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論文

Characterization of neutrons emitted by an expected small amount of fuel debris in a trial retrieval from Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

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

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$$_{2}$$ or mixed oxide). The number and energy spectra of ($$alpha$$, ${it n}$) 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.

論文

Preliminary study of the criticality monitoring method based on the simulation for the activity ratio of short half-life noble-gas fission products from fuel debris

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一; 神野 郁夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 61(2), p.269 - 276, 2024/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Nuclear Science & Technology)

We investigated the possibility of estimating the effective neutron multiplication factor (${it k$_{eff}$}$) of the fuel debris inside the canister and primary containment vessel (PCV) of Unit 2 of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F) using remote gas-radioactivity measurement via simulation-based calculations. Our results demonstrate an almost linear correlation between ${it k$_{eff}$}$ and the $$^{88}$$Kr-to-$$^{135}$$Xe activity ratio with respect to various fuel debris compositions. This correlation is maintained regardless of geometries such as the fuel debris canister and the PCV.

論文

Depletion calculation of subcritical system with consideration of spontaneous fission reaction

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(4), p.424 - 430, 2022/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.39(Nuclear Science & Technology)

Modification of the Monte Carlo depletion calculation code OpenMC was performed to enable the depletion calculation of the subcritical neutron multiplying system. With the modified code, it became possible to evaluate the quantity of short half-life fission products from spontaneous and induced fissions in the subcritical system. As a preliminary study, it was applied to the fuel debris storage canister filled with nuclear materials and spontaneous fission nuclides. It was confirmed that the code could successfully provide a quantity of short half-life FPs over time and provide the relationship between the activity ratio of Kr-88 to Xe-135 and effective neutron multiplication factor of the canister.

論文

Decay modes of heavy and superheavy nuclei

小浦 寛之

RIKEN Accelerator Progress Report, Vol.38, P. 9, 2005/05

重・超重核領域における崩壊様式について、特に陽子放出部分半減期について計算を行い、他の崩壊様式との競合について議論した。陽子放出部分半減期についてはわれわれが開発した単一陽子ポテンシャル及び質量公式を用い、1次元WKB法により推定した。こうして求めた部分半減期は既知核種の実験値と比べて100倍$$sim$$1/100程度の精度で再現し、$$alpha$$崩壊など他の崩壊予測理論と同程度の結果となった。これらの計算した結果を同時に研究を進めている$$alpha$$崩壊,$$beta$$崩壊,自発核分裂半減期を考慮した崩壊分岐比計算に取り入れ、超重未知核種に適用した。結果は、中性子魔法数$$N=126$$近傍の陽子過剰未知核種領域に陽子放出が優勢な核種が存在し得る可能性を見いだした。一方、$$130<N<160$$付近の陽子過剰未知核種領域に関しては自発核分裂半減期が非常に短く、陽子放出はほとんど見いだせないであろうという結果となった。

論文

Gamma rays of short-lived ruthenium nuclides produced in the spontaneous fission of $$^{252}$$Cf

篠原 伸夫; 市川 進一; 馬場 澄子*; 塚田 和明*; 大槻 勤*; J.Alstad*

Radiochimica Acta, 56, p.127 - 131, 1992/00

$$^{252}$$Cfの自発核分裂で生成する短寿命ルテニウム同位体を、ガスジェット装置と組み合わせた連続溶媒抽出装置(SISAK)により迅速化学分離した。分離後、ガンマ線測定を行ない、$$^{107-112}$$Ruの$$beta$$$$^{-}$$壊変によるガンマ線のエネルギー、相対強度および核分裂相対強度を新たに決定した。

論文

Measurement of the spontaneous fission half-life of $$^{242}$$Cm by absolute fission track counting

臼田 重和; 梅澤 弘一

Nucl. Tracks Radiat. Meas., 16(4), p.247 - 251, 1989/00

高純度$$^{242}$$Cm測定試料を調製し、フィッション数と$$alpha$$崩壊数を測定することにより、その自発核分裂部分半減期を決定した。まず、マイカ検出器を用いてフィッショントラックを顕微鏡写真撮影した後、絶対的にフィッション数を測定した。また、$$alpha$$崩壊数は比例計数管とSi検出器を用いて定量的に測定した。

口頭

Mass-TKE distributions for symmetric fission in neutron-rich Fm and transfermium nuclei

