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寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 一場 雄太*
Radiation Measurements, 187, p.107486_1 - 107486_8, 2025/09
We measured the distribution of beta-ray emitters inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 reactor building using a novel optical fiber-based position-sensitive radiation sensor designed for operation in high dose rate environments. Plastic scintillation fibers (PSFs) were installed inside the Unit 3 reactor building, where scintillation light generated through interactions between radiation and the PSFs was detected by a spectrometer to obtain the wavelength spectrum. By applying an unfolding method to the wavelength spectrum, we estimated the distribution of beta ray emitters along the PSFs. To isolate the beta ray contribution in a high gamma dose rate field, we compared measurements taken with and without a stainless steel tube serving as a beta ray shield. As a result, we identified a hotspot predominantly influenced by beta rays for the first time in the high dose rate area on the southern side of the first floor of the Unit 3 reactor building.
Auh, Y. H.*; Neal, N. N.*; Arole, K.*; Regis, N. A.*; Nguyen, T.*; 小川 修一*; 津田 泰孝; 吉越 章隆; Radovic, M.*; Green, M. J.*; et al.
ACS Applied Materials & Interfaces, 17(21), p.31392 - 31402, 2025/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nanoscience & Nanotechnology)MXenes are a promising class of 2D nanomaterials and are of particular interest for gas barrier application. However, MXene nanosheets naturally bear a negative charge, which prevents assembly with negatively charged polymers, such as polyacrylic acid (PAA), into gas barrier coatings. Here, we present MXene- and PAA-based layer-by-layer (MXene/PAA LbL) multilayers formed by leveraging hydrogen bonding interactions. When assembled in acidic conditions, MXene/PAA LbL films exhibit conformal, pin-hole free, nacre-like structures. The MXene/PAA LbL films yield high blocking capability and low permeability (0.14
0.01 cc mm m
day
MPa) for hydrogen gas. These nacre-like structures are also electronically conductive (up to 37030 S cm). Specifically, the reversible deconstruction of these films under basic conditions is experimentally verified. This study shows that hydrogen bonding interactions can be leveraged to form MXene LbL multilayers as gas barriers, electronically conducive coatings, and deconstructable thin films via pH control.
冠城 雅晃; 宮本 勇太; 森 教匡; 岩井 紘基; 手塚 将志; 黒澤 俊介*; 田川 明広; 高崎 浩司
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(3), p.308 - 316, 2025/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)Nuclear decommissioning has recently accelerated, particularly following the accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, Tokyo Electric Power Holdings. 
-ray/X-ray (radiation photon) spectroscopy provides information on the types of radionuclides with radiation photon emissions. Radiation photon spectroscopy in a control rod guide tube positioned at the center of Fugen was conducted. Fugen is a prototype advanced thermal reactor with 165 MWe electric power generation that is being decommissioned. The dose rates measured in a control rod guide tube positioned at the center of the reactor were 4.1 - 9.1 Gy/h. The dose rate considerably increased at a position close to a tank that contained 
Co caused by the radioactivation of stainless steel. Radiation photon spectroscopy was performed without radiation shielding, identifying Co with an energy resolution better than 5.4% at 1333 keV and 
Nb with an energy resolution better than 5.9% at 871 keV.
鈴木 誠也; 勝部 大樹*; 矢野 雅大; 津田 泰孝; 寺澤 知潮; 小澤 孝拓*; 福谷 克之; Kim, Y.*; 朝岡 秀人; 柚原 淳司*; et al.
Small Methods, 9(3), p.2400863_1 - 2400863_9, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：30.18(Chemistry, Physical)For group 14 monoelemental two-dimensional materials, such as silicene, germanene, and stanene, oxidation is a severe problem that alters or degrades their physical properties. This study shows that the oxidized germanene on Ag(111)/Ge(111) can be reformed to germanene by simple heating around 500 
C in a vacuum. The key reaction in reforming germanene is the desorption of GeO and GeO
during heating around 350 C. After removing surface oxygen, Ge further segregates to the surface, resulting in germanene. The reformed germanene has the same crystal structure, a (7
7) R19.1 supercell with respect to Ag(111), and has equivalent high quality to that of as-grown germanene on Ag(111)/Ge(111). Even after air oxidation, germanene can be reformed by annealing in a vacuum. On the other hand, the desorption of GeO and GeO at high temperatures was not suppressed even in the O backfilling atmosphere. This instability of oxidized germanene/Ag(111)/Ge(111) at high temperatures contributes to the ease of germanene reformation without oxygen. In other words, the present germanene reformation, as well as the segregation of germanene on Ag(111)/Ge(111), is a highly robust process as a synthesis method of germanene.
