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廃炉国際共同研究センター; 東北大学*
JAEA-Review 2019-038, 57 Pages, 2020/03
JAEA-Review-2019-038.pdf:4.6MB
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「アルファダストの検出を目指した超高位置分解能イメージング装置の開発」について取りまとめたものである。本研究は、デブリ取り出し時に発生する
ダストの挙動解明をめざし、アルファ線を新規シンチレータで可視光に変え、レンズとSi-半導体カメラ(CMOSカメラ)による超高解像度(10
m以下)イメージングと、スペクトルのアンフォールディングによる核種判別を可能とするシステムを試作し、日本原子力研究開発機構のPu燃(ダストサンプラー)で実証試験を実施する。CMOSカメラの感度が高い発光波長をもち、かつ高発光のシンチレータの開発と高純度化、および、単結晶以外の形状での開発が鍵となる。
廃炉国際共同研究センター; 京都大学*
JAEA-Review 2019-036, 65 Pages, 2020/03
JAEA-Review-2019-036.pdf:4.46MB
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「ガンマ線画像スペクトル分光法による高放射線場環境の画像化による定量的放射能分布解析法」について取りまとめたものである。電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)は、前段にガス増幅型位置検出器を用いて電子の3次元飛跡を測定することにより、従来型のコンプトンカメラの分解能を大幅に向上する技術として、これまで宇宙観測用として開発し医療への応用も進めて来た。本研究では、医療用に開発したETCCをもとに、現場での操作性を重視した軽ETCCを試作し、フィールド試験により実用性を評価する。
有川 安信*; 池田 裕二郎; 清水 裕彦*; 花山 良平*; 近藤 治靖*; 黒澤 俊介*
レーザー研究, 46(11), p.634 - 640, 2018/11
小型中性子源は、中性子回折, 中性子共鳴分析, 中性子ラジオグラフィなど様々な診断手法として使われてきた。中性子検出器の開発はこれらの全ての応用に不可欠であるが、その技術は中性子エネルギーと測定の目的に強く依存している。本論文では、小型中性子源の利用促進に関連する中性子測定技術について解説する。低速中性子用の従来型検出器による一般的な中性子検出技術と共に、レーザー駆動小型中性子源に適用できる高時間分解能かつ高感度な高エネルギー中性子用検出器について述べる。
瀬谷 道夫; 小林 直樹; 直井 洋介; 羽島 良一; 曽山 和彦; 呉田 昌俊; 中村 仁宣; 原田 秀郎
Book of Abstracts, Presentations and Papers of Symposium on International Safeguards; Linking Strategy, Implementation and People (Internet), 8 Pages, 2015/03
原子力機構では、2011年度より次の3つのプログラムからなる先進核物質非破壊測定技術の基礎開発を実施している。(1)レーザー・コンプトン散乱
線(大強度単色線)を使う核共鳴蛍光NDA技術開発、(2)ZnS/B
O
セラミックシンチレータによる中性子検出技術開発、(3)中性子共鳴透過分析(NRTA)及び中性子共鳴捕獲分析(NRCA)による中性子濃度分析法(NRD)技術開発。これらのプログラムは2014年度に終了する予定であり、2015年2-3月に実証試験を行う予定である。
有田 廉*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; Empizo, M.*; 堀 達広*; 福田 一仁*; 南 佑輝*; 猿倉 信彦*; 圓山 桃子; et al.
