを明らかにするとともに、衝撃特性が大幅に劣化する問題を有していることを明らかにした。(3)靭性劣化の要因は、接合部における結晶粒の粗大化,脆性破壊、及びボイドの成長不足であることを明らかにするとともに、これらを生じさせる因子には、初期ギャップ,不適切な表面粗さ,初期ギャップに起因する元素の拡散不足、及び表面の汚れがあり、これら因子が靭性劣化に複合的に寄与していることを見いだした。(4)劣化した靭性を大幅に改善可能な再熱処理法を見いだすとともに、靭性劣化因子の排除により母材部と同等の靭性が得られることを実証した。(5)接合部の引張り特性はITERレベルの約2dpaまでは大きく劣化しないことを明らかにした。

報告書

JAERI Tandem annual report 2002; April 1, 2002 - March 31, 2003

物質科学研究部

JAERI-Review 2003-028, 173 Pages, 2003/11

JAERI-Review-2003-028.pdf:8.28MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で、2002年4月1日から2003年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転状況及び開発(2)原子核構造(3)原子核反応(4)核化学(5)原子核理論(6)原子分子物理及び固体物理(7)材料の照射効果の7部門にまたがる54編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

報告書

物質科学シンポジウム「タンデム領域の重イオン科学」研究会; 2003年1月8日$$sim$$1月9日, 日本原子力研究所東海研究所

池添 博; 吉田 忠; 竹内 末広

JAERI-Conf 2003-017, 175 Pages, 2003/10

JAERI-Conf-2003-017.pdf:13.09MB

原研タンデム加速器・ブースター施設は、高性能で多様な重イオンビームを提供できることから、原子核物理,核化学,原子分子及び物性,材料などの基礎科学研究への利用を推進してきたところである。過去2回の研究会と同様に本研究会では、これまで2年間で得た成果の報告をしていただくだけでなく、各分野の研究者間、つまり原子核分野の研究者,物性関連分野の研究者,その他の境界領域の研究者等の間の異分野間で活発な討論をすることとした。また、今後予想される研究分野まで講演の幅を広げることで新たな重イオンを利用した科学研究の出発点となるように企画した。特に今回は、KEKとの共同研究による短寿命核ビーム加速装置開発の現状と短寿命核科学研究に向けた研究計画を中心テーマとした。

論文

Coupled-channels analysis of nucleon interaction data of $$^{28,30}$$Si up to 200 MeV based on the soft rotator model

Sun, W.*; 渡辺 幸信*; Sukhovitskij, E.*; 岩本 修; 千葉 敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(9), p.635 - 643, 2003/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.15(Nuclear Science & Technology)

軟回転体模型とチャンネル結合模型を結合することにより、sdシェル原子核の$$^{28,30}$$Siに対して、原子核レベル構造及び200MeVまでの核子散乱データの統一的解析を行った。軟回転体模型及び光学模型のパラメータを求めた。計算結果は集団準位と中性子全断面積や陽子反応断面積,核子散乱角度分布などの核子相互作用の実験データを両方ともよく再現している。

報告書

JAERI Tandem annual report 2001; April 1, 2001 - March 31, 2002

物質科学研究部

JAERI-Review 2002-029, 152 Pages, 2002/11

JAERI-Review-2002-029.pdf:6.56MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で2001年4月1日から2002年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究,(2)核構造,(3)核反応,(4)核化学,(5)核理論,(6)原子分子物理,固体物理,(7)材料の照射効果の7部門にまたがる48編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

論文

Application of infrared thermography to nondestructive evaluation of nuclear structures and components

石井 敏満; 大岡 紀一; 那珂 通裕; 金谷 邦雄; 齋藤 順市; 岡本 芳三*

Proceedings of 6th Far-East Conference on Nondestructive Testing (FENDT '02), p.273 - 278, 2002/00

原子力施設において、安全上重要な構造物や機器は、原子炉停止中の検査は元より、運転中にも状態を監視して健全性を確保することが重要であり、それには各種の非破壊試験法を適切に応用する必要がある。また、原子力施設では、原子炉の運転に伴う放射線や高温の環境により検査員が接近できない場所にも多くの機器が設置されており、これらを監視するためのリモートセンシング技術を応用した非破壊試験法の確立が急務となっている。本報では、最近リモートセンシング技術として注目されている、赤外線サーモグラフィを原子力施設の機器や構造物の診断に応用した例として、赤外線サーモグラフィによりJMTRの機器や構造物の熱画像データを取得し、機器の運転状態や構造物の内部状態との対応について評価することにより、非破壊試験法としての有効性を検討した結果について紹介する。

