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論文

Feasibility study on tritium recoil barrier for neutron reflectors of research and test reactors

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

Fusion Engineering and Design, 164, p.112181_1 - 112181_5, 2021/03

JMTRとJRR-3Mの運転中に一次冷却水へ放出されるトリチウムについて研究してきた結果、ベリリウム中性子反射体の二段核反応による$$^{6}$$Li(n$$_{t}$$,$$alpha$$)$$^{3}$$Hで生成する反跳トリチウムが主要因であることが明らかになった。この結果から、一次冷却水へ放出するトリチウムを少なくするためには、ベリリウム中性子反射体の表面積を小さくするか、他の材料で反跳トリチウムを遮蔽する必要がある。本報告では、ベリリウム中性子反射体のトリチウム反跳防止材の概念検討として、Al, Ti, V, Ni, Zr等の多様な材料を候補材として、障壁厚み、長期運転後の放射能、反応度への影響を評価した。この結果、Alがベリリウム中性子反射体のトリチウム反跳防止材として適した候補材になり得るとの結果を得た。

論文

Evaluation of tritium release into primary coolant for research and testing reactors

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

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(1), p.1 - 8, 2021/01

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

ベリリウム反射体を有するJMTRとJRR-3の一次冷却水へのトリチウム放出源と放出機構について評価した。この結果、トリチウム放出は$$^{9}$$Beの二段核反応によるものがほとんどであり、計算結果は一次冷却水のトリチウム測定の誤差範囲で良く一致した。また、ベリリウム反射体からの反跳放出を用いた簡易計算法は、ベリリウム反射体を有する試験研究炉の一次冷却水へのトリチウム放出量を予測する上で有用であることが明らかとなった。

論文

Feasibility study of tritium recoil barrier for neutron reflectors

石塚 悦男; 坂本 直樹*

Physical Sciences and Technology, 6(2), p.60 - 63, 2019/12

試験研究炉運転中に一次冷却水へ放出されるトリチウムについて研究してきた結果、$$^{9}$$Beの二段反応で生成する反跳トリチウムが主要因であることが明らかになった。一次冷却水へ放出するトリチウムを少なくするためのベリリウム中性子反射体のトリチウム反跳防止膜の概念検討として、PHITSで多様な材料のトリチウム反跳を計算した。この結果、3桁低下させるために必要なトリチウム反跳防止厚みは、材料によって依存するが20$$sim$$40$$mu$$m必要であることが明らかとなった。

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。

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

Experiment on the synthesis of element 113 in the reaction $$^{209}$$Bi($$^{70}$$Zn,n)$$^{278}$$113

森田 浩介*; 森本 幸司*; 加治 大哉*; 秋山 隆宏*; 後藤 真一*; 羽場 宏光*; 井手口 栄治*; Kanungo, R.*; 鹿取 謙二*; 小浦 寛之; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 73(10), p.2593 - 2596, 2004/10

 被引用回数:437 パーセンタイル:99.2(Physics, Multidisciplinary)

113番元素の同位体である$$^{278}$$113及びその娘核$$^{274}$$111及び$$^{270}$$Mtを$$^{209}$$Bi+$$^{70}$$Zn反応で初めて観測した。ビームエネルギーは349.1MeVでビーム総粒子数は1.6$$times$$10$$^{19}$$であった。生成断面積は$$57^{+154}_{-47}$$ fb($$10^{-39}$$cm$$^2$$)と見積もられる。

論文

Neutron spectra and angular distributions of concrete-moderated neutron calibration fields at JAERI

吉澤 道夫; 谷村 嘉彦; 三枝 純; 根本 久*; 吉田 真

Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.81 - 84, 2004/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.74(Environmental Sciences)

原研・放射線標準施設棟(FRS)にはコンクリート減速中性子校正場が整備されている。この場は、コンクリート壁及びブロックで囲まれた狭い空間の中にAm-Be線源を置き、散乱中性子により種々のスペクトルを作り出す場である。この場の中性子スペクトルをボナー球(BMS),球形反跳陽子比例計数管(RPC)及び液体シンチレーションカウンタ(NE-213)により測定した。BMSの結果とRPC及びNE-213による結果はよく一致した。そこで、BMSの結果から基準線量当量率を求めた。また、基準個人線量当量率を求めるために、中性子フルエンスの入射角度分布をMCNPモンテカルロコードを用いて評価した。その結果、散乱中性子はさまざまな角度で入射しており、これを考慮すると、基準個人線量当量率は、角度分布を考慮しない場合に比べて10-18%小さくなることがわかった。

論文

Fuel and fission gas behavior during rise-to-power test of the High Temperature engineering Test Reactor (HTTR)

植田 祥平; 角田 淳弥; 江森 恒一; 高橋 昌史*; 沢 和弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(9), p.679 - 686, 2003/09