浅井 雅人

no journal, , 

中性子過剰フェルミウム核及び超フェルミウム核の自発核分裂における核分裂片の質量-全運動エネルギー(TKE)分布を精密に測定した。質量対称分裂を示す3つの原子核$$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Md, $$^{259}$$Lrについて質量-TKE分布を測定したところ、これらの原子核の対称核分裂では異なるメカニズムを持つ3種類の核分裂成分 -TKEの高い対称核分裂、TKEの低い対称核分裂、非対称核分裂- が混合していることを明らかにした。

口頭

Preliminary study of neutron intensity and spectrum of various fuel debris

松村 太伊知; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 寺島 顕一; Riyana E. S.; 近藤 千博*

no journal, , 

Retrieving objects with a small amount, such as a few grams, will begin soon at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station as the start of decommissioning process. The retrieved objects will be sorted as fuel debris and others for reducing the amount of long-time storage. Since the fuel debris emits neutrons, the knowledge of emitted neutron features is necessary for the design of neutron detectors. For this purpose, we estimated the number and energy spectra of ($$alpha$$, ${it n}$) and the spontaneous fission neutrons emitted from 1 g of fuel debris by calculation using the SOURCES 4C code. The calculations were performed for five types of fuel debris, according to the elapsed time from the accident, burnup, and fuel type. The results showed that the average neutron energy is $$sim$$2 MeV regardless of the fuel debris type, however, the intensity changed four orders of magnitude according to the fuel debris type.

口頭

Study of neutron-rich Fm and transfermium nuclei with $$^{254}$$Es target and MNT

浅井 雅人

no journal, , 

Neutron-rich Fm and transfermium nuclei can only be produced through multinucleon transfer reactions with an $$^{254}$$Es target. Because of difficulties in production of large amount of $$^{254}$$Es nuclei and its short half-life of 276 days, experimental studies on the neutron-rich Fm and transfermium nuclei have been scarcely performed. We have conducted the spontaneous fission measurements for neutron-rich Fm, Md, and Lr nuclei using the JAEA Tandem Accelerator and the on-line isotope separator (JAEA-ISOL). The physics interests in fission properties and nuclear structure of neutron-rich Fm and transfermium nuclei as well as our experimental results will be introduced.

口頭

Depletion calculation of subcritical system with consideration of spontaneous fission reaction

Riyana, E. S.; 奥村 啓介; 坂本 雅洋; 松村 太伊知; 寺島 顕一

no journal, , 

We enabled to consider the spontaneous fission reaction in subcritical neutron multiplying system by modifying the OpenMC depletion calculation code version 0.11. With the code, it is possible to estimate the quantity of short half-life fission products in the subcritical system. As a demonstration and fuel debris storage preliminary study, the code was applied to the fuel debris storage canister filled with nuclear materials and spontaneous fission nuclides. As a result, the ability was successfully shown to provide the information on short half-life fission products over time and to provide the relationship between the activity ratio of 88Kr-to-135Xe and effective neutron multiplication factor.

口頭

$$^{259}$$Mdの自発核分裂片質量-全運動エネルギー分布測定

浅井 雅人; 石橋 優一*; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 青木 涼太*; 伊藤 由太; 内馬場 優太*; Orlandi, R.; Gong, G.-M.*; 洲嵜 ふみ; et al.

no journal, , 

中性子過剰フェルミウム領域核の特異な核分裂メカニズムの解明を目的として、$$^{259}$$Mdの自発核分裂片の質量-全運動エネルギー(TKE)分布を精度良く測定した。$$^{259}$$Mdは$$^{254}$$Es標的に$$^{18}$$Oビームを照射して合成し、オンライン同位体分離装置ISOLを用いて分離、測定した。観測された質量-TKE分布から$$^{259}$$Mdの自発核分裂における核分裂メカニズムを議論する。

口頭

Symmetric fission properties of neutron-rich transfermium nuclei

浅井 雅人

no journal, , 

中性子過剰超フェルミウム原子核の対称核分裂の性質を調べるため、$$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Md, $$^{259}$$Lrの自発核分裂片を測定した。これらの原子核は、原子力機構タンデム加速器施設において、$$^{18}$$Oビームと$$^{254}$$Es標的を用いた多核子移行反応及び重イオン核融合-粒子蒸発反応$$^{248}$$Cm($$^{15}$$N,4n)$$^{259}$$Lrにより合成した。核反応生成物はオンライン同位体分離装置ISOLを用いて質量分離し、4組のシリコン半導体検出器を用いて2つの核分裂片の運動エネルギーを同時計数測定した。得られた核分裂片の質量分布と全運動エネルギー分布から、中性子過剰超フェルミウム原子核における対称核分裂の詳しい性質を明らかにした。

