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論文

Dynamic PRA of flooding-initiated accident scenarios using THALES2-RAPID

久保 光太郎; Zheng, X.; 田中 洋一; 玉置 等史; 杉山 智之; Jang, S.*; 高田 孝*; 山口 彰*

Proceedings of 30th European Safety and Reliability Conference and 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (ESREL 2020 and PSAM-15) (Internet), p.2279 - 2286, 2020/11

確率論的リスク評価(PRA)は巨大かつ複雑なシステムをリスクを評価する手法の1つである。従来のPRA手法を用いて外部事象のリスクを評価する場合、構造物、系統及び機器の機能喪失時刻の取扱いが困難である。この解決策として、熱水力解析と外部事象評価シミュレーションをRAPID (Risk Assessment with Plant Interactive Dynamics)コードを用いて結合した。外部事象としてPWRプラントにおけるタービン建屋内での内部溢水を選定し、溢水進展評価にはベルヌーイ則に式を用いた。また、溢水源の流量及び緩和設備の没水基準に関する不確実さを考慮した。回復操作については、運転員による溢水源の隔離とポンプによる排水を仮定とともにモデル化した。結果として、隔離操作が排水と組み合わせることによりより有効になることが示された。

論文

Case study on sampling techniques using machine learning and simplified physical model for simulation-based dynamic probabilistic risk assessment

久保 光太郎; Zheng, X.; 石川 淳; 杉山 智之; Jang, S.*; 高田 孝*; 山口 彰*

Proceedings of Asian Symposium on Risk Assessment and Management 2020 (ASRAM 2020) (Internet), 11 Pages, 2020/11

動的確率論的リスク評価(PRA)は、従来のPRAよりも現実的で詳細な解析を可能とする。しかし、これらの改善とトレードオフの関係にあるのは、多数の熱水力解析を行うことに伴う膨大な計算コストである。本研究では、機械学習に基づいて、熱水力解析を省略することでこの計算コストを削減することを目指した。機械学習には、サポートベクターマシンを選択し、その構築には高忠実度・高コストの詳細モデルと、低忠実度・低コストの簡易モデルを用いた。その結果、今回仮定した条件においては、精度を大幅に低下させることなく計算コストを約80%削減することができた。

論文

A Comparative study of sampling techniques for dynamic probabilistic risk assessment of nuclear power plants

久保 光太郎; Zheng, X.; 田中 洋一; 玉置 等史; 杉山 智之; Jang, S.*; 高田 孝*; 山口 彰*

Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.308 - 315, 2020/10

動的確率論的リスク評価(PRA)PRAは従来のPRA手法の現実性と網羅性を向上させる手法の一つである、しかしながら、それらの向上と引き換えに膨大な計算コストが発生する。本稿では、複数のサンプリング手法を簡易的な事故シーケンスに対する動的PRAに対して適用した。具体的には、モンテカルロ法,ラテン超方格法,格子点サンプリング及び準モンテカルロ法を比較した。その結果、今回の検討の範囲においては、準モンテカルロ法が最も効率的であった。

論文

Worker dose under high-power operation of the J-PARC 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron

山本 風海

EPJ Web of Conferences, 153, p.07022_1 - 07022_6, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:69.79

J-PARC 3GeVシンクロトロンは最大1MWの大強度陽子ビームを物質生命科学実験施設および主リングに供給するため、調整を進めている。このような大強度陽子加速器では、保守作業者の被ばく線量が許容可能な範囲となるように、ビームロスの量で出力が制限される。そのため、ビームロスを低減させるためのコミッショニングと改良が続けられている。さらなる大強度出力を目指して、J-PARCの加速器施設は過去2年で大きな改造(3GeVシンクロトロンの入射エネルギー増強とリニアックピーク電流増強)が行われた。改造の後で、ビーム調整によりビームロスが減少した。そのため、出力が増加したにも拘らず、残留線量は同程度か場所によってはむしろ下げることができた。また、2016年4月にコリメータが故障し、急遽その撤去作業が発生した。コリメータは放射化が進み線量が高かったが、あらかじめ設計された遮蔽体や真空ダクト遠隔着脱装置によって、作業者の被ばく量は十分許容できるレベルであった。

