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論文

Quantitative estimation of exposure inhomogeneity in terms of eye lens and extremity monitoring for radiation workers in the nuclear industry

吉富 寛; 古渡 意彦; 萩原 雅之*; 長畔 誠司*; 中村 一*

Radiation Protection Dosimetry, 184(2), p.179 - 188, 2019/08

To manage the equivalent doses for radiation workers, exposure inhomogeneity is an important factor in the decision-making process related to protection measures and additional monitoring. Our previous study proposed the methodology to evaluate the inhomogeneity of exposure quantitatively. In this study, we applied proposed method to five different types of actual exposure situations in the nuclear industry. Two of them were conventionally characterized as homogeneous exposure, but the other three as inhomogeneous exposure. The evaluation of homogeneity exposure was conducted using Monte Carlo calculations with two simplified models, which were then verified with phantom experiments. Consequently, all of the evaluations reproduced the experimental results, implying that our proposed method would be applicable for actual work conditions in the nuclear industry. Furthermore, the two presumed homogeneous exposure situations were found to be rather inhomogeneous because of the contribution of positrons and the limited source region. The investigation also implies that obtaining the information on the most probable posture of the exposed worker, as well as the existence of the weekly penetrating radiation such as $${beta}^{pm}$$ ray as a main source of exposure would be the key for more precise estimation.

論文

Characteristics of commercially available CdZnTe detector as gamma-ray spectrometer under severe nuclear accident

谷村 嘉彦; 西野 翔; 吉富 寛; 古渡 意彦; 大石 哲也

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.134 - 138, 2019/01

福島第一原子力発電所事故のような原子力災害時においては、様々な放射性物質が環境中に放出され、線量を増加させることが考えられる。$$gamma$$線スペクトルを測定し、核種を同定することは外部被ばくと内部被ばくの両方に対する放射線防護上重要である。そこで、市販のCdZnTeスペクトロメータを選び、$$gamma$$線入射角度依存性と使用可能な線量率範囲をFRSの校正場で試験した。その結果、全体の85%をカバーできる$$pm$$135$$^{circ}$$において感度低下は15%以下であり、200$$mu$$Gy/h以下の空気カーマ率の場においてスペクトルが測定できることがわかった。

論文

Review of the performance of a car-borne survey system, KURAMA-II, used to measure the dose rate after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

津田 修一; 谷垣 実*; 吉田 忠義; 斎藤 公明

放射線, 44(3), p.109 - 118, 2018/11

東京電力福島第一原子力発電所事故後、環境中に拡散した放射性同位元素による線量率マッピングを迅速に作成するため、原子力機構は走行サーベイシステムKURAMAを用いた線量率測定を開始した。KURAMAは一般乗用車に多数搭載して、広範囲の空間線量率を詳細かつ短期間に把握することを目的として、京都大学原子炉実験所で開発されたシステムである。継続的な測定データの取得と並行して実施された改良によって、第2世代のKURAMA-IIでは更なる小型化、堅牢性の向上、データ送信の完全自動化等の機能が強化され、広域の詳細な線量率マッピングをより短期間で実施することが可能になった。本報告は、応用物理学会・分科会誌「放射線」の「アンフォールディングとG(E)関数」をテーマとした特集記事として、これまでに実施したKURAMA-IIの放射線特性に関する評価およびシミュレーション解析を総括して報告するものである。

論文

Development of a high-efficiency proton recoil telescope for D-T neutron fluence measurement

谷村 嘉彦; 吉澤 道夫

Radiation Protection Dosimetry, 180(1-4), p.417 - 421, 2018/08

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

放射線標準施設(FRS)に整備された14.8MeV単色中性子校正場の中性子フルエンスを測定するために、一組のラジエータ、$$Delta$$E検出器及びE検出器からなる高効率反跳陽子テレスコープ(PRT)を開発した。ラジエータには、2mmの厚いプラスチックシンチレーション検出器を採用することにより、検出効率を向上させるとともに、ラジエータ内での反跳陽子のエネルギー損失を補償可能とした。$$Delta$$E及びE検出器には、それぞれ150$$mu$$m及び3mmの有感層を持つシリコン半導体検出器を採用した。ラジエータ-E検出器間の距離を、50mm, 100mm及び150mmに変化させたときの検出効率を14,8MeV校正場での試験結果を基に評価した。検出効率は、距離の減少とともに、最大3.7$$times$$10$$^{-3}$$まで増加した。これは、通常のPRTよりも数桁高く、FRSの14.8MeV校正場での中性子フルエンス測定が数時間で可能な検出効率である。

