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論文

Feasibility study of the one-dimensional radiation distribution sensing method using an optical fiber sensor based on wavelength spectrum unfolding

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042002_1 - 042002_7, 2021/10

福島第一原子力発電所原子炉建物内の高線量率環境での線源分布測定への応用を目指し、波長スペクトルのアンフォールディング処理に基づく光ファイバーを用いた新しい一次元放射線分布測定法を開発した。開発した手法は光ファイバー内を伝搬する光の減衰量が波長依存であることを利用して、光ファイバー端から出力された波長スペクトルをアンフォールディングすることにより、光ファイバーへの放射線の入射位置を逆推定するというものである。この手法は光強度の積分値を利用するため、パルスカウンティングを行う放射線検出器を使用した場合に高線量率環境下で発生する計数損失や信号パイルアップの問題を回避することができる。本研究では紫外光源と90Sr/90Y放射線源を用いた基礎実験を行い、線源位置検出の基本特性を確認した。

論文

Evaluation of a one-dimensional position-sensitive quartz optical fiber sensor based on the time-of-flight method for high radiation dose rate applications

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 996, p.165151_1 - 165151_8, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Instruments & Instrumentation)

福島第一原子力発電所建屋内における放射線分布測定を目的として、小口径石英光ファイバーの一次元位置敏感型センサーとしての基礎評価を行った。本センサーは光ファイバーと放射線の相互作用により発生するチェレンコフ光の飛行時間情報から放射線の入射位置を決定する。プラスチックシンチレーション光ファイバーを用いた従来のセンサーと比較して、石英光ファイバーは位置分解能がより優れることが分かった。これは、チェレンコフ光の発光寿命が短いことによりタイミング特性が向上したためと考えられた。加えて、本センサーの高放射線環境下での動作特性について、20mSv/hまでの出力線形性及び積算1kGyまでの耐放射線特性を評価した。

報告書

一次元光ファイバ放射線センサを用いた原子炉建屋内放射線源分布計測(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 名古屋大学*

JAEA-Review 2020-063, 44 Pages, 2021/01

JAEA-Review-2020-063.pdf:2.55MB

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、令和元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、「一次元光ファイバ放射線センサを用いた原子炉建屋内放射線源分布計測」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。福島第一原子力発電所の廃炉を進めるにあたり把握する必要がある建屋内作業環境の放射線源の位置分布を測定するセンサとして、最も確実に汚染源の位置分布の把握を行うことができる密着型で、かつ「点」ではなく「線」に沿った放射線源分布が把握できる一次元光ファイバ放射線センサの開発を行う。従来方式の飛行時間型光ファイバ放射線センサの高度化に加え、光の波長成分に着目した全く新しい方式の光ファイバ放射線センサの開発・実用化を進める。

論文

New method for visualizing the dose rate distribution around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant using artificial neural networks

佐々木 美雪; 眞田 幸尚; Katengeza, E. W.*; 山本 章夫*

Scientific Reports (Internet), 11, p.1857_1 - 1857_11, 2021/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Multidisciplinary Sciences)

本研究では、上空からの放射線測定値を人工ニューラルネットワークを使用して地上1mの空間線量率分布へ可視化する方法を提案した。本手法は、無人航空機による福島第一原子力発電所周辺で行われた上空からの放射線モニタリングのデータを使用した。ネットワークを構築するためのトレーニングデータとして、過去に取得した多数の調査データを活用した。人工ニューラルネットワーク換算値の信頼性は、地上調査データと比較して評価した。人工ニューラルネットワークの換算によって作成された空間線量率分布は、従来の方法と比較してより地上測定値に近い値を算出した

論文

Characteristics in trace elements compositions of tephras (B-Tm and To-a) for identification tools

奈良 郁子*; 横山 立憲; 山崎 慎一*; 南 雅代*; 淺原 良浩*; 渡邊 隆広; 山田 和芳*; 土屋 範芳*; 安田 喜憲*

Geochemical Journal, 55(3), p.117 - 133, 2021/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Geochemistry & Geophysics)