論文

Progress and status of the J-PARC 3 GeV RCS

金正 倫計

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.3382 - 3384, 2014/07

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、先の東日本大震災の際機器が大きく移動した。これが原因で400kW以上のビームパワーでは、ビームロスが大きくなることが分かったため、機器の再アライメントを実施した。また、J-PARCでは1MW達成に向けて、リニアックのエネルギーを181MeVから400MeVに増強した。これに伴い、RCSでも400MeVのビームを受け入れ、3GeVまでの加速、取り出しに成功した。本条件で300kWのユーザー運転を実施している。大強度試験も併せて実施し、短時間ではあるが、560kW相当のビームを0.3%以下のロスでの運転に成功した。

論文

J-PARC and new era of science

大山 幸夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.548 - 552, 2006/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:56.2(Instruments & Instrumentation)

日本原子力研究所(原研)と高エネルギー加速器研究機構(KEK)が共同で進めている大強度陽子加速器計画(J-PARC)が2001年4月に着手された。計画は原研の中性子科学計画とKEKの大型ハドロン計画を統合したものである。J-PARC加速器は400MeVリニアック, 3GeVの速い繰り返しのシンクロトロンと50GeVのシンクロトロンからなり、実験研究施設は物質生命科学実験施設, ハドロン実験施設, ニュートリノ施設及び核変換実験施設から構成される。第I期では核変換実験施設を除いて建設が進められている。加速器は2007年に200MeVのリニアックで運転を開始し、2008-2010の間に400MeVまで建設する。

論文

プラズマ溶融処理した非金属廃棄物のマイクロ波加熱装置を用いる迅速溶解法

原賀 智子; 亀尾 裕; 中島 幹雄

分析化学, 55(1), p.51 - 54, 2006/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:15.33(Chemistry, Analytical)

非金属放射性廃棄物をプラズマ溶融処理して製作される溶融固化体の放射化学分析を行うためには、比較的多量の試料を溶液化する必要がある。本報告では、溶融固化体試料を効率的に溶液化するために、マイクロ波加熱装置を用いる迅速溶解法を検討した。従来のホットプレートのみによる外部加熱法では、一容器あたり溶液化可能な溶融固化体試料は0.1g程度であったが、マイクロ波加熱法を適用することにより、試料1gをより短時間に溶液化できるようになった。これにより、溶解操作の所要時間は1/10以下に短縮され、溶融固化体試料に対する迅速溶解法を確立することができた。また、リファレンスとして高炉スラグを用いて、マイクロ波加熱を適用した溶解法の妥当性を確認した。

論文

写実体ファントムを用いた脳表面の熱中性子束分布測定の再現性

山本 和喜; 熊田 博明; 山本 哲哉*; 松村 明*

日本原子力学会和文論文誌, 3(2), p.193 - 199, 2004/06

本研究は、忠実に頭の形を再現した写実体ファントムを用いた実験的手法による線量評価の可能性を調べることを目的とし、患者の写実体ファントムの製造及び実際の医療照射条件の再現について検討した。われわれはコンピューター断層撮影(CT)画像から写実体ファントムを製作するために、光造形技術を選択した。製作されたファントムは、当該患者の臨床照射と同じ条件下で照射され、脳表面上の熱中性子分布が詳細に測定された。写実体ファントムの製作において、材料及びデータ変換上の幾つかの課題について指摘した。写実体ファントムを使用して、医療照射を再現した結果、脳表面の最大熱中性子束は、実際の脳の表面より約22%低い値になった。本論文中で指摘した課題が解決されれば、線量評価システムを検証することが可能となるものと期待できる。

報告書

大強度陽子加速器施設(J-PARC)3GeV陽子ビーム輸送施設(3NBT)技術設計書

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 原田 正英; 藤森 寛*; 金子 直勝*; 武藤 豪*; 小野 武博*; et al.