報告書

JAERI Tandem annual report 2000; April 1, 2000 - March 31, 2001

物質科学研究部

JAERI-Review 2001-030, 147 Pages, 2001/11

JAERI-Review-2001-030.pdf:6.99MB

本年次報告は、東海研究所の原研タンデム加速器で2000年4月1日から2001年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究,(2)核構造,(3)核反応,(4)核化学,(5)核理論,(6)原子核物理・固体物理,(7)材料の照射効果の7部門にまたがる46編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等の協力研究のリストを収録している。

報告書

JAERI Tandem annual report 1999; April 1, 1999 - March 31, 2000

物質科学研究部

JAERI-Review 2000-018, 151 Pages, 2000/11

JAERI-Review-2000-018.pdf:7.5MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で1999年4月1日から2000年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究,(2)核構造,(3)核反応,(4)核理論,(5)原子分子物理・固体物理及び材料の放射線効果の5部門にまたがる49編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

論文

Rim structure formation of isothermally irradiated UO$$_{2}$$ fuel discs

宇根 勝巳*; 野北 和宏*; 白鳥 徹雄; 林 君夫

Journal of Nuclear Materials, 288(1), p.20 - 28, 2000/09

 被引用回数:18 パーセンタイル:78.19(Materials Science, Multidisciplinary)

本論文は、平成8~9年度に行った原研-日本核燃料開発(株)(NFD)共同研究のまとめの一部である。原研JRR-3Mにおいて、550-630$$^{circ}C$$の等温条件で被覆管による拘束圧力なしに51,86及び90GWd/tの高燃焼度まで照射したUO$$_{2}$$燃料ディスクについて、詳細な組織観察、元素分析及び密度測定を行った。ペレット被覆管相互作用(PCI)拘束力のリム構造形成に及ぼす効果を明らかにするため、得られたデータを高燃焼度ジルカロイ被覆管型燃料ペレットについてこれまでに報告された結果と比較した。86及び90GWd/tの高燃焼度ディスクについては、巨大気泡及び高気孔率を伴う多孔性のリム構造が認められたが、51GWt/dのディスクについては認められなかった。気孔率増加のデータなどから、粗大化したリム気泡の析出と成長が燃料のスエリングを引き起こしたことが結論された。また、与えられた局所燃焼度の文献データとの比較において、リム気泡サイズや気孔率が大きく異なっているのは、外部のPCI拘束効果が異なることに起因する可能性を指摘した。

報告書

JAERI TANDEM & V. D. G. annual report 1998; April 1, 1998-March 31, 1999

物質科学研究部

JAERI-Review 99-028, p.123 - 0, 1999/12

JAERI-Review-99-028.pdf:5.9MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム及びバンデグラフ加速器で、1998年4月1日から1999年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究、(2)核構造、(3)核反応、(4)核理論、(5)原子分子物理・固体物理及び材料の放射効果の5部門にまたがる38編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

論文

Recent studies of unstable nuclei far from stability with the on-line isotope separators of JAERI

関根 俊明; 市川 進一; 長 明彦; 小泉 光生; 飯村 秀紀; 塚田 和明; 西中 一朗; 初川 雄一; 永目 諭一郎; 浅井 雅人*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(1), p.127 - 131, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:21.95(Chemistry, Analytical)

東海研タンデム加速器と高崎研TIARAに設置した2つのオンライン同位体分離器(ISOL)を用いて1992年以後に行われた不安定核の研究を紹介する。東海研ISOLでは、ターゲットチェンバーとイオン源とヘリウムジェットで結合する新しいシステムを開発して、アクチナイドターゲットの照射を可能にした。その結果、$$^{238}$$Uの陽子照射により新核種$$^{166}$$Tb,$$^{165}$$Gd,$$^{161}$$Smを見出し、$$^{235}$$Uの$$^{6}$$Li照射で同じく新核種$$^{238}$$Uを見出した。高崎研ISOLでは、$$^{36}$$ArとMoターゲットの反応で中性子欠損核種を生成させ、新核種$$^{125,127}$$Prを見出した。また、高効率の$$gamma$$線角度相関装置を製作して、$$^{124,126,128,130}$$Baや$$^{130}$$Ceの低励起・低スピン状態を確立した。

報告書

JAERI Tandem & V.D.G annual report 1997; April 1, 1997-March 31, 1998

物質科学研究部

JAERI-Review 98-017, 126 Pages, 1998/10

JAERI-Review-98-017.pdf:4.99MB

本年次報告書は、東海研の原研タンデム及びバンデグラフ加速器で、1997年4月1日から1998年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究、(2)核構造、(3)核反応、(4)核理論、(5)原子分子物理・固体物理及び材料の放射線効果の5部門にまたがる40編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

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