白頭山噴火年代は西暦946年であることが広く認められている。噴火で分散した白頭山-苫小牧(B-Tm)テフラは、精確な年代を示す鍵層となる。従来は、このテフラを同定するため、火山ガラス片の屈折率と主成分元素組成が使われていた。しかし、希土類元素に着目した微量元素分析やテフラ層の全堆積物に対する微量元素分析はこれまでほとんど報告例がない。本論文では、東北地方の小河原湖の堆積物コアから採取したB-Tmテフラ及び十和田カルデラ(To-a)テフラについて、火山ガラス片と全堆積物の主要元素及び微量元素分析結果を示す。主要元素及び微量元素の深度プロファイルでは、B-Tmテフラ層においてK$$_{2}$$Oと微量元素の増加が確認されたが、To-aテフラ層においては、これらの元素の増加は確認されなかった。B-Tmテフラ層で検出された高濃度の微量元素は全堆積物だけではなく、ガラス片にも確認された。B-Tmテフラ層のガラス片にみられる元素(特に希土類元素)の組成パターンは、他の日本のテフラガラスとは明らかに異なる。ガラス片と全堆積物の微量元素組成は、B-Tmテフラと他の日本のテフラを区別する上で、有用な指標となると考えられる。

論文

Suppression of decay widths in singly heavy baryons induced by the $$U_A(1)$$ anomaly

川上 洋平*; 原田 正康*; 岡 眞; 鈴木 渓

Physical Review D, 102(11), p.114004_1 - 114004_9, 2020/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.96(Astronomy & Astrophysics)

ダイクォーク描像をもとに作られたカイラル有効理論に基づいて、ヘビークォークを1個含むバリオン励起状態の崩壊幅を計算した。その結果、軸性U(1)対称性をあらわに破るアノーマリーの効果が、崩壊の結合定数を大きく減らすため、幅が10倍程度抑制されることを発見した。

論文

Development of one-dimensional optical fiber type radiation distribution sensing method based on wavelength spectrum unfolding

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫

Proceedings of International Youth Nuclear Congress 2020 (IYNC 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/05

For the application in the measurement of the high dose rate hot spots inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station buildings, we propose a wavelength-resolved type one-dimensional radiation distribution sensing method using plastic scintillating fiber (PSF). The proposing method estimates the incident position of radiation to the PSF by the unfolding of the wavelength spectrum output from the fiber edge using the fact that the attenuation length of scintillating light depends on the wavelength. By measuring the response function in advance, which defined as the wavelength spectrum measured at the fiber edge by the spectrometer with every transmission distance, the spectrum which can obtain when measured a certain radiation distribution can be expressed as the convolution of the response function. This method can avoid the problem of chance coincidence effect and signal pile-up, which occurs in the radiation detector with pulse counting mode under high dose rate field because this method measures the integrated light intensity. Through basic experiment using the ultraviolet irradiation source and $$^{90}$$Sr point source, basic properties of inverse estimation of irradiated position were confirmed, which showed that source position was reasonably estimated using the response function which obtained by the ultraviolet irradiation source in advance.

論文

Controlled growth of boron-doped epitaxial graphene by thermal decomposition of a B$$_{4}$$C thin film

乗松 航*; 松田 啓太*; 寺澤 知潮; 高田 奈央*; 増森 淳史*; 伊藤 圭太*; 小田 晃司*; 伊藤 孝寛*; 遠藤 彰*; 舟橋 良次*; et al.

Nanotechnology, 31(14), p.145711_1 - 145711_7, 2020/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:62.13(Nanoscience & Nanotechnology)

炭化珪素(SiC)基板上にエピタキシャル成長した炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)薄膜の熱分解によって、ホウ素をドープしたエピタキシャルグラフェンが成長することを示した。SiC上のB$$_{4}$$CとB$$_{4}$$C上のグラフェンの界面は、一定の方位関係を持ち、ダングリングボンドのない安定した構造を局所的に持っていた。B$$_{4}$$Cの最初の炭素層はバッファー層として機能し、その上にグラフェンが積層していた。B$$_{4}$$C上のグラフェンは、ホウ素が高濃度にドープされており、正孔濃度は2$$times$$10$$^{13}$$ - 2$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$の広い範囲で制御できた。高濃度にホウ素をドープしたグラフェンはスピングラス挙動を示し、これはスピンフラストレーションシステムにおける局所的な反強磁性秩序の存在を示唆している。炭化物の熱分解は、さまざまな用途向けの新しいの機能エピタキシャルグラフェンをウェーハスケールで得るための技術であると期待できる。