JAERI-Tech 2004-020, 332 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-020.pdf:17.93MB

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同で建設する大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、中性子ビーム及びミューオンビームを用いて、おもに物質科学,生命科学の研究が繰り広げられる物質・生命科学実験施設が建設される。この実験施設では、3GeVシンクロトロンで加速された大強度陽子ビームにより、中性子,ミューオンを生成する。3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設までの陽子ビームを効率よく輸送し、中性子生成標的,ミューオン標的へ的確にビーム照射を行う陽子ビーム輸送施設(3NBT)の設計全体をまとめる。

論文

都市ゴミ燃焼排煙に含まれるダイオキシン類分析のための迅速試料調製法

瀧上 眞知子; 新井 英彦*; 廣田 耕一; 田口 光正; 箱田 照幸; 小嶋 拓治

環境化学, 14(1), p.13 - 23, 2004/03

日本原子力研究所は高浜クリーンセンターにおいて、ゴミ燃焼ガス中のダイオキシン類を電子ビームを用いて分解する実験を行った。試料の採取と前処理をJIS法にしたがって行うと少なくても2週間が必要である。しかし、排煙から試料を採取するために活性炭繊維からできたダイオキシン類吸着採取フィルタを採用することにより、試料からのダイオキシン類抽出にかかる時間は16時間から2時間半に短縮された。また、クリーンアッププロセスの改良により、JIS法の半分以下の時間でクリーンアップを行うことができた。この方法により、排煙試料の取り扱いに慣れていない実験者でもGC/MS使用を調製することができた。また、JISに比肩する正確さで、試料採取及び前処理を4日間で行うことが可能になった。

論文

建屋表面を対象とした低レベル放射能汚染の自動測定装置の開発

立花 光夫; 伊藤 博邦*; 畠山 睦夫*; 柳原 敏

日本原子力学会和文論文誌, 3(1), p.120 - 127, 2004/03

原子力施設の廃止措置において、コンクリート表面における低レベル放射能汚染を自動測定する建屋表面汚染自動測定装置(RAPID-1600:Radiation Measuring Pilot Device for Floor Contamination with 1,600cm$$^{2}$$ Detectors)を開発した。RAPID-1600は、積層型検出器,自動走行ロボット,制御部から構成される。放射能測定は、検出器を上下2層に重ね、その間に$$beta$$線の遮へい板を挟むことにより、コンクリート表面に近い第1検出器では$$beta$$線と$$gamma$$線を、第2検出器では$$gamma$$線を測定する。測定対象物からの$$beta$$線の計数率は、第1検出器に測定される$$beta$$線と$$gamma$$線の計数率から、第2検出器に測定される$$gamma$$線の計数率を差し引くとこにより評価できる。RAPID-1600は、双輪キャスタ型駆動機構の駆動輪と操舵輪をそれぞれ個別に操作することにより全方向に移動でき、デジタル標識を用いた自己位置同定システムにより位置の補正ができる。日本原子力研究所のRI製造棟における実地適用試験を通して、RAPID-1600が原子力施設の廃止措置における確認測定に適用できる見通しが得られた。

論文

Design of beam optics in the proton beam transport line from synchrotron to spallation neutron target

明午 伸一郎; 野田 文章*; 藤森 寛*; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.967 - 976, 2003/07

J-PARCの核破砕中性子ターゲットには1MWの出力を持った3GeV陽子ビームが入射するが、この陽子ビーム輸送ライン(BT)において、ビーム損失はハンズオンメンテナンスを達成させるために1W/m以下にする必要がある。しかし、加速後のビームの位相空間分布が全く不明なために、シンクロトロン内に設置したコリメータのアパチャーで決定されるエミッタンス(324$$pi$$mrad)のビームを全て輸送可能なものとした。本研究では、加速器出射等によるビーム軌道の外乱を評価した。現状の設計に合うためには、電磁石磁場の均一性は偏向及び四極電磁石において、それぞれ5x10$$^{-4}$$及び2x10$$^{-3}$$よりも良くする必要があることがわかった。また、アライメントの誤差は1mm及び1mrad以下にする必要がわかった。

