2015 Fiscal Year Research-status Report
ガンマ線共鳴反応による同位体識別のための核反応断面積の評価研究
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26420876
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
岩本 信之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (70391307)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核データ評価 / ガンマ線共鳴反応 / 非破壊検査 / 原子核共鳴蛍光散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核共鳴蛍光散乱を利用した同位体識別手法を検証するための基礎データとなる、応用上十分なエネルギー範囲をカバーしたガンマ線誘起核反応断面積データベースを開発し、これを同位体識別に有用な共鳴レベルの選別に利用するために、本年度は以下の研究を実施した。
使用済核燃料等に含まれるU-235、U-238、Pu-239等のアクチノイド核種やFe-56、NiやCa同位体等の構造材核種に対して、ガンマ線共鳴解析から得られた断面積の上限エネルギーよりも高いエネルギー領域の断面積を計算するために、ガンマ線と原子核との反応過程が組み込まれた核反応モデル計算コードCCONEを使用した。断面積を評価するための測定データは実験核反応データベースEXFORや文献から収集した。同じ核種に対して同じ反応断面積間に不整合がある場合には、文献等を基に測定データを補正し、評価に採用した。これらの測定データを、核反応モデルから得られた計算結果と比較検討することにより、ガンマ線入射エネルギーに対して最も妥当な断面積を導出した。また、巨大双極子共鳴（GDR）を記述するガンマ線強度関数が原子核のガンマ線吸収に大きな影響を与えるため、提案されている6種のガンマ線強度関数モデルを用いて測定データへの再現性を検証した。この検証を行うために、約40MeV以上においてGDRによるガンマ線吸収過程と競合する、準重陽子分解過程による寄与も考慮して評価を行った。その結果、ガンマ線強度関数モデルとして修正ローレンツ型モデルを採用することにした。この検証では、最大ガンマ線入射エネルギーを60MeVとしたので、断面積データの上限エネルギーもこれに合わせた。得られた結果を取りまとめ、日本原子力学会秋の大会及び2015年度核データ研究会にて成果発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
核物質管理の観点から同位体識別の対象となるアクチノイド核種やこれを保管する構造材の構成核種等に対して、ガンマ線共鳴解析で得られた断面積の上限エネルギー以上の断面積を核反応理論モデルで計算し、収集・評価した断面積測定実験の測定データと比較検討することで、ガンマ線入射エネルギーに対して最も妥当な断面積を導出した。また、巨大双極子共鳴による吸収を記述するガンマ線強度関数に対して、適切なモデルを採用するために、6種のガンマ線強度関数モデルを用いて測定データへの再現性を検証し、採用する強度関数モデルを決定した。ガンマ線強度関数の検証のために、エネルギー領域を60MeVまで拡張し、このエネルギーを断面積データの上限とすることでさらに応用性を向上させた。以上により、所期の計画を達成したと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
核共鳴蛍光散乱実験に関する情報を継続して収集し、新たな測定データがあれば、その核種に対して共鳴領域から60MeVまでの断面積評価を行うことで、出来る限り多くの核種を考慮した断面積データベースの構築を目指す。また、ガンマ線との共鳴反応の強さは原子核の励起レベルごとに異なるので、検査対象核種の共鳴断面積ピークが判別可能かどうか検証するために、本研究で構築したアクチノイド及び構造材核種の断面積データを使用して、組成を模擬した対象物に対するガンマ線輸送計算によるシミュレーションを実施する。対象物の組成は使用済核燃料等に関するインベントリ計算から得られたものを採用し、収納容器についてはSUSや鉛等のように材質を変えて検討する。これによりアクチノイド等の検査対象核種に関して、他の核種の断面積により遮へいされない、識別に有用な共鳴レベルをすべて抽出する。得られた結果を取りまとめ、成果発表を行う。以上、交付申請書に記載の研究実施計画通りに研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
平成27年度における物品購入において、当初想定していた金額より、安価で購入できたため、次年度使用額が生じることとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度には、計算により得られた大容量のデータ等を保存するために購入したバックアップ用装置のための交換用ハードディスクを購入する。また、不足している核セキュリティ及び非破壊検査関係図書の購入費用に充てる。加えて、研究成果の発表及び非破壊検査手法について最先端の状況を把握するために、関連学会や研究会へ参加するための旅費として計上する。
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