Optical Materials, 36(12), p.2012 - 2015, 2014/10
被引用回数：5 パーセンタイル：63.02(Materials Science, Multidisciplinary)EUV励起によるZnO結晶の発光パターンのシングルショットイメージを計測した。EUVビームの集光点にZnOを置いたときの発光パターンのサイズは横5.0m、縦4.7mであり、これはEUVレーザーのスポットサイズ1m、発光観測用拡大光学系(シュワルツシルトミラーとレンズ)の分解能4mよりも大きい。我々はZnOの実効的な発光寿命からエキシトンの拡散長を見積もった。発光寿命は励起密度に依存してエキシトンーエキシトン衝突による消光により短くなっている。我々の結果からは、空間分解能を改善するためにより短寿命のZnOが望ましいことが示唆された。
瀬谷 道夫; 呉田 昌俊; 曽山 和彦; 中村 仁宣; 原田 秀郎; 羽島 良一
Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2014/07
原子力機構は保障措置及び核セキュリティのための、次の先進的な核物質非破壊測定の基礎技術開発プログラムを実施してきている。(1)ZnS/BOセラミックシンチレータによる
He代替中性子検知技術、(2)中性子共鳴透過分析(NRTA)及び中性子共鳴捕獲分析(NRCA)の組み合わせによる中性子共鳴濃度分析法、(3)レーザー・コンプトン散乱線(大強度単色線)利用核共鳴蛍光NDA(1)は、供給不足が懸念されるHeに代わるZnS/BOセラミックシンチレータ中性子検出器の開発であり、(2)は、粒子状溶融燃料などの測定対象物中の核物質同位体組成比測定NDA技術開発、(3)は、レーザー・コンプトン散乱により発生させたエネルギー可変の大強度の単色線により引き起こすPu/U同位体の核共鳴蛍光反応を利用するNDAのためのプログラムである。この論文ではこれらについて紹介する。
BO ceramic scintillator detector as an alternative to a He-gas-based detector for a plutonium canister assay system中村 龍也; 大図 章; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; 本田 克徳; 美留町 厚; 海老根 守澄; 山岸 秀志*; 高瀬 操; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.340 - 346, 2014/05
被引用回数：2 パーセンタイル：76.53(Instruments & Instrumentation)ヘリウム3ガス検出器の代替としてプルトニウム検認装置用に使用できるZnS/BOセラミックシンチレータ検出器を開発した。当該検出器はZnS/BOセラミックシンチレータを矩形状の光伝搬筐体内に対角配置しその両端に設置した光電子増倍管により中性子誘起の発光を収集するものでモジュラー構造を有する。有感面積30mm
250mmをもつプロトタイプ検出器を試作し、中性子感度21.7-23.4
0.1cps
nv(熱中性子)、線感度1.1-1.90.210
(
Cs)、計数均一性
6%、温度計数-0.240.05%/
C(20-50C)の性能を確認した。
(Ce) scintillation detector applications for environmental -ray measurements of low to high dose rates堤 正博; 谷村 嘉彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 557(2), p.554 - 560, 2006/02
被引用回数：12 パーセンタイル：32.18(Instruments & Instrumentation)環境線の線量率測定及びスペクトル測定への新しいLaCl(Ce)シンチレータの適用性について評価した。このシンチレータは、良好なエネルギー分解能及び速い減衰時間を持つため、特に高計数率場の線スペクトル測定に適している。本報告では、25.4mm25.4mmのLaCl(Ce)シンチレータの特性試験を行い、同サイズのNaI(Tl)シンチレータと比較した。得られたパルス波高スペクトルはG(E)関数により線量換算した。LaCl(Ce)は、結晶自身にある程度のバックグラウンド放射能を有するものの、そのバックグラウンドの寄与を差し引くことで低レベルから数mGy/hの高線量率に渡る線のスペクトル測定及び線量率測定が可能であることがわかった。平常時はもとより緊急時のモニタリングにとって有望なシンチレータである。
佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 山口 恭弘
Journal of Nuclear Science and Technology, 42(9), p.768 - 778, 2005/09
被引用回数：16 パーセンタイル：24.71(Nuclear Science & Technology)高エネルギー加速器施設の作業環境,環境中のバッグランドに存在する中性子,光子,ミューオンによる線量を高感度に測定できる線量測定システムDARWIN(Dose monitoring system Applicable to various Radiations with WIde energy raNges)を開発した。この測定システムは、検出器に液体有機シンチレータをLi-6含有ZnS(Ag)シンチレータで取り囲んだホスウィッチ型検出器を用い、各粒子に起因する信号を波形弁別により識別し、これに線量変換係数を乗じることでリアルタイムで線量を評価することができる。実験及び計算により、DARWINは、従来のモニタに比べ感度,適用粒子の多様性及び適用エネルギー範囲の点で優れた特性を有することを明らかにした。
線測定要素技術の開発堤 正博; 大石 哲也*; 山外 功太郎; 吉田 真
JAERI-Research 2004-021, 43 Pages, 2004/12
JAERI-Research-2004-021.pdf:8.55MB
微弱放射線モニタリング技術の開発の一環として、RI・研究所等廃棄物に対するクリアランス確認測定システムの設計及び開発を行った。本研究では、非破壊線測定技術を高度化することにより、200リットルドラム缶やコンテナ中に含まれる放射性核種を定量することをねらった。しかしながら、RI使用施設や研究所から発生する廃棄物では、原子炉施設からの廃棄物とは異なり、多種多様な核種が対象となる,また核種の存在比も一定ではない,偏在した放射能分布を想定しなければならないなど、解決すべき課題が多い。これらに対処するために、それぞれの課題ごとに機能向上を図った、3つの線測定装置(ユニット)を開発した。開発した測定ユニットは、(1)核種同定型検出ユニット,(2)位置情報型検出ユニット,(3)高効率型検出ユニットである。本報告書では、クリアランスレベル確認測定に向けた全体の設計方針及び開発した個々の線測定ユニットの設計とその性能について考察する。
Li+ZnS(Ag) sheet佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高橋 史明
Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.255 - 261, 2004/09
被引用回数：8 パーセンタイル：47.67(Environmental Sciences)高エネルギー加速器施設における適切な放射線管理を行うため、熱エネルギーから100MeVまで測定可能な中性子モニタ用検出器を開発した。この検出器は、円柱状のガラスセルに封入した液体シンチレータの外周にLi含有ZnS(Ag)シートを巻き付けた構造を持つ。幾つかの中性子場を用いて特性試験を行った結果、この検出器は、熱中性子及び数MeV以上の高エネルギー中性子による発光を弁別して測定できることが明らかになった。このことから、本検出器は、広帯域中性子モニタ用検出器として十分な性能を有することが確認できた。
松林 政仁; 片桐 政樹
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.389 - 393, 2004/08
被引用回数：2 パーセンタイル：80.99(Instruments & Instrumentation)1000フレーム/秒を超える撮像を可能とする高速度撮像中性子ラジオグラフィがJRR-3M中性子ラジオグラフィで可能となっている。J-PARCの核破砕中性子源ではJRR-3Mよりも高強度の中性子ビームが実験装置に供給されるものと期待される。この核破砕中性子ビームを用いてより時間分解能に優れた撮像系あるいは高計数率の中性子シンチレーション検出器を可能とするためには、蛍光寿命の短いシンチレータの開発が不可欠である。ZnS系のシンチレータではキラー物質の添加が発光強度を低下させる一方で、蛍光寿命を短縮する可能性を秘めている。キラー物質としてニッケルを用いたZnS(Ag)蛍光体について、中性子照射による蛍光寿命測定,アルファ線照射による発光スペクトル測定及び光透過率の測定を行い、中性子シンチレーション検出器用のシンチレータとして優れた特性を有していることを確認した。