論文

Correction factors for attenuation and scattering of the wall of a cylindrical ionization chamber in the 6-7 MeV high-energy photon reference field

古渡 意彦; Zutz, H.*; Hupe, O.*

Radiation Protection Dosimetry, 178(1), p.48 - 56, 2018/01

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

高エネルギー$$gamma$$線校正場における、基準空気カーマ率の直接測定においては、電離箱式空気カーマ率計の壁による入射$$gamma$$線の散乱及び吸収を考慮した補正係数を導入する必要がある。しかしながら、空気カーマ率決定法を提供する国際規格ISO4037-2では補正係数が提供されていない。そこで、EGS5を用いて計算シミュレーションにより補正係数を評価する手法を開発した。得られた補正係数は、ドイツ連邦物理工学研究所(PTB)及び原子力機構で実験的に検証され、その妥当性が検証された。

論文

Comprehensive study on the response of neutron dosimeters in various simulated workplace neutron calibration fields

西野 翔; 星 勝也; 辻村 憲雄; 古渡 意彦; 吉田 忠義

Proceedings of 14th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-14), Vol.3 (Internet), p.1258 - 1263, 2017/11

連続中性子場における線量計の応答特性を理解するために、日本原子力研究開発機構の放射線標準施設棟(FRS)及び計測機器校正施設(ICF)に整備された種々の作業環境模擬中性子校正場において、形状・検出方式の異なる4種類の中性子サーベイメータの特性試験を実施した。その結果、1MeV以下のエネルギー領域にのみ中性子フルエンス分布をもつ校正場においては、いずれのサーベイメータも、中性子線量を大きく過大または過小評価することが分かった。本発表では、場の中性子スペクトルと線量計応答の関係を示し、中性子線量計の校正のあり方について議論を行う。

論文

Assessment of equivalent dose of the lens of the eyes and the extremities to workers under nonhomogeneous exposure situation in nuclear and accelerator facilities by means of measurements using a phantom coupled with Monte Carlo simulation

吉富 寛; 萩原 雅之*; 古渡 意彦; 西野 翔; 佐波 俊哉*; 岩瀬 広*

Proceedings of 14th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-14), Vol.3 (Internet), p.1188 - 1195, 2017/11

放射線業務従事者の眼の水晶体や末端部の等価線量については、線量限度を超えていないことを確認するため、適切に評価される必要がある。さらに近年、眼の水晶体に係る線量限度引き下げがICRPにより勧告されたこと、高放射化物等の取り扱いによる末端部被ばくが懸念されることなどから、より妥当な評価が要求されている。これらの部位は体幹部から離れた位置にあることから、場の不均等性によって大きく影響を受けるが、原子力・学術分野で、その不均等性を判断するための仕組みが十分であるとは言えない。本研究では、計算と実験を組み合わせて、不均等性を判断する枠組みを提案した。新たに提案した不均等性を表す指標を数学ファントムを用いたモンテカルロ計算により求め、その妥当性をベンチマーク実験により検証した。さらに、線源条件などのパラメータを変化させたいくつかのケースについて不均等性を調べ、水晶体被ばくにおいて不均等性を判断する上で考慮すべき因子を明らかにした。一連の実験と計算により、本指標の有用性と信頼性を確認することができた。

論文

RI中性子線源

古渡 意彦

波紋, 27(3), p.109 - 112, 2017/08

中性子の発見以降、種々の放射性同位元素(RI)を用いる中性子線源が利用されてきた。RIを用いる中性子発生では、($$alpha$$,n)反応、($$gamma$$,n)反応及び核分裂反応が利用され、これらの核反応で生じた中性子を用いる。現在のところ、$$^{241}$$Am-Be線源及び$$^{252}$$Cf線源のみが市販で利用可能なRI中性子線源であり、線源ごとの個体差の少ない中性子放出、比較的長い半減期による中性子放出の安定性、及び中性子放出に伴う混在$$gamma$$線の割合が少ないことが特徴である。本稿においては、これらのRI中性子線源を用いる中性子標準の構築について述べ、中性子標準で不可欠となる、全中性子放出量及び中性子放出の角度依存の測定について概説する。