論文

Chiral effective theory of diquarks and the $$U_A(1)$$ anomaly

原田 正康*; Liu, Y.-R.*; 岡 眞; 鈴木 渓

Physical Review D, 101(5), p.054038_1 - 054038_11, 2020/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:81.48(Astronomy & Astrophysics)

カイラル対称性に基づく有効理論を用いて、ダイクォークおよびそれを含むヘビーバリオンの質量や構造の解析を行った。特に、有効理論における軸性$$U_A(1)$$アノーマリーの効果について新しい知見を得た。

論文

Segmental motions of proteins under non-native states evaluated using quasielastic neutron scattering

藤原 悟*; 松尾 龍人*; 杉本 泰伸*; 柴田 薫

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 10(23), p.7505 - 7509, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Physical)

無秩序なポリペプチド鎖のダイナミクスの特性評価は、本質的に無秩序状態なタンパク質およびフォールディングプロセスに関連する非ネイティブ状態下のタンパク質の挙動を解明するために必要である。本研究では、小角X線散乱測定データと動的光散乱測定データと組み合わせて準弾性中性子散乱測定データから、タンパク質のセグメント運動と分子全体の拡散および局所側鎖運動を評価する方法を独自に開発した。そしてこの方法を、非フォールディング状態およびメルトグロビュール(MG)状態のタンパク質RNase Aに適用し、セグメント運動から生じる拡散係数を評価し、非フォールディング状態とMG状態で異なる値をとることを明らかにした。またこの方法で得られた値は、蛍光現象を用いた別の測定技術を使用して得られた値と一致していることも確認できた。これらの研究成果は、この方法の、さまざまな無秩序状態でのタンパク質の挙動を特徴付ける実行可能性だけでなく、有用性も示している。

論文

Application of the forest shielding factor to the maximum-likelihood expectation maximization method for airborne radiation monitoring

佐々木 美雪; 眞田 幸尚; 山本 章夫*

Radiation Protection Dosimetry, 184(3-4), p.400 - 404, 2019/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.18(Environmental Sciences)

無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線モニタリング(ARM)は、広範囲の放射線分布を把握するのに有効な手法である。ARM解析法の精度を向上させるために、逆問題解析の一種であるMaximum-Likelihood-Expectation-Maxisation (ML-EM)法の適用について検討している。ML-EM法による換算の精度は、検出器効率, 減衰率, 遮蔽係数などのパラメータに依存する。特に樹木による遮蔽係数の取得は、森林における放射性セシウムの評価において重要である。本研究では、無人ヘリコプターを用いた森林上空における実測データを用いて、ARMにおける森林の遮蔽係数評価を行った。

論文

Dynamic properties of human $$alpha$$-synuclein related to propensity to amyloid fibril formation

藤原 悟*; 河野 史明*; 松尾 龍人*; 杉本 泰伸*; 松本 友治*; 成田 哲博*; 柴田 薫

Journal of Molecular Biology, 431(17), p.3229 - 3245, 2019/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.99(Biochemistry & Molecular Biology)

パーキンソン病発症には、脳細胞中の「$$alpha$$-シヌクレイン」というタンパク質が線維状に集合した状態(「アミロイド線維」と呼ばれる)となることが関係すると考えられており、どのようなメカニズムでこのアミロイド線維が形成されるのかに強い関心が寄せられている。そこで研究チームは、タンパク質分子の「動き」に着目し、アミロイド線維のできやすさが様々に異なった条件でのタンパク質の動きを、J-PARCの中性子準弾性散乱装置を用いて調べた。その結果、タンパク質分子の動きの違いによりアミロイド線維のできやすさが変わること、特にアミロイド線維ができるためには、タンパク質同士が集合しやすくなるような特定の動きが必要なことを明らかにした。