口頭

$$^{254}$$Es標的を用いて生成する中性子過剰Fm領域核の自発核分裂の測定

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史; 富塚 知博; Chiera, N. M.; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

$$^{256}$$Fm, $$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Lrの自発核分裂の測定を、原子力機構タンデム加速器施設において$$^{254}$$Es標的を用いて行った。これら3核種は、非対称核分裂, 全運動エネルギー(TKE)の大きい対称核分裂、TKEの小さい対称核分裂という、それぞれ異なる核分裂特性を示し、そのメカニズムも大きく異なる。これらの違いがどのように生じるか、非常に興味深い。$$^{256,258}$$Fmは$$^{254}$$Es標的と$$^{18}$$Oビームを用いた多核子移行反応で合成し、$$^{259}$$Lrは$$^{248}$$Cm($$^{15}$$N,4n)融合蒸発反応で合成した。生成核をガスジェット結合型オンライン同位体分離装置で質量分離し、回転円盤型$$alpha$$・核分裂片測定装置に運んで測定した。実験で得られた核分裂片の質量数とTKEの分布から、$$^{256}$$Fm, $$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Lrの自発核分裂のメカニズムの違いについて議論する。

口頭

New experimental results on the symmetric fission in neutron-rich transfermium nuclei

浅井 雅人

no journal, , 

中性子過剰超フェルミウム核の対称核分裂に関する新しい実験結果について報告する。これらの原子核は$$^{254}$$Es標的を用いた多核子移行反応で合成し、生成した原子核はガスジェット結合型オンライン同位体分離装置で質量分離した。シリコン検出器を用いてこれらの原子核の自発核分裂片を測定し、核分裂片の質量と全運動エネルギー分布を精密に導出した。中性子過剰超フェルミウム核の対称核分裂の詳細について本実験研結果を基に議論する。

口頭

$$^{254}$$Es標的を用いた中性子過剰Fm同位体の自発核分裂測定

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史; 富塚 知博; Chiera, N. M.; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

原子力機構タンデム加速器施設において、中性子過剰重アクチノイド核$$^{256}$$Fm, $$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Lrの自発核分裂を測定した。$$^{256}$$Fmと$$^{258}$$Fmは、$$^{18}$$Oビームと半減期276日の非常に稀少な$$^{254}$$Es標的を用いた多核子移行反応で合成した。核反応生成物はオンライン同位体分離装置(ISOL)で質量分離した。典型的な質量非対称な核分裂から非常にシャープな質量対称分裂への遷移が、$$^{256}$$Fmと$$^{258}$$Fmの間で明瞭に観測された。一方、$$^{259}$$Lrの自発核分裂では、3種類の異なる核分裂モードが混在していることが明らかになった。

口頭

Spontaneous fission studies for neutron-rich Fm and Lr isotopes

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史*; 富塚 知博*; Chiera, N. M.*; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎*; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

中性子過剰フェルミウム及びローレンシウム同位体の自発核分裂について研究した。中性子過剰フェルミウム同位体は、$$^{254}$$Es標的に原子力機構タンデム加速器からの$$^{18}$$Oビームを照射して合成し、中性子過剰ローレンシウム同位体は$$^{248}$$Cm標的に$$^{15}$$Nビームを照射して合成した。核反応生成物をオンライン同位体分離装置ISOLを用いて同位体分離することで、他の核種の混入がない高精度の核分裂片測定を可能にした。得られた核分裂片の質量分布と全運動エネルギー分布から、この領域の原子核の核分裂で特徴的に見られる対称分裂と非対称分裂の競合に関する新しい知見を得た。

口頭

Measurement of spontaneous fission of Fm isotopes

浅井 雅人

no journal, , 

$$^{256}$$Fm, $$^{258}$$Fm, $$^{259}$$Md, $$^{259}$$Lrの自発核分裂に伴う核分裂片の質量分布および全運動エネルギー分布(TKE)を精密に測定した。これらの原子核は、原子力機構タンデム加速器施設において、$$^{18}$$Oビームと$$^{254}$$Es標的を用いた多核子移行反応及び重イオン核融合-粒子蒸発反応$$^{248}$$Cm($$^{15}$$N,4n)$$^{259}$$Lrにより合成した。核反応生成物はオンライン同位体分離装置ISOLを用いて質量分離し、4組のシリコン半導体検出器を用いて2つの核分裂片の運動エネルギーを同時計数測定した。実験の結果、この中性子過剰フェルミウム核領域では、TKEの高い対称核分裂、TKEの低い対称核分裂、非対称核分裂の3つのタイプの核分裂が競合又は混在することを明らかにした。

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