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論文

First demonstration experiment of the neutron rotation method for detecting nuclear material

米田 政夫; 藤 暢輔; 田辺 鴻典*; 北村 康則*; 三澤 毅*

Annals of Nuclear Energy, 159, p.108300_1 - 108300_8, 2021/09

The rotation method is a novel method for detecting nuclear materials using a neutron source such as californium. In this method, while a neutron source is rotated rapidly nearby a measurement object, neutron measurement is carried out by synchronizing the rotation motion. If the object contains a nuclear material, as the rotation speed increases, the larger deformation of time distribution of neutron counts is observed, which in turn resulted to the detection of the nuclear material. In addition to its features of low cost and portability, this method is capable of detecting uranium that emits very few spontaneous fission neutrons. This study presents the fundamental principle of this method and its effectiveness for detecting nuclear materials through the experimental verifications.

論文

Stochastic estimation of radionuclide composition in wastes generated at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station using Bayesian inference

杉山 大輔*; 中林 亮*; 田中 真悟*; 駒 義和; 高畠 容子

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.493 - 506, 2021/04

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

A modeling calculation methodology for estimating the radionuclide composition in the wastes generated at the Fukushima Daiichi nuclear power station has been upgraded by introducing an approach using Bayesian inference. The developed stochastic method describes the credible interval of the regression curve for the log-normal distribution of the measured transport ratio, which is used to calibrate the radionuclide transport parameters included in the modeling calculation. Consequently, the method can predict the robability distribution of the radionuclide composition in the Fukushima Daiichi wastes. The notable feature of the developed method is that it can explicitly investigate the improvement in the accuracy and confidence (degree of belief) of the estimation of the waste inventory using Bayesian inference. Specifically, the developed method can update and improve the degree of belief of the estimation of the radionuclide composition by visualizing the reduction in the width of uncertainty in the radionuclide transport parameters in the modeling calculation in accordance with the accumulation of analytically measured data. Further investigation is expected to improve the credibility of waste inventory estimation through iteration between modeling calculations and analytical measurements and to reduce excessive conservativeness in the estimated waste inventory dataset.

論文

使用済燃料直接処分での処分容器の耐圧厚さの検討

杉田 裕; 谷口 直樹; 牧野 仁史; 金丸 伸一郎*; 奥村 大成*

日本原子力学会和文論文誌, 19(3), p.121 - 135, 2020/09

使用済燃料を直接処分するための処分容器の一連の構造解析を実施して、処分容器の必要な耐圧厚さの予察的な検討結果を示した。直線,三角形,正方形に配置された2, 3, 4体の使用済燃料集合体を収容するように処分容器を設計した。処分容器の胴体部分および蓋部分の必要な耐圧厚さを評価するため、使用済燃料集合体の収容スペースの離間距離をパラメータとした。この検討では、応力評価ラインの設定の妥当性や解析におけるモデル長の影響など、解析に関する技術的知識も得られた。そして、これらは、さまざまな条件下で同様の評価を実行したり、より詳細な評価を進めたりするための基盤として参考となるものである。

報告書

燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発(委託研究); 平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉国際共同研究センター; 東京大学*

JAEA-Review 2019-037, 90 Pages, 2020/03

JAEA-Review-2019-037.pdf:7.0MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉国際共同研究センター(CLADS)では、平成30年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)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。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度「燃料デブリ取出し時における放射性核種飛散防止技術の開発」について取りまとめたものである。本研究は、福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出し時の放射性微粒子閉じ込めを着実に行うため、気相及び液相における微粒子の挙動を把握するとともに、飛散防止対策として(1)水スプレー等を活用し、極力少量の水で飛散を抑制する方法、(2)燃料デブリを固めて取り出すことで飛散を抑制する方法について実験及びシミュレーションによる評価、開発を行う。

論文

Conceptual study on a novel method for detecting nuclear material using a neutron source

米田 政夫; 藤 暢輔

Annals of Nuclear Energy, 135, p.106993_1 - 106993_6, 2020/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.17(Nuclear Science & Technology)