論文

$$^3$$He代替非破壊分析装置の開発; 迫り来る$$^3$$Heクライシスの解決を目指して

小泉 光生; 坂佐井 馨; 呉田 昌俊; 中村 仁宣

日本原子力学会誌, 58(11), p.642 - 646, 2016/11

核セキュリティ、保障措置分野では、核分裂に伴う中性子を検出する検認装置として$$^3$$He検出器を利用したものが広く利用されている。検出器に利用される$$^3$$Heガスは、主に米国におけるストックから供給されてきたが、2001年9月11日の同時多発テロ以後、大量の$$^3$$He中性子検知装置を米国内に配備したことから、在庫が減少し、供給が近い将来停止する状況になりつつあった。そうした中、2011年3月末の$$^3$$He代替中性子検出技術に関するワークショップにおけるIAEAの$$^3$$He代替非破壊分析装置開発の呼びかけに応じ、原子力機構においても、J-PARCセンターが開発したZnS/$$^{10}$$B$$_2$$O$$_3$$セラミックシンチレータをベースに$$^3$$He代替検出器の開発を行い、平成27年3月には、開発した中性子検出装器の性能試験及びそれを実装した核物質検認用非破壊分析(Non-Destructive Assay (NDA))装置の性能実証試験を実施した。本解説では、開発した検出器、代替NDA装置を紹介し、あわせて$$^3$$He問題の顛末を報告する。

論文

Influence of the irradiation systems on beta-ray calibration for dosemeters; Characteristics of the beta-ray irradiation systems at the Facility of Radiation Standards (FRS) in JAEA

吉富 寛; 古渡 意彦

保健物理, 51(3), p.160 - 166, 2016/09

With regard to the calibration of dosemeters with $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y source, influence of the difference of beta-ray irradiation systems on the calibration results has been investigated. Two different types of beta-ray irradiation systems installed at the Facility of Radiation Standards (FRS) in the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) were chosen for the comparison. $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y sources of each system showed different depth-dose profiles reflecting their source structure. The difference in depth-dose curves implied the calibration results would be affect in the case of a thick dosemeter in particular. In order to confirm the influence of the difference of depth-dose curves, optically stimulated luminescence ring type dosemeters were irradiated with both systems. The results showed the calibration factors were slightly different as predicted from the depth-dose curves.

論文

福島周辺の家屋の内外における$$gamma$$線スペクトルの評価

谷村 嘉彦; 富田 純平; 吉富 寛; 吉澤 道夫; 箱崎 亮三*; 高橋 荘平*

保健物理, 51(3), p.141 - 146, 2016/09

南相馬市の家屋内外における光子線スペクトルをNaI(Tl)検出器を用いて測定した。光子のエネルギーに応じて、(1)低エネルギー光子を含む散乱線、(2)$$^{134}$$Csまたは$$^{137}$$Csからの直接線及び(3)その他の光子の3グループに分けて、直接線と散乱線の周辺線量当量H$$^*$$(10)の比を評価した。H$$^*$$(10)の比は、屋外と比べて屋内の方が高く、散乱線の寄与率は屋内において50$$%$$以上になることがわかった。散乱線のH$$^*$$(10)平均エネルギーは屋内、屋外ともに約0.25MeVであった。これらのデータは外部被ばく防護のための遮蔽の最適化において、有益なデータとなる。

論文

Development of the graphite-moderated neutron calibration fields using $$^{241}$$Am-Be sources in JAEA-FRS

西野 翔; 谷村 嘉彦; 江幡 芳昭*; 吉澤 道夫

Journal of Radiation Protection and Research, 41(3), p.211 - 215, 2016/09

原子力機構・放射線標準施設に、$$^{241}$$Am-Be線源と黒鉛減速材を用いた減速中性子校正場新しく構築した。数値計算及び測定による中性子スペクトルの評価結果をもとに、校正場の基準量(平均エネルギー、線量当量率)を決定し、中性子サーベイメータ等の校正を対象として、校正場の利用を開始した。本発表では、本校正場の特性を紹介するとともに、個人線量計校正への適用性について検討した結果を報告する。

論文

Influence of different types of phantoms on the calibration of dosemeters for eye lens dosimetry

吉富 寛; 古渡 意彦

Radiation Protection Dosimetry, 170(1-4), p.199 - 203, 2016/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Environmental Sciences)