 被引用回数:12 パーセンタイル:64.02(Nuclear Science & Technology)

日本原子力研究所において、高温工学試験研究炉(HTTR)の出力上昇試験を実施した。HTTRの燃料性能を評価するため、原子炉保護設備の1次冷却材放射能計装,燃料破損検出装置(FFD),1次冷却材サンプリング設備により1次冷却材中の放射能濃度を測定した。その結果、1次冷却材中放射能濃度は10$$^{3}$$MBq/m$$^{3}$$以下であり、Kr及びXe核種の濃度は、0.1MBq/m$$^{3}$$以下であった。$$^{88}$$Kr放出率(R/B)値は、原子炉出力60%以下において約2$$times$$10$$^{-9}$$,定格30MW出力時において約7$$times$$10$$^{-9}$$であった。事前解析による$$^{88}$$Kr放出率の予測値は、測定値とよく一致し、希ガスの放出機構が、燃料コンパクトマトリックス部の汚染ウランの核分裂により生成し、反跳から拡散へと変化することが示された。

報告書

D-T中性子照射による核融合炉材料中での逐次反応に関する実験的研究

堀 順一; 佐藤 聡; 山内 通則*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

JAERI-Research 2003-002, 50 Pages, 2003/03

JAERI-Research-2003-002.pdf:2.21MB

本研究では、低放射化フェライト鋼(F82H)と酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼に対してD-T中性子照射を行い、逐次反応による$$^{56}$$Co生成実効断面積を測定した。F82H,ODSフェライト鋼に対する$$^{56}$$Co生成実効断面積は、鉄の約1.5倍となった。さらに、6種類の核融合炉材料(鉄,銅,バナジウム,チタン,タングステン,鉛)とF82Hに対して、水素化合物との接触面領域での逐次反応実効断面積の分布を測定した。水素化合物との接触面で逐次反応率は同一材料の場合と比べて20倍以上となり、F82Hに対しては50倍となった。核融合冷却水配管表面で生成される$$^{56}$$Coによる放射能は、1次中性子反応で生成される$$^{54}$$Mnによる放射能の3~10%に至ることを示した。逐次反応実効断面積を(n,xp), (p,n)反応断面積,陽子放出スペクトル,陽子阻止能を用いて評価し、実験値との比較を行なった。

論文

Radioactivity production around the surface of a cooling water pipe in a D-T fusion reactor by sequential charged particle reactions

堀 順一; 前川 藤夫; 和田 政行*; 落合 謙太郎; 山内 通則*; 森本 裕一*; 寺田 泰陽; Klix, A.; 西谷 健夫

Fusion Engineering and Design, 63-64, p.271 - 276, 2002/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.59(Nuclear Science & Technology)

核融合将来炉の廃棄物処理及び安全設計を推進するためには、核融合炉材料に対して一次中性子反応のみならずシーケンシャル反応による放射能生成過程を考慮することは重要である。特に冷却材の水によって多数の反跳陽子が生成される冷却管表面においては、シーケンシャル反応によって望ましくない放射化物の生成が顕著となることが懸念される。このような背景から、本研究では冷却水を模擬したポリエチレン板に核融合炉材料箔(V,Fe,W,Ti,Pb,Cu)を層状に積み重ねた試料に対して14MeV中性子照射を行い、シーケンシャル反応生成物である51Cr,56Co,184Re,48V,206Bi,65Znの実効生成断面積及び生成量の深さ分布を求め、計算値との比較を行った。現在解析中であるため、結果は講演にて報告する。

論文

Preliminary examination of the applicability of imaging plates to fast neutron radiography

松林 政仁; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 吉井 康司*; 岡本 孝司*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 463(1-2), p.324 - 330, 2001/05

 被引用回数:16 パーセンタイル:74.78(Instruments & Instrumentation)

高速中性子ラジオグラフィは高速中性子の物質に対する透過率が熱中性子よりも大きいことから工業製品の非破壊検査手法として期待されている。高速中性子の検出法には金属箔を用いる転写法、トラックエッチ法、シンチレータを用いるフィルム法等があるが、最終的な画像取得までの所要時間、高速中性子ビームに含まれる$$gamma$$線に対する感度等の点で一長一短がある。このため、X線、$$beta$$線等の好感度二次元放射線検出器として開発されたイメージングプレート(IP)の高速中性子ラジオグラフィへの適用を試みた。高水素含有樹脂と高速中性子との反応により発生する反跳陽子をIPで記録するとともに、重ねたもう1枚のIPを用いて画像処理により$$gamma$$線の補正を行った。鉛、アクリル樹脂等から構成されるサンプルを高速中性子炉弥生で撮影した結果、$$gamma$$の補正が適切になされた高速中性子ラジオグラフィ画像を得ることができた。