本研究は全く新しいアクティブ中性子法として、中性子線源を測定対象物の周りで高速移動させ、その残存出力を調べることにより核物質の検知を行う手法について検討したものである。一般に中性子線源を用いて核物質を含む対象物に中性子を照射すると、核分裂中性子に加えて、線源からの中性子も同時に観測される。しかし、中性子線源を非常に高速に移動させて照射を行うと、それら中性子成分が時間的に分離して観測される。この効果を利用することにより核物質の検知が可能となる。本研究手法では、従来のアクティブ中性子法では不可欠であった高価なDT中性子発生管が不要となることから、装置の低コスト化及び簡素化にも貢献することが期待できる。

論文

Development of calculation methodology for estimation of radionuclide composition in wastes generated at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

杉山 大輔*; 中林 亮*; 駒 義和; 高畠 容子; 塚本 政樹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(9-10), p.881 - 890, 2019/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.07(Nuclear Science & Technology)

A calculation methodology for estimating the radionuclide composition in the wastes generated at the F1NPS has been developed by constructing a skeleton overview of the distribution of radionuclides considering the material balance in the system and calculation flowcharts of the transportation of radionuclides into the wastes. The wastes have a distinctive feature that their level of contamination includes considerable uncertainties. The developed method can explicitly specify the intrinsic uncertainties as a band to be included in the estimated radionuclide composition and can quantitatively describe the uncertainties by calibration using data on actual waste samples. Further studies to improve the quality of the calculation method, and acquiring a quantitative understanding of the spatial distribution of radionuclides inside the reactor building are suggested to be important steps toward reasonable and sustainable waste management as an integral part of the decommissioning.

報告書

燃料研究棟汚染事故における現場復旧作業報告

燃料研究棟汚染事故に関する現場復旧チーム

JAEA-Review 2019-001, 58 Pages, 2019/03

JAEA-Review-2019-001.pdf:10.74MB

2017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。)燃料研究棟の実験室(108号室)において、核燃料物質を収納したウラン・プルトニウム貯蔵容器を点検するためフード内で貯蔵容器の蓋を開封する作業を行なっていた際に、貯蔵容器内の樹脂製の袋(PVCバッグ)が破裂し、ウランとプルトニウムの一部がフード外へ飛散して実験室内が汚染するとともに、点検作業に関わっていた作業員5名が内部被ばくする事故が発生した。事故発生後に組織された現場復旧チームは、事故直後から現場の汚染状況を把握するとともに、実験室内のグローブボックス等の設備機器を含め実験室の床, 壁, 天井等全域の除染を実施した。除染作業では、室内の設備機器の設置状況や汚染形態、汚染状況等を考慮し、手作業による拭き取り除染を実施するとともに、本手法にて除染できない狭窄部等についてはストリッパブルペイントによる剥離除染を併用することとした。その結果、浮遊性汚染については検出限界未満まで除染することができた。固着性汚染についてはストリッパブルペイントによる剥離除染後、養生等の措置を行った。本報告は、他の核燃料物質の取扱い施設、特にプルトニウム等の$$alpha$$放射性物質を取り扱う施設においても大いに参考となるものであり、今後の施設設備廃止に伴う除染作業の計画等に活用されることを期待する。

論文

Study of the neutron multiplication effect in an active neutron method

米田 政夫; 大図 章; 森 貴正; 中塚 嘉明; 前田 亮; 呉田 昌俊; 藤 暢輔

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1233 - 1239, 2017/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.67(Nuclear Science & Technology)

アクティブ中性子法における中性子増倍効果に関して、解析及び実験による研究を実施した。アクティブ中性子法を用いた核物質の測定では、第2世代以降の中性子による中性子増倍の影響を受ける。しかしながら、そのような中性子増倍効果による影響について、これまで十分に調べられてこなかった。本研究では、第3世代中性子による中性子増倍が無視できる場合において、測定データから第2世代中性子による中性子増倍効果の影響を補正する手法について調べ、測定データから中性子増倍の影響を除外する補正方法を提案した。更に、本手法を利用した深い未臨界度の評価手法についても示した。

論文

Analytical study on uranium measurement in uranium waste drums by the fast neutron direct interrogation method

米田 政夫; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操*; 呉田 昌俊; 中塚 嘉明; 在間 直樹; 中島 伸一; 大塚 芳政