論文

Turbulence intensity profile in high Reynolds number pipe flow

和田 裕貴; 古市 紀之*; 草野 英祐*; 辻 義之*

Proceedings of 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP-11) (Internet), 6 Pages, 2019/07

高レイノルズ数壁乱流における外層の乱流強度分布は対数関係を示すことが知られている。また、円管を除く境界層・チャネル乱流では内層の乱流強度のピーク値がレイノルズ数に依存して増加することが報告されているが、円管におけるそれらの傾向については実験データが乏しいことから未だに明らかになっていない。本発表では、高レイノルズ数円管乱流においてLDVにより取得した乱流強度分布をLDVの計測体積による空間分解能の影響を補正した結果を用い、内層の乱流強度のピーク値のレイノルズ数依存性について検討した結果を報告する。また、外層の対数関係についても先行研究結果との比較を行った結果を報告する。

論文

Longitudinal strain of epitaxial graphene monolayers on SiC substrates evaluated by $$z$$-polarization Raman microscopy

齊藤 結花*; 常磐 拳志郎*; 近藤 崇博*; Bao, J.*; 寺澤 知潮; 乗松 航*; 楠 美智子*

AIP Advances (Internet), 9(6), p.065314_1 - 065314_6, 2019/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Nanoscience & Nanotechnology)

Longitudinal strains in epitaxial monolayer graphene (EMG) grown on SiC substrates were evaluated by $$z$$-polarization Raman microscopy. Due to the covalent bonds formed at the interface between graphene and the substrate, strong compressive strains were loaded on the EMG, which were sensitively detected by Raman spectroscopy. Our polarization Raman microscope was specially designed for evaluating the longitudinal ($$z$$-polarization) strain, as well as the lateral ($$xy$$-polarization). $$Z$$-polarization Raman microscopy revealed the relationship between the fluctuation of the local strains and the sample morphology in the SiC-graphene through submicron spatial resolution mapping. The amount of strain estimated through Raman shift and its spatial inhomogeneity have critical influence on the mobility of electrons, which are essential for future device applications of EMG.

論文

Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 松元 崇弘*; 米徳 大輔*; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.67_1 - 67_9, 2019/06

 被引用回数:17 パーセンタイル:89.27(Physics, Multidisciplinary)

Two types of high-energy events have been detected from thunderstorms. One is "terrestrial gamma-ray flashes" (TGFs), sub-millisecond emissions coinciding with lightning discharges. The other is minute-lasting "gamma-ray glows". Although both phenomena are thought to originate from relativistic runaway electron avalanches in strong electric fields, the connection between them is not well understood. Here we report unequivocal simultaneous detection of a gamma-ray glow termination and a downward TGF, observed from the ground. During a winter thunderstorm in Japan on 9 January 2018, our detectors caught a gamma-ray glow, which moved for $$/sim$$ 100 s with ambient wind, and then abruptly ceased with a lightning discharge. Simultaneously, the detectors observed photonuclear reactions triggered by a downward TGF, whose radio pulse was located within $$sim$$ 1 km from where the glow ceased. It is suggested that the highly-electrified region producing the glow was related to the initiation of the downward TGF.

論文

A Correction method based on probability density function and measurement volume for turbulence intensity profile measured by LDV in turbulent pipe flow

和田 裕貴; 古市 紀之*; 草野 英祐*; 辻 義之*

Proceedings of 15th International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2018) (USB Flash Drive), p.778 - 779, 2018/11

壁乱流における壁面近傍のLDV計測では相対的に測定体積が増大することにより乱流強度が過大評価されることが知られている。本発表では過大評価された測定値から真の乱流強度分布を推定する方法を提案する。円管乱流実験においてLDVでの測定位置を調整することにより相対的な測定体積を変化させて計測した乱流強度分布を用いて本補正法の妥当性について検証する。

論文

Further experiments for mean velocity profile of pipe flow at high Reynolds number

古市 紀之*; 寺尾 吉哉*; 和田 裕貴; 辻 義之*

Physics of Fluids, 30(5), p.055101_1 - 055101_7, 2018/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.81(Mechanics)