遠藤 章; Kim, E.; 山口 恭弘; 佐藤 達彦; 吉澤 道夫; 田中 進; 中村 尚司; Rasolonjatovo, A. H. D.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.510 - 513, 2004/03
原研・大学プロジェクト共同研究「陽子加速器施設における放射線安全性に関する研究」において実施した、広帯域エネルギー対応中性子モニタ用検出器の開発について報告する。中性子スペクトル測定に用いられる有機液体シンチレータの発光量を、線量に換算するスペクトルを計算し、これを用いて数MeVから100MeVの中性子線量を評価する方法を開発した。また、液体シンチレータとLi-6ガラスシンチレータを組合せ、熱エネルギーから100MeVまでの中性子線量測定に適用可能な複合型検出器を開発した。開発した評価手法の妥当性及び検出器の特性を、TIARA等における照射試験によって確認した。その結果、開発した検出器は、中性子モニタ用検出器として利用可能であることを明らかにした。
グローブ破損調査グループ; バックエンド技術部
JAERI-Review 2002-017, 121 Pages, 2002/09
JAERI-Review-2002-017.pdf:13.36MB
2001年11月21日、東海研究所第1廃棄物処理棟の焼却処理設備で発生したグローブ破損について、グローブ破損調査グループはバックエンド技術部と協力して、焼却炉,灰取出装置等の状況,焼却した廃棄物の種類・性状,グローブの性能等にかかわる調査並びに背景的要因の調査を行い、破損原因の推定及び再発防止策の検討を行った。その結果、破損の原因は、液体シンチレーター廃液の固形化が不十分であったこと,グローブの保護カバーが耐圧性を有していなかったこと及び性能劣化していたグローブが使用されていたことであった。トラブルの再発を防ぐために、固形化状態の直接的な確認を実施すること,グローブの保護カバーを設置すること,グローブの管理を強化すること,手引等の見直し及び教育訓練を実施することとした。
Liガラスシンチレータを組み合わせた広帯域エネルギー対応中性子検出器Kim, E.; 遠藤 章; 山口 恭弘; 吉澤 道夫; 中村 尚司*; Rasolonjatovo, D. R. D.*
日本原子力学会和文論文誌, 1(3), p.317 - 319, 2002/09
大強度陽子加速器施設の主な被ばく源による中性子の線量評価は、放射線安全管理上重要である。現在、中性子モニタリングではレムカウンタがよく用いられているが、レムカウンタは10MeV以上の中性子に対しては、感度が著しく低下する。そのため、より広いエネルギー領域において十分な感度を持つ中性子モニタの開発は不可欠である。本研究では、Liガラスシンチレータと有機液体シンチレータを組みあわせ、低エネルギーから100MeVまで線量測定可能な中性子検出器を考案し、設計した。そして、製作した検出器の応答特性を評価したので、これについて報告する。
藤 健太郎; 片桐 政樹; 坂佐井 馨; 松林 政仁; 美留町 厚; 高橋 浩之*; 中澤 正治*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 485(3), p.571 - 575, 2002/09
被引用回数：2 パーセンタイル：79.85(Instruments & Instrumentation)次世代パルス中性子源を利用した中性子散乱研究に利用可能なシンチレータと波長シフトファイバを組み合わせた二次元中性子イメージング検出法の研究を進めている。本イメージング法は矩形シンチレータの4つの側面にそれぞれ波長シフトファイバを配置した構造の検出素子を用いている。入射する中性子の位置は、これら4本の波長シフトファイバから同時に蛍光が検出された場合入射位置とする方法により決定される。552mmtのLiガラスシンチレータを44のアレイとして配置した中性子イメージング検出素子を作製し基礎実験を行った。この結果、中性子検出効率が13%で、かつシンチレータ間のクロストロークが10%以下の位置精度で中性子イメージングが可能であることを確認した。
determination of neutron-rich isotope 
La with a total absorption detector柴田 理尋*; 進藤 晃成*; 谷口 秋洋*; 小島 康明*; 河出 清*; 市川 進一; 川瀬 洋一*
Journal of the Physical Society of Japan, 71(5), p.1401 - 1402, 2002/05
被引用回数：7 パーセンタイル：51.46(Physics, Multidisciplinary)
Uの中性子核分裂で生成する、半減期40.8秒のLaの
