衛星通信を用いた航空機モニタリングデータのリアルタイム解析手法の構築と実装(受託研究)

普天間 章; 工藤 保; 高橋 史明

JAEA-Research 2026-002, 51 Pages, 2026/07

JAEA-Research-2026-002.pdf:3.35MB

原子力災害時の緊急時航空機モニタリングでは、広域の空間線量率分布を迅速に把握し、関係機関で共有することが求められる。日本原子力研究開発機構では、原子力規制庁からの受託事業として、航空機から送信される線計数率及び位置情報を地上で把握するためのリアルタイムデータ転送システムの開発及び改良を進めてきた。一方、従来のシステムは、測定データの位置情報及び計数率の表示を主目的としており、受信データを空間線量率へ換算し、分布図として逐次更新するリアルタイム解析機能は実装されていなかった。本研究では、衛星通信により約30秒間隔で逐次取得される航空機モニタリングデータを対象として、地表面から1m高さの空間線量率への換算、測線データの自動抽出及び空間線量率分布のマッピングを一連の処理として実行するリアルタイム解析手法を構築し、既存システムへ実装した。空間線量率換算では、速報性を確保するため、既往の航空機モニタリングデータに基づき、宇宙線成分及び空気中放射性核種成分の補正をリアルタイム処理に適用可能な形に整理した。また、従来は地理情報ソフトウェア上での目視確認に依存していた測線データ選別について、航空機の飛行挙動に基づく機械学習モデルを導入し、航空機の飛行挙動のみから測線データを自動抽出する手法を構築した。さらに、約30秒間隔で取得されるデータに対応するため、内挿補間(IDW)の条件及びマッピング方法を設定し、リアルタイム表示に適した空間線量率分布図の作成方法を整備した。既存解析結果との比較及び動作確認の結果、構築した手法は空間線量率分布の主要な傾向を再現し、速報的な状況把握に有効であることを確認した。また、今回対象としたデータ量に対しては、データ受信後数秒程度で空間線量率分布図を作成し配信できることを確認した。以上により、衛星通信データを用いた航空機モニタリングにおいて、従来は事後解析に依存していた空間線量率分布図の作成をリアルタイム化するための技術的基盤を整備した。

Redox dynamics of cerium ions in soda-lime glass during cooling analyzed by in situ X-ray absorption fine structure

小澤 沙記*; 塩沢 優大*; 西條 佳孝*; 宮嶋 達也*; 松村 大樹; 辻 卓也; 中瀬 正彦*; 前原 輝敬*

Journal of the American Ceramic Society, 109(3), p.e70621_1 - e70621_10, 2026/03

https://doi.org/10.1111/jace.70621

The optical properties of glass are strongly influenced by the redox states of trace multivalent elements. Ce ions are commonly added to soda-lime glass to remove Fe-induced coloration via the redox reaction Ce + Fe Ce + Fe during cooling. Herein, the redox dynamics of cerium ions in soda-lime glass melts during model industrial cooling processes (from 1523 K at 20 Kmin) were investigated using in situ time-resolved Ce K-edge dispersive X-ray absorption fine-structure (DXAFS) spectroscopy. To evaluate the effect of the iron concentration, three soda-lime glass samples containing 2 mass% CeO were examined: Fe-free, Fe-05 (0.5 mass% FeO), and Fe-20 (2.0 mass% FeO). Above 1383 K, the Ce/total Ce ratio remained stable for all samples, showing no significant change during cooling. Below 1383 K, the ratio decreased for the Fe-free glass, indicating the oxidation of Ce ions, and increased for the Fe-containing glass owing to the reduction of Ce ions. The temperature dependence of the redox change (Ce redox) showed Fe-dependent behavior: Fe-20 exhibited more pronounced Ce reduction above 1200 K, while Fe-05 showed accelerated changes mainly below approximately 1100 K. These results indicate that cerium oxidation in Fe-free glass is strongly influenced by oxygen transport limitations, while cerium reduction is closely associated with availability of Fe ions, providing quantitative insights into the control of Ce-based decolorization during industrial cooling.