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2014/07

高速中性子直接問いかけ法(FNDI法)は非破壊測定手法の一つであり、14MeVのパルス中性子をウラン・プルトニウム等核分裂性物質を含む廃棄物ドラム缶に照射させることにより発生する核分裂中性子を測定するものである。FNDI法は、ドラム缶に含まれる核分裂性物質の量について短時間かつ正確に求めることが可能である。廃棄物で発生する自発核分裂中性子及び($$alpha$$,n)反応で生成する中性子を測定する手法であるパッシブ法に比べて、FNDI法は、測定時間が短く、廃棄物ドラム缶に含まれるウランの化学形に依存しないという特長を有する。FNDI法については、これまで原子力機構東海地区にあるNUCEFにおいて、長年研究開発に取り組んできた。そこでの成果をベースとして、原子力機構人形地区において、JAWAS-Nと呼んでいるウラン廃棄物ドラム缶を測定する実証装置について設計を行った。JAWAS-Nの製作・設置は2013年に完了し、2014年からウラン位置依存性, ウラン量依存性, ウラン化学形依存性, マトリックス依存性等の特性実験を進めている。実験と並行して、MCNP等のモンテカルロコードを用いた解析を進めている。本発表では、実験結果と解析結果の比較、及び実験を実施できない多量のウラン量に対する解析評価について報告する。

論文

Study of SOL/divertor plasmas in JFT-2M

川島 寿人; 仙石 盛夫; 上原 和也; 玉井 広史; 荘司 昭朗*; 小川 宏明; 柴田 孝俊; 山本 正弘*; 三浦 幸俊; 草間 義紀; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.168 - 186, 2006/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:18.25(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mトカマクでは、SOL/ダイバータプラズマの物理を理解し、熱・粒子を能動的に制御するための実験研究を進めてきた。1984年のJFT-2M実験開始後10年間は開ダイバータ形状で、ダイバータプラズマの内外非対称性,熱・粒子の輸送,ELM中のSOL電流特性等が明らかとなり物理的理解を進めた。局所排気,境界摂動磁場印加,ダイバータバイアス,周辺加熱などの先進的手法を取り入れ、熱・粒子を能動的に制御できることを実証した。ダイバータでの熱・粒子独立制御性向上を目指し、1995年に熱・粒子束流を考慮しながらダイバータ開口部を狭める閉ダイバータ化を実施した。ダイバータ部から主プラズマ周辺への中性粒子の逆流を抑える遮蔽効果が有効に機能し、主プラズマの高閉じ込め状態を劣化させることなく、ダイバータ板熱負荷を低減するための強力ガスパフが可能となり、n$$_{e}$$$$^{div}$$=4$$times$$10$$^{19}$$m$$^{-3}$$, T$$_{e}$$$$^{div}$$=4eVまでの低温高密度ダイバータプラズマを実現することができた。また、高閉じ込めモード中、周辺プラズマにおいて特有の揺動が現れることがわかり、閉じ込めとの関係が示唆された。本論文はこれらの成果のレビューである。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.82(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

報告書

Estimation of longitudinal and transverse dispersivities in the Twin Lake natural gradient tracer tests

武田 聖司; Moltyaner, G. L.*

JAERI-Research 98-031, 28 Pages, 1998/06

JAERI-Research-98-031.pdf:1.29MB

カナダ原子力公社(AECL)チョークリバー研究所のTwin Lakeサイトにおいて、$$^{131}$$Iを用いたフィールド規模のトレーサー試験が実施された。地下水及び核種移行パラメータである流速、縦方向及び横方向分散長を40m規模のTwin Lakeトレーサー試験から評価した。これは、Lake233サイト規模(東西600m,南北1400m)の3次元移行モデルに必要な移行パラメータを推定するためである。流速、縦方向分散長の算定のために、実測された破過曲線に対し1次元移流-分散方程式の解を統計的手法である時間的モーメントの2種類の方法を適用した。推定された移行パラメータに対するこれらの方法の適用性について議論した。また、横方向分散長は3次元移流-分散方程式の解を$$^{131}$$Iの鉛直方向の濃度分布に適用することにより求めた。試験エリア内では透水性の異なる地層が確認され、透水性の違いが、分散長に及ぼす影響について報告した。また、推定された縦方向及び横方向分散長を40mまでの移行距離との相関についても議論した。