内部に水を満たしたアクリル製の円筒型及び直方体ファントムは、眼の水晶体線量計測用に使用される個人線量計校正用のファントムとして、国際文書で推奨されている。本研究では、校正時にこれらのファントムを使用する妥当性を、計算シミュレーションとOSL及びガラス線量計を使用した実験によって検証した。計算シミュレーションでは、PHITSコードに人体を詳細に模擬したボクセルファントムを取り込み、正面からエネルギーを変化させて$$gamma$$線を照射した際の、ファントム上に取り付けた線量計への人体ファントムからの後方散乱による線量寄与分を評価した。同時に、線量計校正での使用が推奨されるアクリル製の円筒型及び直方体ファントムについても同様の計算を行い、ファントムからの線量寄与分について比較した。特に、入射$$gamma$$線エネルギーが50から100keVの場合、頭頸部を模擬する円筒型ファントムで得られた後方散乱寄与分がボクセルファントムで得られた結果に対し、10%程度高く見積もることが分かった。電子についても同様の評価を行ったが、顕著な違いがみられなかった。

論文

Characteristics of beta reference radiation fields at the Facility of Radiation Standards (FRS), JAEA for their practical applications in beta dosimetry

吉富 寛; 古渡 意彦; 鈴木 隆

Proceedings of 4th Asian and Oceanic Congress on Radiation Protection (AOCRP-4) (CD-ROM), 4 Pages, 2015/07

原子力機構放射線標準施設では、2種類の$$beta$$線照射システム(BSS2及びJBS)により構築された$$beta$$線標準場を用いて線量計の校正に供している。2つの$$beta$$線照射システムは、線源や線源膜の厚さ、ビームフラッタニングフィルタの有無などが異なっていることから、同一の線源核種によって作られる$$beta$$線標準場であっても線質が異なり、線量計の校正に影響を及ぼす可能性がある。そこで、$$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y及び$$^{147}$$Pm標準場について、組織吸収線量率やその組織中深度分布、スペクトル形状の比較を行い、その差異が校正に与える影響について調べた。測定や計算手法の妥当性は、既によく研究がされているBSS2での結果から確認した。その結果、$$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y標準場については、400mg/cm$$^2$$を超える厚みのある線量計や高原子番号の線量計において、$$^{147}$$Pmについては、薄型の生体等価な線量計においても校正結果に影響を与える可能性があることが明らかになった。

論文

Diffraction of $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV by a flat Si crystal

松葉 俊哉*; 早川 岳人; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; Angell, C.; 藤原 守; 羽島 良一

Japanese Journal of Applied Physics, 54(5), p.052203_1 - 052203_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

Diffraction of $$gamma$$-rays by a flat Si crystal has been demonstrated using a high flux $$^{60}$$Co source with an intensity of 2.3 TBq. The diffraction intensities of the $$gamma$$-rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV have been measured as a function of the rotation angle of the crystal. Three peaks corresponding to the Si(440) and Si(220) diffractions for 1.17 MeV and the Si(440) diffraction for 1.33 MeV have been measured. The heights and shapes of these three peaks are well reproduced by taking into account Bragg's law and the experimental geometry.

論文

Measurement of air kerma rates for 6- to 7-MeV high-energy $$gamma$$-ray field by ionisation chamber and build-up plate

古渡 意彦; 谷村 嘉彦; 堤 正博

Radiation Protection Dosimetry, 162(4), p.446 - 458, 2014/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Environmental Sciences)

原子力機構原子力科学研究所放射線標準施設(FRS)では、ファンデグラーフ加速器を用いた高エネルギー$$gamma$$線校正場の構築を目指している。本校正場は、特にBWR周辺で見られる6MeV程度の高いエネルギーを有する$$gamma$$線の正確な測定のために必須である。本校正場では、加速器を用いた$$^{19}$$F(p,$$alpha$$$$gamma$$)$$^{16}$$O反応を利用して6-7MeVの$$gamma$$線を発生させ、$$gamma$$線校正場を構築する。しかしながら、$$gamma$$線エネルギーが非常に高いため、空洞原理に基づく電離箱式空気カーマ計による空気カーマ率の測定ができない。そこで、本研究ではアクリル製ビルドアップ板を加速器ターゲットと検出器の間に設置し、照射距離200cmでの2次電子平衡が成立する最適なサイズ及び位置を計算シミュレーションで求めた。計算シミュレーションで得られた条件で、電離箱とアクリル製ビルドアップ板を用いた空気カーマ率測定を行い、NaI(Tl)検出器及びG(E)関数法を組合せた手法で得られた空気カーマ率との比較を行った。