報告書

頭部モデルファントムの製作及びその脳表面熱中性子束分布測定(協力研究)

山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 遠藤 聖*; 山本 哲哉*; 松村 明*; 内山 順三; 能勢 忠男*

JAERI-Tech 2002-092, 23 Pages, 2002/12

JAERI-Tech-2002-092.pdf:5.22MB

現在の医療照射では金線によって熱中性子束を測定し線量を決定しているため、測定ポイントに限りがあり、照射後に任意の場所の線量評価を行うことができない。これらを補うために線量評価システム等による計算シミュレーションによって線量評価が行われている。本研究では実験による線量評価方法として、人の頭部に忠実な実体ファントムの製作、及び、実際の医療照射時のデータに基づいた照射実験を実施した。実験による線量評価手法の確立には人の頭部に忠実な実体ファントムの製作が重要であり、その製作には光造形技術(Rapid Prototyping Technique)を用いた。さらに、医療照射時の照射条件を模擬して、評価上重要である脳表面の熱中性子束分布を実体ファントムを用いて詳細に測定を行った。この実体ファントムによる実験的詳細評価手法は臨床照射条件にかなり近くすることができ、内部線量の直接測定はもちろんのこと、ファントムに細胞を入れることにより生物学的効果の測定にも利用できる。

論文

プラズマの非局所輸送現象とさまざまな構造形成; まえがき

岸本 泰明

プラズマ・核融合学会誌, 78(9), p.857 - 860, 2002/09

核融合プラズマや天体プラズマを中心に、プラズマが本質的役割を果たすさまざまな現象の中で、「非局所性」とそれに伴う「構造形成」をキーワードとして、それらの現象の背後にある普遍的物理を見いだすことを目的に、(1)レーザー爆縮プラズマ,(2)宇宙プラズマ,(3)磁場プラズマの分野における研究の現状を小特集として紹介している。

論文

Comparison of dosimetry by the realistic patient head phantom and by the patient's brain, and the JCDS calculation; A Clinical dosimetry study

遠藤 聖*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 能勢 忠男*; 山本 和喜; 熊田 博明; 岸 敏明; 鳥居 義也; 樫村 隆則*; 大竹 真一*

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.425 - 430, 2002/09

光造形技術を用いて、患者頭部の造形モデルとして写実的なファントムを製作した。この実体ファントムは将来的に線量計画システムの検証に寄与するものである。しかし、外科手術後の脳及び熱中性子遮へい材のモデル化に含まれる困難性のため、線量評価システム(JCDS:JAERI Computational Dosimetry System)を用いた計算,実体ファントム及びin vivo測定(医療照射)との間では十分な一致が見られなかった。幾つか課題があるものの、実体ファントムを用いた実験的シミュレーション技術は、術中BNCTに対してより確実な線量計画のための有効なツールである。

論文

Design of a dipole magnet for the 3-GeV proton synchrotron of the JAERI/KEK joint project

谷 教夫; 金澤 謙一郎; 島田 太平; 鈴木 寛光; 渡辺 泰広; 安達 利一*; 染谷 宏彦*

Proceedings of 8th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2002), p.2376 - 2378, 2002/00

JAERI/KEK統合計画大強度陽子加速器施設の3GeV陽子シンクロトロンは、25Hzの速い繰り返しで電磁石を励磁するシンクロトロンである。1MWの大強度ビームを達成するために大口径の電磁石が必要とされている。大口径の電磁石は、従来の電磁石と比べて電磁石端部で非常に大きな漏れ磁場が発生することが予想される。また、電磁石は速い繰り返しで励磁されるためコイルや端板における渦電流による発熱が問題となる。われわれはプロトタイプの偏向電磁石を製作し、電磁石端部での漏れ磁場と渦電流の評価を行うための試験を行った。本論文では、偏向電磁石における最初の試験結果について報告する。

論文

Development of a computer-controlled on-line rapid ion-exchange separation system

塚田 和明*; 大槻 勤*; 末木 啓介*; 初川 雄一*; 吉川 英樹*; 遠藤 和豊*; 中原 弘道*; 篠原 伸夫; 市川 進一; 臼田 重和; et al.