松村 太伊知; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana E. S.; 近藤 千博*
Nuclear Engineering and Design, 432, p.113791_1 - 113791_9, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)Retrieving objects with a small amount of fuel debris, such as a few grams, will begin soon at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) at the start of decommissioning. Objects retrieved from the primary containment vessel are not necessarily fuel debris; fuel debris is an object from which neutrons are emitted because it contains nuclear-fuel material. However, the characteristics of the neutrons emitted by fuel debris are unknown. Fuel debris was categorized into five types according to the elapsed time from the accident, burnup, and fuel type (UO or mixed oxide). The number and energy spectra of (
, 
) and spontaneous fission neutrons emitted from 1 g of each fuel debris type were estimated using the SOURCES 4C code to obtain the neutron characteristics. The results showed that the average neutron energy is approximately 2.1 MeV, regardless of the type of fuel debris. However, the intensities of neutrons emitted from the fuel debris in 1F Units 2 and 3 varied by four orders of magnitude according to the fuel debris type.
-, - and X-ray spectra大島 真澄*; 後藤 淳*; 早川 岳人*; 浅井 雅人; 篠原 宏文*; 鈴木 勝行*; Shen, H.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 10 Pages, 2025/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)スペクトル定量法(SDM)は、線や線のスペクトル全体の形を、標準線及び線スペクトルを用いて最小自乗フィッティング解析することで放射能を定量する方法である。本論文では、Ge検出器と液体シンチレーション検出器で測定された2つのスペクトルを統合した統合スペクトルに対して新しくSDMを適用した。統合スペクトルを解析することで、放射能の値の不確かさを改善することができた。40核種が等しい強度で含まれる統合スペクトルを解析し、それぞれの放射能の値を正しく求めることができた。
Sm synchrotron-radiation-based M
ssbauer spectroscopy of Sm-based heavy fermion compounds筒井 智嗣; 東中 隆二*; 水牧 仁一朗*; 小林 義男*; 中村 仁*; 伊藤 孝; 依田 芳卓*; 松田 達磨*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*
Interactions (Internet), 245(1), p.9_1 - 9_10, 2024/12
Sm synchrotron-radiation-based Mssbauer spectroscopy has been applied to Sm-based heavy fermion intermetallics, Sm
Al
(
= Ti, V and Cr) and SmOs
Sb
. The isomer shifts obtained demonstrate that the Sm valence states in these compounds are intermediate. Since the difference of the isomer shifts in 22.502 keV Sm Mssbauer effect between Sm
and Sm
state is comparable to the 2nd order Doppler shift, consideration of the 2nd order Doppler shift is required to precisely discuss Sm valence state through the shifts of the Mssbauer spectra. In addition, the plots of the isomer shifts obtained by the Mssbauer spectroscopy against the Sm valence states estimated from Sm L-edge X-ray absorption spectroscopy exhibit a linear correlation except for that in SmOs
Sb. This implies that the origin of the intermediate valence state in SmOsSb differs from that in SmAl ( = Ti, V and Cr).
Sm synchrotron-radiation-based Mssbauer and 
SR studies of Sm
RuGe
筒井 智嗣; 伊藤 孝; 中村 仁*; 吉田 実生*; 小林 義男*; 依田 芳卓*; 中村 惇平*; 幸田 章宏*; 東中 隆二*; 青木 大*; et al.
Interactions (Internet), 245(1), p.55_1 - 55_9, 2024/12
Sm SR-based Mssbauer and muon spin relaxation (SR) spectroscopies have been applied to SmRuGe. The temperature dependence of the Sm SR-based Mssbauer spectra in the paramagnetic state implies the presence of dynamical nuclear Zeeman and/or quadrupole interactions. The time differential SR spectra also exhibit a marked temperature dependence in the paramagnetic state, indicating the presence of magnetic fluctuation in SmRuGe at least. These results in the present work infer that the dynamical hyperfine interactions observed using the mutually complementary spectroscopic methods are connected with the mechanism of the heavy fermion behavior in SmRuGe.