A Focusing supermirror for time-of-flight grazing-incidence small-angle neutron scattering measurement

山崎 大; 丸山 龍治; 青木 裕之; 花島 隆泰*; 阿久津 和宏*; 宮田 登*; 曽山 和彦

Quantum Beam Science (Internet), 9(2), p.20_1 - 20_12, 2025/06

https://doi.org/10.3390/qubs9020020

This study developed a neutron-beam focusing supermirror for grazing-incidence small-angle neutron scattering (GISANS) measurements. It was fabricated by depositing NiC/Ti supermirror film with ion-beam sputtering on a precise elliptic surface of fused quartz figured using the elastic emission machining technique. Neutron measurements at a pulsed neutron reflectometer BL17 of MLF, J-PARC successfully demonstrated that the focusing supermirror enhances a beam intensity twentyfold compared with an optimally collimated beam, achieving the signal-to-background ratio of the focal spot as high as 500. The mirror can be readily installed and used at BL17.

クリープ破断時間および高温引張強度予測モデルの連合学習

櫻井 惇也*; 鳥形 啓輔*; 松永 学*; 高梨 直人*; 日比野 真也*; 木津 健一*; 森田 聡*; 井元 雅弘*; 下畠 伸朗*; 豊田 晃大; et al.

鉄と鋼, 111(5), p.246 - 262, 2025/04

https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.TETSU-2024-124

Creep testing is time-consuming and costly, leading institutions to limit the number of tests conducted to the minimum necessary for their specific objectives. By pooling data from each institution, it is anticipated that predictive models can be developed for a wide range of materials, including welded joints and degraded materials exposed to service conditions. However, the data obtained by each institution is often highly confidential, making it challenging to share with others. Federated learning, a type of privacy-preserving computation technology, allows for learning while keeping data confidential. Utilizing this approach, it is possible to develop creep life prediction models by leveraging data from various institutions. In this paper, we constructed global deep neural network models for predicting creep rupture life of heat-resistant ferritic steels in collaboration with eight institutions using the federated learning system we developed for this purpose. Each institution built a local model using only its own data for comparison. While these local models demonstrated good predictive accuracy for their respective datasets, their predictive performance declined when applied to data from other institutions. In contrast, the global model constructed using federated learning showed reasonably good predictive performance across all institutions. The distance between each institution's data was defined in the space of explanatory variables, with the NIMS data, which had the largest dataset, serving as the reference point. The global model maintained high predictive accuracy regardless of the distance from the NIMS data, whereas the predictive accuracy of the NIMS local model significantly decreased as the distance increased.

超重核研究のための多重反射型飛行時間測定式質量分光器

Schury, P.*; 伊藤 由太; 和田 道治*

日本物理学会誌, 80(2), p.72 - 78, 2025/02

https://doi.org/10.11316/butsuri.80.2_72

多重反射型飛行時間測定質量分析装置は、近年、超重核の研究において非常に有用となっている。この装置は各イオンを効率的に利用し、その動作は飛行時間(TOF)イオン衝突検出器に崩壊検出器を組み込むことを容易に実現できる。このようにして、TOF-崩壊相関を測定することで、低収量放射性イオンを安定分子イオンや雑音カウントから明確に区別することができる。この技術は最終的に113番元素Nh同位体や115番元素Mc同位体のような極めて低収量の原子核の研究にも応用可能となるだろう。

Investigation of random beam trips in a linear accelerator at the Japan Proton Accelerator Research Complex for the development of an accelerator-driven nuclear transmutation system

武井 早憲

Journal of Nuclear Science and Technology, 61(8), p.1075 - 1088, 2024/08

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2296039

陽子線形加速器では、機器の故障、高周波による放電などにより、陽子ビームが不意に供給できないことが知られている。このビームトリップ事象はランダムに発生しているのだろうか?従来、ビームトリップ事象はランダムに発生していると暗黙的に仮定していた。今回、加速器駆動核変換システムにおける超伝導線型加速器で生じるビームトリップ頻度を推測するため、J-PARCリニアックにおけるビームトリップ事象がランダムに発生しているかどうかを検討した。すなわち、まずJ-PARCリニアックを5つのサブシステムに分類した。そして、信頼性工学の一つの方法であるカプラン・マイヤー推定法を用いて、各サブシステムにおける運転時間の信頼度関数を求めた。この信頼度関数より、ビームトリップ事象のランダムさを調べた。5つのサブシステムにおける5年間の運転データを解析したところ、いくつかのサブシステムではビームトリップ事象がランダムに発生していることを示していた。しかし、陽子リニアックの主要なサブシステムであるイオン源と加速空洞を含む、多くのサブシステムでビームトリップ事象がランダムに発生していなかった。