論文

Recent results from the JAERI recoil mass separator

光岡 真一; 池添 博; 生田 智彦*; 濱田 真悟; 永目 諭一郎; 塚田 和明; 西中 一朗; 大槻 勤*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(1), p.155 - 157, 1999/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Analytical)

原研タンデムブースター加速器用実験装置として建設した反跳型生成核分離装置の性能試験結果と、この装置を使って合成に成功した新アイソトープ$$^{209}$$Th,$$^{212}$$Paの実験結果について報告する。$$^{209}$$Thは$$^{182}$$W+$$^{32}$$Sの核融合反応より、$$^{212}$$Paは$$^{182}$$W+$$^{35}$$Cl反応により合成することができた。

論文

Effects of primary recoil (PKA) energy spectrum on radiation damage in FCC metals

岩田 忠夫; 岩瀬 彰宏

Radiat. Eff. Defect Solids, 144(1-4), p.27 - 61, 1998/00

固体に各種イオン、中性子のような異種の高エネルギー粒子を照射した時の効果を比較し、新粒子の照射効果を予測することを可能にするために、FCC金属について相互比較の物理的枠組の構築を行った。我々の行った極低温イオン照射実験と、欧米で行われた原子炉中性子、電子線照射実験から、低温回復ステージ、欠陥生成、及び、照射アニーリング断面積を抽出して比較検討した。照射効果を特徴づけるパラメータとして、PKAメディアンエネルギーを定義し、上記物理量は、DKAメディアンエネルギーの関数として、統一的に説明できることを示した。

報告書

「重元素の核融合・核分裂」研究会報告集,1997年3月24日$$sim$$25日,東海研究所,東海村

光岡 真一; 池添 博; 岩本 昭; 永目 諭一郎

JAERI-Conf 97-009, 106 Pages, 1997/07

JAERI-Conf-97-009.pdf:4.02MB

日本原子力研究所タンデム加速器実験施設では、超電導ブースター加速器ビームラインに接続された高性能反跳生成核分離装置が完成し、いままさに重元素領域の新同位体合成についての成果があがりつつあります。近年、重元素および超重元素領域において、低エネルギー重イオン核反応を用いた新同位体や新元素の合成研究が大いに発展してきました。現在、冷たい核融合反応を用いて原子番号112までの原子核が実験室で作られていますが、殻効果による殻分裂障壁が最も高いと予想されている二重閉核(陽子数114、中性子数184)まで同じ方法で到達するのは容易ではないと思われます。この問題を解決するには、重元素領域における核分裂障壁や複合核の生成と崩壊の機構など、多体系としての原子核の構造と反応についての総合的な知識が必要です。そこで、1997年3月24日と25日の両日、原研東海研究所において研究会「重元素の核融合・核分裂」を開催し、この分野における最近の発展について実験と理論の両面にわたり活発な討論を行いました。参加者は所外の大学や研究所から18人、所内から12人でした。本稿は、この研究会において発表された講演の報告書です。

論文

$$alpha$$-decay properties of the new neutron deficient isotope $$^{212}$$Pa

光岡 真一; 池添 博; 生田 智彦*; 永目 諭一郎; 塚田 和明; 西中 一朗; 大浦 泰嗣*

Physical Review C, 55(3), p.1555 - 1558, 1997/03

 被引用回数:27 パーセンタイル:80.25(Physics, Nuclear)

原研タンデム加速器からの重イオンビーム$$^{35}$$Clを$$^{182}$$Wターゲットに照射し、$$^{182}$$W($$^{35}$$Cl,5n)$$^{212}$$Pa反応により、新同位元素$$^{212}$$Paを合成した。融合核は、反跳核分離装置によって分析され、既知の娘核や孫核への$$alpha$$崩壊と照合することによって同定される。今回観測されたのは、$$^{196}$$Biにいたるまでの4つの連続した$$alpha$$粒子の放出による崩壊であり、合計3個の$$^{212}$$Paの合成を確認した。半減期は5.1$$^{+6.1-1.9}$$ミリ秒、$$alpha$$崩壊のエネルギーは8.270(30)MeV、生成断面積は約0.5nbと決定された。s波の$$alpha$$崩壊と仮定した場合の$$alpha$$崩壊巾は近傍の奇奇核の系統性にほぼ一致した。

論文

Design of radial neutron spectrometer array for the International Thermonuclear Experimental Reactor

西谷 健夫; 河西 敏; 井口 哲夫*; 高田 英次*; 海老沢 克之*; 北 好夫*

Review of Scientific Instruments, 68(1), p.565 - 568, 1997/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:46.89(Instruments & Instrumentation)