勅使河原 誠; Lee, Y.*; 達本 衡輝*; Hartl, M.*; 麻生 智一; Iverson, E. B.*; 有吉 玄; 池田 裕二郎*; 長谷川 巧*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 557, p.165534_1 - 165534_10, 2024/12
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)J-PARCの核破砕中性子源において、水酸化第二鉄触媒の機能性を評価するため、1MW運転時の積算ビーム出力9.4MW
hの条件で、ラマン分光法を用いてパラ水素割合をその場測定した。その結果、1MW運転におけて触媒が十分に機能していることが分かった。また、触媒を通さないバイパスラインを用いて、中性子照射によるパラからオルソ水素への逆変換率を調べることを試みた。測定されたオルソ水素割合の増加は、500kW運転で積算ビーム出力2.4MWhの場合に0.44%であった。しかしながら、この結果は、冷中性子モデレータ内で引き起こされた逆変換と、バイパスされた触媒容器中の温度上昇によって発生した準静的オルソ水素のメインループへの受動的滲出との合算であることが示された。
Batsaikhan, M.; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 赤岡 克昭; 若井田 育夫
Optics Express (Internet), 32(24), p.42626 - 42638, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Optics)A fiber-coupled, acoustic-wave-assisted microchip laser-induced breakdown spectroscopy system (AW-mLIBS) was developed to analyze the elemental composition and surface imaging. In this study, we measured the dependence of sample temperature and laser ablation angle on the laser-induced plasma-optical emission and LIP-acoustic signal. The intensity of the laser-induced plasma-optical emission and ablated mass at three different temperatures and eight different laser ablation angles were estimated using a zirconium sample. Simultaneously, we investigated the laser-induced plasma-acoustic signal amplitude, propagation speed, and shape by synchronizing the AW-mLIBS system with a high-speed camera. The results revealed that the laser-induced plasma-optical emission increases with increasing temperature and is unaffected by laser ablation angle up to 40 degree because the amount of the ablated mass was similar and the plasma. Additionally, no considerable variation in plasma temperature obtained using the Boltzmann method over the sample temperature. However, the propagation speed of the laser-induced plasma-acoustic signal differs with temperature but has marginal angular dependence because the laser-induced plasma-acoustic signal propagates as semispherical. Furthermore, small and no considerable changes observed in the laser-induced plasma-acoustic signal amplitude up to 100 degree Celsius, and the laser ablation angle showed a similar tendency to that of the laser-induced plasma-optical emission.
岩田 圭弘; 宮部 昌文; Wells, S. R.*; 山元 祐太*; 長谷川 秀一*
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research 2024 (FDR2024) (Internet), 4 Pages, 2024/10
本研究では、(i)レーザー偏光に依存した選択則及び(ii)奇数同位体の持つリュードベリレベルの大きな同位体シフトに着目して、奇数同位体分離を目指したCa原子の3段階及び2段階共鳴イオン化スキームを開発した。レーザー偏光が直交条件となる場合に、奇数同位体の分離を確認した。イオン化領域の電場による
Caの非共鳴イオン化を抑制することで、さらなる
Caの光学的同位体選択性向上が期待される。
燃料材料開発部 許認可申請等対応グループ
JAEA-Testing 2024-002, 20 Pages, 2024/08
JAEA-Testing-2024-002.pdf:1.46MB
平成29年6月6日、日本原子力研究開発機構大洗研究開発センター(現在は大洗研究所という。)燃料研究棟において、核燃料物質を収納した貯蔵容器を開封し、内容物の性状を確認する作業中、内容器を二重に梱包していた樹脂製の袋が破裂し内容物が飛散したことにより、作業室内が汚染するとともに、室内にいた作業員が被ばくする事故が発生した。樹脂製の袋が破裂した原因は、封入されていたエポキシ樹脂が線により分解され、発生した水素ガス等により内圧が上昇したことによるものと特定された。燃料研究棟で保有していたプルトニウムを封入した貯蔵容器54個は、同様に内圧上昇の可能性があることから、ホットセルにおいて貯蔵容器の内容物を確認するための開封点検を行い、ガスが発生するおそれのある貯蔵容器については内容物の安定化処理を行った。また、燃料研究棟の所有する核燃料物質は、施設の廃止に向けて集約施設への搬出を計画しており、酸化物原料粉Pu+
U:220gを超えて封入している9個の貯蔵容器については、移動用キャスクの制限量の220g以下とするため、貯蔵容器内の一部の金属容器を取り出し、別の貯蔵容器に詰め替える作業を行った。本報告書ではそれぞれの作業の詳細について述べるとともに、許認可申請等、事前対応について述べる。