This paper reports further experimental results obtained in high Reynolds number actual flow facility in Japan. The experiments were performed in a pipe flow with water, and the friction Reynolds number was varied up to $$Re_{tau}$$ = 5.3 $$times$$ 10$$^{4}$$. This high Reynolds number was achieved by using water as the working fluid and adopting a large-diameter pipe (387 mm) while controlling the flow rate and temperature with high accuracy and precision. The streamwise velocity was measured by laser Doppler velocimetry close to the wall, and the mean velocity profile, called log-law profile $$U^{+}$$ = (1/$$kappa$$) ln(y$$^{+}$$) + $$B$$, is especially focused. After careful verification of the mean velocity profiles in terms of the flow rate accuracy and an evaluation of the consistency of the present results with those from previously measurements in a smaller pipe (100 mm), it was found that the value of $$kappa$$ asymptotically approaches a constant value of $$kappa$$ = 0.384.

論文

Imaging of radiocesium dynamics in soybean by using a high-resolution gamma camera

尹 永根; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 112, 2016/02

Large areas of agricultural fields were contaminated with radiocesium ($$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs) in Japan by the accident of The Tokyo Electric Power Company Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011. Many agricultural studies, such as fertilizer management and plant breeding, are undertaken for reducing radiocesium uptake in crops or enhancing of uptake and transportation via phytoremediation. These studies examine the control of radiocesium transport into/within plant bodies from the viewpoint of plant physiology. Radiotracer imaging is one of the few methods that enable the observation of the movement of substances in a living plant, like a video camera, without sampling of the plant tissues. In this study, we performed the imaging of $$^{137}$$Cs uptake and transport from root to aerial part by using a new gamma camera in intact soybean plants because contamination of soybean by radiocesium has currently become a major problem in agriculture in Fukushima.

論文

Development of a gamma camera system for high-energy gamma photon for quantitative observation of $$^{137}$$Cs movement in a plant body

河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 94, 2016/02

We developed an original gamma camera system to image radiocesium in a plant. The gamma camera was designed for high-energy gamma photons from $$^{137}$$Cs radiocesium (662 keV). We performed tests to evaluate the position resolution and quantitative linearity of the gamma camera. The best spatial resolution of this gamma camera was determined to be 19.1 mm in full width at half maximum at the center of the field-of-view. And a result shows a quantitative linearity of the image data with a correlation of ${it r$^{2}$}$ = 0.9985 between the source activity and the count rate. We conclude the gamma camera system has sufficiently high capability to obtain quantitative and dynamic images of $$^{137}$$Cs movement in intact plants.

論文

Imaging of radiocesium uptake dynamics in a plant body by using a newly developed high-resolution gamma camera

河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀

Journal of Environmental Radioactivity, 151(Part 2), p.461 - 467, 2016/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:47.13(Environmental Sciences)

We developed a new gamma camera specifically for plant nutritional research and successfully performed live imaging of the uptake and partitioning of $$^{137}$$Cs in intact plants. The gamma camera was specially designed for high-energy $$gamma$$ photons from $$^{137}$$Cs (662 keV). To obtain reliable images, a pinhole collimator made of tungsten heavy alloy was used to reduce penetration and scattering of $$gamma$$ photons. The array block of the GAGG scintillator was coupled to a high-quantum efficiency position sensitive photomultiplier tube to obtain accurate images. The completed gamma camera had a sensitivity of 0.83 count s$$^{-1}$$ MBq$$^{-1}$$ for $$^{137}$$Cs, and a spatial resolution of 23.5 mm. We used this gamma camera to study soybean plants that were hydroponically grown and fed with 2.0 MBq of $$^{137}$$Cs for 6 days to visualize and investigate the transport dynamics in aerial plant parts. $$^{137}$$Cs gradually appeared in the shoot several hours after feeding, and then accumulated preferentially and intensively in growing pods and seeds; very little accumulation was observed in mature leaves. Our results also suggested that this gamma-camera method may serve as a practical analyzing tool for breeding crops and improving cultivation techniques resulting in low accumulation of radiocesium into the consumable parts of plants.

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