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大強度加速器施設の気体中に生成される放射性核種の存在状態と挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K00560
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 放射線・化学物質影響科学
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

別所 光太郎  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 准教授 (10300675)

研究分担者 春日井 好己  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 J-PARCセンター, リーダー (40354724)
中根 佳弘  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 J-PARCセンター, リーダー (00354762)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード加速器 / 放射性核種 / 化学種 / 気相 / 挙動 / 放射線管理 / 放射線 / 粒子線 / 防災
研究成果の概要

大強度の加速器施設では、加速粒子線で照射される標的等に膨大な放射性核種が生成される。生成された放射性核種の一部は、加速器の運転中に固体や液体の標的材料物質から気相に移行することが明らかになっており、核種の挙動について調査した。
大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて、30GeV陽子で照射される金標的内に生成される多様な核種の一部が標的容器内のヘリウム気体に移行する過程と、3GeV陽子で照射される液体水銀標的内に生成されるトリチウムが液体水銀-気相-ステンレス製容器間で移行する過程を詳細に解析した。生成核種の気相への移行と気相中での挙動の特徴について、核種の存在形態を考慮して定量的に考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大強度の加速器施設では、機器の異常等により標的やその容器等が損傷した場合、多量の放射性核種が施設内や周辺環境に拡散する重大事故につながる可能性を有し、これらの事象発生を確実に防止することが安全確保上重要である。本研究では、加速器施設において各種気体中に生成される放射性核種の生成過程、存在状態、挙動について調査し、その特徴を議論した。得られた知見は、異常監視用放射線モニタの高度化、緊急時の核種拡散防止設備の検討等に有益な指針を与えるものである。また、固体や液体中に核反応で生成された放射性核種が気相に移行するメカニズムと時間スケール等の理解において、基礎科学的観点からも重要な知見である。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Analysis of Radionuclides in Helium Gas Circulating Through the Target Chamber at the J-PARC Hadron Experimental Facility2021

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Bessho, Masayuki Hagiwara, Hiroaki Watanabe, Koichi Nishikawa, Ruri Kurasaki, Ryotaro Muto, Yoshimi Kasugai, Kiwamu Saito, and Hirohito Yamazaki
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 33

    • DOI

      10.7566/jpscp.33.011143

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavior of Tritium Release from a Stainless Vessel of the Mercury Target as a Spallation Neutron Source2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Kasugai, Koichi Sato, Kazutoshi Takahashi, Yukihiro Miyamoto, Tetsuya Kai, Masahide Harada, Katsuhiro Haga, and Hiroshi Takada
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 33

    • DOI

      10.7566/jpscp.33.011144

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of radionuclides in helium gas circulating through the target chamber at the J-PARC Hadron Experimental Facility2020

    • 著者名/発表者名
      K. Bessho, M. Hagiwara, H. Watanabe, K. Nishikawa, R. Kurasaki, R. Muto, Y. Kasugai, K. Saito, H. Yamazaki
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monitoring System for the Gold Target by Radiation Detectors in Hadron Experimental Facility at J-PARC2017

    • 著者名/発表者名
      Muto R, Agari K, Aoki K, Bessho K, Hagiwara M, Hirose E, Ieiri M, Iwasaki R, Katoh Y, Kitagawa J, Minakawa M, Morino Y, Saito K, Sato Y, Sawada S, Shirakabe Y, Suzuki Y, Takahashi H, Tanaka K, Toyoda A, Watanabe H, Yamanoi Y
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 153 ページ: 07004-07004

    • DOI

      10.1051/epjconf/201715307004

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Activities for Fostering Safety Culture in J-PARC2021

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Bessho, Yukihiro Miyamoto, Yoshihiro Nakane, Yoshimi Kasugai, Tetsuro Ishii
    • 学会等名
      15th International Congress of the International Radiation Protection Association
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of gaseous radionuclides produced in the gold target at the J-PARC Hadron Experimental Facility2019

    • 著者名/発表者名
      K. Bessho, M. Hagiwara, H. Watanabe, K. Nishikawa, R. Kurasaki, R. Muto, Y. Kasugai, K. Saito, H. Yamazaki
    • 学会等名
      The 3rd J-PARC Symposium (J-PARC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavior of tritium release from a stainless vessel of the mercury target as a spallation neutron source2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kasugai, K. Sato, K. Takahashi, Y. Miyamoto, T. Kai, M. Harada, K. Haga, H. Takada
    • 学会等名
      The 3rd J-PARC Symposium (J-PARC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC ハドロン実験施設の金標的監視用ガス中放射能とPHITS/DCHAIN-SPによる固体標的中生成放射能計算結果の比較2018

    • 著者名/発表者名
      別所光太郎, 萩原雅之, 渡辺丈晃, 西川功一, 倉崎るり, 武藤亮太郎, 齋藤究, 春日井好己
    • 学会等名
      第14回PHITS研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 水銀を使った核破砕中性子源標的容器からのトリチウム放出挙動2018

    • 著者名/発表者名
      春日井好己、佐藤浩一、高橋一智、宮本幸博、甲斐哲也、原田正英、羽賀勝洋、高田弘
    • 学会等名
      日本原子力学会「2018秋の大会」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] J-PARCハドロン実験施設の金標的監視用ガス中放射能の解析 (2) ~ガス中放射能の観測値とシミュレーション計算結果の比較~2018

    • 著者名/発表者名
      別所光太郎、萩原雅之、渡辺丈晃、西川功一、倉崎るり、武藤亮太郎、齋藤究、 春日井好己
    • 学会等名
      第19回「環境放射能」研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Safety Guidelines on Liquid Hydrogen Target Systems for Particle and Nuclear Physics Experiments at J-PARC2017

    • 著者名/発表者名
      Bessho K, Makida Y, Ukai M, Kasuya K
    • 学会等名
      International Technical Safety Forum 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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