田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 柴田 卓弥; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(8), p.1109 - 1116, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：23.64(Nuclear Science & Technology)For the development of the remote elemental analysis method in a radiation environment based on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), the radiation effects on the laser oscillation properties of the single crystal (SC) Nd: YAG microchip laser (MCL) were investigated and compared with those of ceramics Nd: YAG MCL. The laser oscillation properties were measured under gamma-ray irradiation as a function of dose rate. The effects on the SC MCL properties were found to be very small compared to those on the ceramics, indicating minimal radiation effects on the LIBS signal when using SC MCL. Pulse energy and oscillating build-up time (BUT) were measured for a cumulative dose exceeding 1400 kGy. The pulse energy remained stable, and the laser continued to oscillate under irradiation. The BUT also remained stable, demonstrating negligible optical loss accumulation that could affect laser properties even at the demonstrated cumulative dose. The results indicate that the effects of dose rate and cumulative dose on SC MCL laser properties were minimal. The SC MCL was then integrated into the LIBS system, and the gadolinium signal of composite oxides, simulating fuel debris, was successfully measured at the dose rate of 5 kGy/hr. These findings highlight the radiation tolerance of SC MCL as a laser medium for remote LIBS applications in harsh radiation environments.
遠藤 章
Radiation Protection Dosimetry, 200(13), p.1266 - 1273, 2024/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)本研究では、外部中性子照射における周辺線量
、周辺線量当量
及び実効線量の関係を、様々な作業場の163種類の中性子スペクトルを用いて分析した。その結果、実効線量の評価に対して、は中性子のエネルギー分布によっては著しく過大あるいは過小評価する一方、は過大評価の場合でも適度な範囲内で合理的な推定値を与えることが明らかになった。本研究は、特に高エネルギー中性子が存在する環境における線量評価に対して、実用量の要件から見たの限界との優位性を示した。
志風 義明
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(7), p.894 - 910, 2024/07
被引用回数：2 パーセンタイル：43.92(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所事故により原子炉建屋内で放出された放射性核種のうち、
SrやY等の高エネルギー線源は、壁、床、壁や内部構造などの建屋の物質中で制動放射光子を発生させる。したがって、原子炉建屋の作業員に対する制動放射の放射線量を評価することは、放射線防護にとって極めて重要である。制動放射線量の評価計算の精度を、粒子重イオン輸送コードシステム(PHITS)とGEometry AND Tracking(GEANT4)シミュレーションコードの結果を比較することにより調査した。計算では、様々な遮蔽板(鉛、銅、アルミニウム、ガラス、ポリエチレン、厚さは1.0
40mm)の背後にある水円筒を評価材料として設定し、制動放射光子による吸収線量及び付与エネルギースペクトルを得て、両シミュレーションコードの特性と差異を調査した。付与エネルギースペクトルの比較結果では、スペクトル形状には矛盾しない同様の傾向がある。数十keV以下のエネルギー範囲では、鉛遮蔽物質のPHITSのスペクトルにピークが見られる。制動放射光子を発生させるための遮蔽板の様々な条件下での吸収線量を比較すると、両コードのほとんどの結果は、2.280MeV線源については約10%差以内、0.5459MeV線源については20mm厚の鉛の場合の約30%を除いて約20%差以内で相関している。場合によっては差異はあるが、2つのシミュレーションコードの評価結果は上記の精度で良く相関していると結論付けられた。
大島 真澄*; 後藤 淳*; 早川 岳人*; 篠原 宏文*; 鈴木 勝行*; 佐野 友一*; 浅井 雅人; 原賀 智子
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(7), p.871 - 882, 2024/07
被引用回数：1 パーセンタイル：23.64(Nuclear Science & Technology)スペクトル定量(SDM)法は、複数核種を含む試料を測定して得られる測定スペクトルは、それぞれの核種のスペクトルの線形重ね合わせで表せるという原理に基づいたものであり、これまでに、線スペクトルにおいてSDM法を適用できることを実証した。本研究では、開発したSDM法を液体シンチレーション測定へ適用し、測定において課題となる消光の補正方法を開発することにより、線スペクトルと同様に、液体シンチレーション測定においてもSDM法を適用できることを実証した。
Li, C.-Y.; 渡部 晃*; 内堀 昭寛; 岡野 靖
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(7), p.935 - 957, 2024/07