論文

放射線管理業務への人工知能(AI)適用,I; UTI-LISP言語による放射性物質等運搬時のエキスパートシステムの開発

木村 義隆*; 長谷川 圭佑; 池沢 芳夫

保健物理, 25, p.11 - 17, 1990/00

近年、科学の様々な分野で解釈・判断業務を支援するための人工知能(AI)が適用されている。放射線管理業務へAIを適用する第一段階として放射性物質等運搬時の輸送区分、容器等の判断を支援するエキスパートシステムを開発した。システムは、ルール化した法令等に記載されている運搬手続きに従い、運搬する核種、数量、性状、輸送方法等のユーザー入力情報をもとに前向き推論法で運搬物の輸送区分、容器、標識および枚数を解釈・判断する機能を有している。本システムの開発により、放射性物質等搬出時の解釈・判断事項の合理化、均一化および信頼性の向上が図られ、AI適用の有効性を確認することができた。

報告書

Progress report on safety research of high-level waste management for the period April 1988 to March 1989

中村 治人; 村岡 進

JAERI-M 89-192, 74 Pages, 1989/11

JAERI-M-89-192.pdf:1.87MB

日本原子力研究所の高レベル廃棄物処理処分研究室及びWASTEF管理室で昭和63年度に実施した高レベル廃棄物処理処分に関する研究をまとめたものである。そのトピックスは地層環境における長半減期核種の長期的化学挙動に関する次の研究である。1)水に晒されたガラスの変質層についての鉱物学的研究を研究室での実験及び天然のガラスの調査により実施した。また、Pu及びNpの浸出実験を実施した。2)放射性核種の固定に関する長期的反応過程のモデル化の研究のために分光学的手法を適用し、天然物を使って研究した。

報告書

An importance quantification technique in uncertainty analysis for computer models

石神 努; 本間 俊充

JAERI-M 89-111, 27 Pages, 1989/09

JAERI-M-89-111.pdf:0.68MB

計算モデルの入力値に不確実さが含まれているとき、その出力値(計算結果)は不確実さを有する。出力値の不確実さに寄与する入力変数を識別するための重要度評価について、新しい計算手法を開発した。同手法は、HoraおよびImanの提案した不確実さ減少の概念に基づいた重要度の尺度を、元の計算モデルに基づきモンテカルロ法あるいは改良型モンテカルロ法を用いて計算するものである。同手法ならびに従来の回帰分析法を、線量予測用計算コード、TERFOC(Terrestrial Food Chain)およびPSA(Probabilistic Systems Assessment)、に適用し、これらの手法の有用性についての比較検討を行った。

報告書

DPRW(Discrete Parcel Random Walk)法による大気中濃度分布計算モデル

茅野 政道

JAERI-M 83-084, 36 Pages, 1983/06

JAERI-M-83-084.pdf:0.77MB

緊急時に原子力施設から大気中に放出される放射性雲の環境中での拡散状態を予測するモデルとして、DPRW(Discrete Parcel Random Walk)法の可能性を検討した。この手法は、放射性雲を粒子群で模擬し、雲の拡散を、この粒子のランダムウォークで表現するものである。この手法は扱いが簡単であり、地形等による複雑な拡散現象を扱うことから、緊急時のように短時間で精度のよい計算を要求される場合、有効と考えられる。モデルの検証のため、瞬時放出、連続放出の場合それぞれについて、単純な流れでテストを行った。解析解と比較の結果よく一致した。また昭和55年度に原研、東海研究所周辺で行われた拡散実験のシミュレーションを行い、実験結果と比較検討した。

口頭

Dense GNSS observation at an active shear zone in southern Kyushu, southwest Japan

渡部 豪; 浅森 浩一

no journal, , 

地層処分に係る地質環境の将来予測は外挿法を用いることが基本となるが、若い時代に活動が開始したと考えられる領域においては、その適用が限定されてしまう。したがって、数値シミュレーション等の演繹的な手法の構築も重要であると考えられる。本研究では、比較的若い時代に活動が開始したと考えられる南九州のせん断帯においてGNSS観測を実施し、詳細な地殻変動を推定した。2016年2月より現在までに取得した約三年間のデータを用いた解析の結果、このせん断帯では地表から深さ約15kmまでが固着してひずみを蓄積していること、それ以深では約14mm/yrの速度で左横ずれのすべりが生じていることが明らかになった。これらの結果は、数値シミュレーションを用いて将来の地殻変動を評価する場合に、その境界条件を与えるための情報として有用であると考えられる。

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