Development of a non-destructive carbon quantification method in iron by negative muon lifetime measurement

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 稲垣 誠*; 吉田 剛*; 竹下 聡史*; 反保 元伸*; 下村 浩一郎*; 河村 成肇*; Strasser, P.*; 三宅 康博*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 333(7), p.3445 - 3450, 2024/07

https://doi.org/10.1007/s10967-023-09289-2

A novel nondestructive light element analysis method for bulk materials using muon beams was demonstrated. This method is based on the lifetime measurement of muons in a material and performed by measuring muon-decay electrons and identifying elements using the atomic number based on muon lifetimes. Muon irradiation on pure iron and two steel samples with known carbon contents was conducted to prepare a calibration curve for the quantitative analysis. We also performed a muon lifetime measurement for a Japanese sword and successfully determined its carbon content as 0.51 wt% using the calibration curve, without sample destruction.

Positron annihilation lifetime spectroscopy of FeCr and FeCrAl oxide dispersion strengthened (ODS) alloys

鵜飼 重治; 平出 哲也; 大久保 成彰

Materials Characterization, 211, p.113813_1 - 113813_9, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113813

Ti添加FeCr ODS合金とAl添加FeCrAl ODS合金を対象として、酸化物粒子とフェライト母相の界面ナノ構造を調べることを目的に陽電子寿命測定を行った。測定データは2トラップから成る3成分に精度良く分解できることが示された。フェライト母相での陽電子寿命は理論値である107ピコ秒に近い値になった。陽電子消滅同時計数ドップラー広がり法と高分解能電顕観察を併用することにより、陽電子をトラップしている2種類の欠陥集合体の構造を詳細に調べた。その結果、短寿命(179-194ピコ秒)に対応する欠陥集合体は蔵元らの理論解析に基づき、フェライト母相と酸化物粒子の界面に形成されたミスフィット転位に沿って集積した単空孔や複空孔にトラップされた陽電子の寿命に対応している。また、長寿命(301-323ピコ秒)は界面に生成したアルゴンガスバブルに対応しいていることを示した。陽電子消滅測定で得られたアルゴンガスバブルの数密度は高分解能電顕で観察された酸化物粒子の数密度と同オーダーで両者は整合していることを確認した。

Precise lifetime measurement of H hypernucleus using in-flight HeH reaction

赤石 貴也; 橋本 直; 谷田 聖; 他35名*

Physics Letters B, 845, p.138128_1 - 138128_4, 2023/10

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138128

We present a new measurement of the H hypernuclear lifetime using in-flight + He H + reaction at the J-PARC hadron facility. We demonstrate, for the first time, the effective selection of the hypernuclear bound state using only the -ray energy decayed from . This opens the possibility for a systematic study of isospin partner hypernuclei through comparison with data from (, ) reaction. As the first application of this method, our result for the H lifetime, , is one of the most precise measurements to date. We are also preparing to measure the lifetime of the hypertriton (H) using the same setup in the near future.

Status report of the n_TOF facility after the 2nd CERN long shutdown period

Patronis, N.*; 木村 敦; 他130名*

EPJ Techniques and Instrumentation (Internet), 10, p.13_1 - 13_10, 2023/05

https://doi.org/10.1140/epjti/s40485-023-00100-w

During the second long shutdown period of the CERN accelerator complex (LS2, 2019-2021), several upgrade activities took place at the n_TOF facility. The most important have been the replacement of the spallation target with a next generation nitrogen-cooled lead target. Additionally, a new experimental area, at a very short distance from the target assembly (the NEAR Station) was established. In this paper, the core commissioning actions of the new installations are described. The improvement in the n_TOF infrastructure was accompanied by several detector development projects. All these upgrade actions are discussed, focusing mostly on the future perspectives of the n_TOF facility. Furthermore, some indicative current and future measurements are briefly reported.