Radiochimica Acta, 51(2), p.77 - 84, 1990/00

核科学研究のためのマイクロ・コンピュータで制御できる迅速イオン交換装置を開発した。これは、反応槽、ガスジェット輸送部、インジェクター、イオン交換部、放射線源作製部および放射能測定部から成る。本装置を用いて、$$^{252}$$Cfの自発核分裂で生成するサマリウムの陰イオン交換分離を約8分以上行うことができた。また本装置は加速器を用いた重イオン核反応で生成する短寿命アクチノイドの分離にも適用可能である。

報告書

Studies on rapid ion-exchange separation of the transplutonium elements with mineral acid-methanol mixed media

臼田 重和

JAERI 1315, 92 Pages, 1989/03

JAERI-1315.pdf:3.37MB

重イオン核反応により生成する超プルトニウム元素(超Pu)を迅速分離する目的で、鉱酸ーメチルアルコール混合溶媒を高温(90$$^{circ}$$C)加圧下でよ溶離液として用いるイオン交換法を研究した。本分離法は、硝酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陰イオン交換法(超Puの相互分離)、塩酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陰イオン交換法(REからAm+Cm,Bk,Cf+Fmの分離)、塩酸ーメチルアルコール溶媒を用いる陽イオン交換法(超PuとREの群分離と前処理)から成る。高温下での各分離系における超Pu元素の吸着挙動を調べ、迅速かつ効果的な定量分離法を中心に述べるとともに、$$alpha$$線スペクトロメトリーに適した試料調製法についても論じた。本分離法を応用して重イオン核反応で合成される短寿命アクチノイド核種の核化学的研究を行い、使用済燃料の燃焼率測定のための分離法も開発した。

論文

Rapid ion-exchange separations of actinides

臼田 重和

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 123(2), p.619 - 631, 1988/02

 被引用回数:22 パーセンタイル:87.03(Chemistry, Analytical)

重イオン反応で合成される短寿命アクチニド核種を研究する目的で、鉱酸-メタノール混合溶媒によるアクチニド元素の迅速イオン交換分離法を開発した。この溶媒は低粘度・低沸点のため高速溶離・蒸発乾固が容易で,しかもその残渣はほとんどない。しかし室温での迅速分離は分解能が悪く、テイリングを生じる。イオン交換の平衡速度を高めるため、低粒度のイオン交換樹脂を用い、これが分解しない限りの高温(90$$^{circ}$$C)でのアクチニド元素のイオン交換挙動を分離の観点から調べた。硝酸-メタノール系陰イオン交換、塩酸-メタノール系陰イオン交換、塩酸-メタノール系陽イオン交換の3つの系で行い、いずれも迅速且つ効果的な分離法を得た。また、アクチニド元素を含む溶出液は直接測定試料皿上に滴下し蒸発乾固し、直ちに良質の$$alpha$$ソースを調製することができた。

論文

Rapid anion exchange separation of berkelium with (III) mineral acid-methyl alcohol mixtures

臼田 重和; 吉川 英樹*; 間柄 正明; 初川 雄一

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Letters, 117(6), p.329 - 336, 1987/06

$$^{4}$$He+$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Am反応で$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{3}$$$$^{,}$$$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{4}$$BK(半減期:4.5,4.35時間)を合成し、3価BKの鉱酸-メタノール混合溶媒による陰イオン交換挙動を調べた。塩酸を含む混合溶媒を用いると、BKはAm及びCmとCf及びFmグループの中間に溶離された。この系を用いて主なFP及びAlキャッチャーフォイルからの高温下でのBKの分離と、$$alpha$$及びX線スペクトル測定のための試料調製を5分以内に行うことができた。硝酸を含む混合溶液でのBKの吸着挙動についても検討し、Ceからの迅速分離法を確立した。

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