被引用回数：2 パーセンタイル：43.92(Nuclear Science & Technology)For all the nuclear reactor systems, quantitative assessment of the accident management (AM) effects against long-term external hazards became one of the essential issues after the lesson learned from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. However, the influence from the safety systems' stochastic and dynamic shifting between multiple working states, which is related to the interaction with the adjacent components/systems in general, has not been accounted for yet. Therefore, this research aims to develop a dynamic probability risk assessment tool considering repairable multi-component interdependency for investigating the AM influences on the multi-state safety systems under long-term external hazards. Based on the newly proposed methodology in this research via integrating the Petri Net (PN) model with the continuous Markov chain Monte Carlo (CMMC) method, a framework applying PN-CMMC methodology to a severe accident analysis code, SPECTRA, had been originally constructed. Different AM influences on the multi-state decay heat removal systems against long-term volcanic ashfall were also quantitatively confirmed, indicating that halving the repairing time is more influential in suppressing the core damage frequency than doubling the number of adjacent electricity support systems. Therefore, the PN-CMMC-SPECTRA framework can further assess the uncharted dynamic multi-state concerns, leading to a safer AM strategy.
Lan, Z.*; 有川 安信*; Mirfayzi, S. R.*; Morace, A.*; 早川 岳人*; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; Wei, T.*; 巽 湧太*; 小泉 光生; et al.
Nature Communications (Internet), 15, p.5365_1 - 5365_7, 2024/07
被引用回数：5 パーセンタイル：75.95(Multidisciplinary Sciences)The temperature measurement of material inside of an object is one of the key technologies for control of dynamical processes. For this purpose, various techniques such as laser-based thermography and phase-contrast imaging thermography have been studied. However, it is, in principle, impossible to measure the temperature of an element inside of an object using these techniques. One of the possible solutions is measurements of Doppler brooding effect in neutron resonance absorption (NRA). Here we present a method to measure the temperature of an element or an isotope inside of an object using NRA with a single neutron pulse of approximately 100 ns width provided from a high-power laser. We demonstrate temperature measurements of a tantalum (Ta) metallic foil heated from the room temperature up to 617 K. Although the neutron energy resolution is fluctuated from shot to shot, we obtain the temperature dependence of resonance Doppler broadening using a reference of a silver (Ag) foil kept to the room temperature. A free gas model well reproduces the results. This method enables element(isotope)-sensitive thermometry to detect the instantaneous temperature rise in dynamical processes.
石田 真也; 内堀 昭寛; 岡野 靖
第28回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 4 Pages, 2024/06
本研究では、炉心損傷事故の起因過程から遷移過程までの一貫解析も可能な炉心損傷挙動評価モジュールの開発を行い、ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント時の原子炉全体の挙動を一貫して評価する解析コードSPECTRAに導入した。本モジュールを含むSPECTRAの統合的な妥当性確認の一環として、混合酸化物(MOX)燃料炉心における炉心流量喪失時原子炉停止機能喪失事象(ULOF)を対象とした解析を実施し、冷却材の沸騰から燃料ピンの破損、損傷領域の拡大に至るまでの高速炉の炉心損傷事故を評価するための機能がSPECTRAに備わっていることを確認した。
廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2023-048, 151 Pages, 2024/05
JAEA-Review-2023-048.pdf:8.48MB
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、英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス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。本研究は、令和3年度に採択された研究課題のうち、「建屋応答モニタリングと損傷イメージング技術を活用したハイブリッド型の原子炉建屋長期健全性評価法の開発研究」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。