線最大エネルギーを2台のBGO結晶で構成された全吸収検出器で測定した。実験は、京都大学原子炉実験所に設置された質量分離器を用いて行った。検出器のエネルギー補正をQが正確に決定されている。
Rb,
Csで行った後、Laの測定を進めQを5.540.10MeVと決定した。決定した値は、Audiらの評価値ならびに質量公式(KUTY)の理論値5.56MeVと良い一致を示した。
Kim, E.; 遠藤 章; 山口 恭弘; 吉澤 道夫; 田中 進; 潮見 大志*; 中村 尚司*; Rasolonjatovo, D. R. D.*
JAERI-Tech 2002-041, 73 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-041.pdf:4.47MB
大強度高エネルギー陽子加速器施設においては、熱エネルギーから数100MeVまでのエネルギー成分を持つ中性子に対する線量評価が、作業者及び一般公衆の安全確保上極めて重要である。本研究では、有機液体シンチレータ,B入り有機液体シンチレータ,Liガラスシンチレータを用いて、熱エネルギーから100MeVまで線量評価可能な中性子モニタ用検出器を開発した。本研究の第一段階では、有機液体シンチレータにスペクトル荷重関数法(G関数法)を適用して、数MeV以上の中性子線量を測定する方法を開発し、この信頼性を数種類の中性子場において確認した。この方法をもとに、測定エネルギー範囲を熱中性子まで拡張するために、B(n, )
Li反応により熱中性子まで感度を持つBを含有させた有機液体シンチレータについて、応答関数及びG関数を求めて、線量測定特性を解析した。その結果、G関数により生成する粒子の発光による低エネルギー領域の中性子弁別が困難であることもわかった。そこでさらに、Li(n, )H反応により低エネルギー領域の中性子を測定するLiガラスシンチレータち有機液体シンチレータを組み合わせた検出器を考案した。そして、この目的のために新たに開発したSCINFUL-CGコード等を用いて、Liガラスシンチレータ,有機液体シンチレータの各々について、適切な応答特性が得られる検出器の形状を設計し、これに基づき検出器を製作した。製作した検出器の検出効率及び応答関数を計算及び実験により評価した。その結果、開発した検出器は、中性子モニタ用検出器として使用可能であることを実証した。
O moderator coupled with mercury target明午 伸一郎; 前川 藤夫; 春日井 好己; 中島 宏; 池田 裕二郎; 渡辺 昇; 猪野 隆*; 佐藤 節夫*; ASTE Collaboration
JAERI-Conf 2001-002, p.941 - 954, 2001/03
AGSを用いた国際共同実験として、鉛反射体付き水銀ターゲットシステムに水減速材を組み込み、水減速材から生じる中性子のスペクトルをカレントTOF法を用いて測定した。水銀ターゲットに1.9,12及び24GeV陽子を入射し、水減速材から漏洩する熱中性子のスペクトルをLi,Liガラスシンチレータを用いて測定した。ターゲットと減速材の位置に対する中性子束の変化に着目し、ターゲットを入射陽子軸方向に移動させて測定した。投入電力あたりの測定の積分強度は、入射エネルギーが高くなるとわずかに減少することが観測された。また、減速材の位置を15cmの範囲で変更しても、中性子強度は10%程度の範囲で大きな変化がないことがわかった。これは、実際のターゲットと減速材設計において減速材位置の自由度があることを示す。
坂根 仁*; 宇野 喜智; 前川 藤夫; 春日井 好己; 今野 力; 金子 純一; 池田 裕二郎
Reactor Dosimetry: Radiation Metrology and Assessment (ASTM STP 1398), p.375 - 382, 2001/00
原研FNSの14-MeV単色中性子源にコリメータ及び遮蔽体を設置し、14-MeV中性子ビームを利用可能にした。遮蔽体は鉄製プリコリメータ(厚さ50cm)及び鉄(120cm)、ポリエチレン(40cm)、カドミニウム(100cm)、鉛(20cm)からなるメインコリメータで構成されており、コリメータ径は2cmである。コリメータ出口における中性子ビーム特性をシンチレーション検出器やイメージングプレートにより実験的に、またMCNPコードによる計算で調べた結果、最大14-MeV中性子束は約210n/cm
/sであり、これと比較してビーム領域外では中性子束が4桁以上低いこと、及びビーム中の14-MeV中性子成分の割合は99.9%以上に達することが分かった。応用の一例として2次線生成断面積測定を行い、従来のパルス中性子に比べて2桁以上効率の良い測定が実現できた。また優れた近接性や低バックグラウンドが達成されていることが示され、今後の利用が期待される。