現在広く使用されているイオン温度測定法である荷電交換分光法(CXRS)は、ITERでは、計測用中性粒子ビームがプラズマ中心部まで到達することができないため、使用が難しい。中性子スペクトルのドップラー巾からイオン温度を測定する方法は、ITERにおける最も有効な測定法と考えられている。ここでは反跳陽子法に基づく中性子スペクトロメータを開発し、それを用いた径方向中性子スペクトロメータアレイの設計を行った。このスペクトロメータは、ポリエチレン薄膜から散乱される陽子をマイクロチャンネルコリメータを介して半導体検出器で測定するもので、14MeV中性子に対し、2.5%のエネルギー分解能が得られた。

論文

Measurements of the response function and the detection efficiency of an NE213 scintillator for neutrons between 20 and 65 MeV

明午 伸一郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 401, p.365 - 378, 1997/00

 被引用回数:55 パーセンタイル:95.69(Instruments & Instrumentation)

7Li(p,n)反応から生成する25,30及び65MeV準単色中性子を用いてNE213の検出効率と応答関数を測定し、SCINFUL及びCECILコードによる計算値との比較を行った。その結果、SCINFULによる検出効率の計算値は実験値と実験誤差内で一致したが、CECILによる計算値は実験値に比べ20%大きくなることがわかった。この原因は、SCINFULで使用される炭素の荷電粒子放出断面積は実験値と良く一致するのに対し、CECILで使用される断面積は実験値より5倍以上も大きいためである。また応答関数の比較から、SCINFULによる重陽子の発光効率に問題があることがわかった。そこで、MurayとMeyerの経験則を用いて、陽子の発光効率から重陽子の発光効率を作成した。新しい発光効率を用いたSCINFULによる応答関数は、実験値をよく再現した。

論文

$$alpha$$ decay of a new isotope $$^{209}$$Th

池添 博; 生田 智彦*; 濱田 真悟; 永目 諭一郎; 西中 一朗; 塚田 和明; 大浦 泰嗣*

Physical Review C, 54(4), p.2043 - 2046, 1996/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:73.8(Physics, Nuclear)

タンデム加速器からの重イオンビーム$$^{32}$$Sを$$^{182}$$Wターゲットに照射し、生成核を反跳型生成核分離装置で分析することによって$$^{182}$$W($$^{32}$$S,5n)$$^{209}$$Th反応によって合成された新アイソトープ$$^{209}$$Thを検出した。$$^{209}$$Thの半減期は3.8+6.9-1.5ミリ秒、$$alpha$$崩壊のエネルギーは8.080(50)MeVであった。$$^{209}$$Thから連続して4個の$$alpha$$粒子の放出が確認され、娘核や孫核などの既知の$$alpha$$崩壊と照合することによって、$$^{209}$$Thを2個合成したことが確認された。なお生成断面積は約1ナノバーンであった。

報告書

Design of radial neutron spectrometer for ITER

西谷 健夫; 井口 哲夫*; 海老沢 克之*; 北 好夫*; 河西 敏

JAERI-Tech 96-038, 29 Pages, 1996/09

JAERI-Tech-96-038.pdf:1.17MB

ITERにおけるイオン温度測定を目的とし、反跳陽子法に基づく新型のDT中性子用スペクトロメータを開発した。このスペクトロメータは、ポリエチレン薄膜から入射中性子によって散乱される陽子をマイクロチェンネルコリメータを介して半導体検出器で測定するもので、2.5%のエネルギー分解能と10$$^{-5}$$counts(n/cm$$^{2}$$)の検出効率を得られる。ITERでは、この中性子スペクトロメータを生体遮蔽の外に5チャンネル配置し、イオン温度分布を測定することを想定している。半導体検出器の照射損傷について中性子のモンテカルロ計算により評価し、ITERの運転環境において1年程度の寿命があることを示した。

論文

JAERI recoil mass separator

池添 博; 永目 諭一郎; 生田 智彦*; 濱田 真悟; 西中 一朗; 大槻 勤*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 376, p.420 - 427, 1996/00

 被引用回数:38 パーセンタイル:93.9(Instruments & Instrumentation)

反跳生成核分離装置がタンデム加速器の実験装置として建設され、その性能テストが、重イオンビーム$$^{127}$$Iと$$^{28}$$Siを使って行われた。設計値どおりの性能が確認された。特にこの装置は、バックグランドを低減するため、装置に工夫がなされており、これによってバックグランドを大きく減少でき、断面積の極小さな反応生成物も検出できるようになった。ここでは装置の仕様とビームテストの結果を報告する。主な結果は、ゼロ度方向(ビームの入射方向)でのバックグランドはビーム量約10$$^{12}$$に1個の割合であった。又生成核の質量分解能はA/$$Delta$$A~300であった。

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