論文

Photon dose mixed in monoenergetic neutron calibration fields using $$^7$$Li(p,n)$$^7$$Be reaction

谷村 嘉彦; 堤 正博; 吉澤 道夫

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.149 - 152, 2014/10

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

放射線標準施設では、静電加速器を利用した単色中性子校正場を、8keVから19MeVのエネルギー範囲で開発している。このうち、144, 250, 565keV校正場では、LiFターゲットに陽子を入射して引き起こされる$$^7$$Li(p,n)$$^7$$Be反応を利用して単色中性子を発生させている。ところが、これ以外の反応で発生した光子が、校正に影響を与える可能性があるため、この線量を評価する必要がある。そこで、中性子とターゲット・室内構造物との核反応で発生する光子をMCNP-ANTコードで計算した。そして、単色中性子に対する周辺線量当量H*(10)の比を評価した。

論文

Development of portable long counter with two different moderator materials

谷村 嘉彦; 堤 正博; 吉澤 道夫

Radiation Protection Dosimetry, 161(1-4), p.144 - 148, 2014/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.53(Environmental Sciences)

ロングカウンタ(LC)は、広いエネルギー範囲で中性子フルエンスに対する応答が平坦であるため、フルエンスモニタとして広く用いられている。通常のLCは重量が50kg程度あり、異なる場所に移動させるのが大変である。そこで、重量15kgの可搬型LCを開発した。可搬型LCは、$$^3$$He又はBF$$_3$$計数管と円筒型減速材を組合せた構造である。通常のLCは、低エネルギー中性子感度向上用に減速材の入射面に穴を空けているが、可搬型LCでは小型化を図ったため、そのスペースがない。そこで、ポリエチレン減速材の一部を低水素密度で減速能力が低いポリスチレンに置き換えることにより、入射面の穴と同様の効果を持たせて、低エネルギー中性子の感度を向上させた。これにより数eVから数MeVの間で平坦な応答を実現した。

論文

Mono-energetic neutron fields using 4 MV pelletron accelerator at FRS/JAEA

谷村 嘉彦; 古渡 意彦; 吉富 寛; 西野 翔; 吉澤 道夫

IAEA-TECDOC-1743, Annex (CD-ROM), p.133 - 138, 2014/07

原子力機構の放射線標準施設棟では、4MVペレトロン加速器を利用して、8keVから19MeVまでのエネルギー領域の単色中性子校正場を開発した。単色中性子は、陽子又は重陽子を加速して、ターゲット(スカンジウム,フッ化リチウム,チタン吸蔵トリチウム及び重水素ガス)に照射することにより発生させる。高圧ターミナルに設置されたパルス化装置により、加速粒子のパルス化が可能で、最小2nsのパルス中性子を発生できる。中性子フルエンスは、ボナー球測定器,リチウムガラス検出器、ポリエチレンコンバータ付き半導体検出器、BC501A有機液体シンチレーション検出器などを用いて評価した。当該校正場は、発生できる中性子フルエンス率が小さいため、放射化法を利用した核反応断面積の取得には不向きであるが、即発$$gamma$$線などを利用した測定には有効である。

論文

Practice for reducing contamination of controlled area under the influence of Fukushima nuclear accident

吉富 寛; 立部 洋介; 川井 啓一; 古渡 意彦

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.81 - 84, 2014/04

原子力機構放射線標準施設(FRS)は、線量計等の校正を行う施設である。FRSは福島第一原子力発電所から120kmに位置しており、2011年3月の福島第一原子力発電所事故で放出された放射性物質によって、建屋周辺から内部の管理区域に至るまで広範囲に汚染された。事故から1か月後のFRS管理区域内の汚染レベルは、最大で3.8Bq/cm$$^2$$であり、汚染核種は、$$^{137}$$Cs, $$^{134}$$Cs, $$^{131}$$I, $$^{132}$$Te、及び$$^{132}$$Iであった。広範囲に汚染された環境下において管理区域内にもたらされる汚染については、これまでのところ、あまり知見がない。一方で、FRSでは被校正器への放射性物質の付着等によって、校正業務に影響を及ぼすことが懸念され、管理区域の汚染低減化は必須であった。汚染低減の取り組みの中で、(1)蒸気や水拭きによる除染、(2)管理区域への土埃の侵入阻止、が有効であることがわかった。結果として、管理区域内の汚染による表面密度は、外部と比較して数十分の1に低減することができた。

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