2013 Fiscal Year Annual Research Report
長寿命核廃棄物の核変換処理技術開発のための中性子捕獲反応断面積の系統的研究
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22226016
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井頭 政之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (10114852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片渕 竜也 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (40312798)
原田 秀郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究主席 (80421460)
中村 詔司 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (90421461)
岩本 信之 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (70391307)
木村 敦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (30360423)
堀 順一 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (30362411)
鬼柳 善明 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (80002202)
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| Project Period (FY) |
2010-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 原子力エネルギー / 核変換処理 / 長寿命核廃棄物 / 中性子捕獲断面積 / 核データベース |
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| Research Abstract |
本研究では、大強度陽子加速器施設（J-PARC）に設置されている中性子核反応測定装置（ANNRI）、東工大ペレトロン、京大炉ライナックを用いた長寿命核廃棄物の中性子捕獲断面積等の高精度測定、測定結果の統一的理論解析等を通して、長寿命核廃棄物の核変換処理技術開発に必須な中性子捕獲断面積データベースを高精度化することを目的としている。
ANNRIのGeを用いた測定では、平成24年度に取得したPd-105,108、Sn-112,118のデータ解析を進めて中性子捕獲反応断面積の暫定値を導出するとともに、平成25年度はZr-91,96、Pd-105,107,108、Sn-120,122,124の測定を実施し、そのデータ解析を進めた。また、Ge検出器による測定のエネルギー範囲拡張技術開発のために、keVエネルギー領域に分離共鳴が存在するNi-61の測定及びそのデータ解析を進めた。また、成果を纏めて国際シンポシウムにて招待講演を行った。NaI検出器を用いた測定では、Pd-107及びAm-241の測定を行い、中性子捕獲断面積を導出した。中性子ビーム高度化等では、中性子透過法による全断面積測定の予備測定を、装置を高度化させTc-99等に対して行った。
東工大における測定では、中性子エネルギー550keVにおいてPd-110の中性子捕獲断面積及びガンマ線スペクトルを導出した。また、Pd-105の測定結果を論文として発表した。
京大炉における測定では、Am-243に関する追加実験を行い、中性子捕獲断面積測定の統計精度を向上させた。
理論解析では、Am-241,243、Pd-107、Zr-90,91,92,93,94,96に対する捕獲断面積及び捕獲ガンマ線スペクトルの理論解析を実施し、ガンマ線強度関数の違いによる断面積及びスペクトルの変化について検討した。また、Am-243の共鳴領域における捕獲断面積について、測定データと評価済核データライブラリJENDL-4.0の評価値と比較検討した。
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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
J-PARCのハドロン実験施設における放射性物質漏えい事故の影響で、ANNRIを用いた測定が約９ヶ月間停止（当初から陽子ビームの出力増強工事が予定されていたため、実質的な損失は３ヶ月。）したが、この間、前年度に取得したデータを集中的に解析することにより研究を十分に推進することができた。また、２月中旬にJ-PARCの運転が再開したことに呼応して、測定順序や測定時期を調整して集中的に測定を行い、平成25年度測定予定核種の測定をほぼ終えることができた。また、中性子透過法による全断面積の測定に関する装置の高度化も順調に推進することができた。
東工大ペレトロン加速器施を用いた測定も当初予定通り進捗し、keV中性子領域の捕獲反応断面積と世界初となる捕獲ガンマ線スペクトルを導出した。また、京大電子線形加速器施設を用いた測定も当初予定通り進捗し、Am-243については測定を完了し、サンプルを京大炉からJ-PARCに輸送することができた。
理論解析も当初予定通り進捗し、Am-241,243、Pd-107、Zr-90,91,92,93,94,96に対する捕獲断面積及び捕獲ガンマ線スペクトルの理論解析を実施するとともに、平成24年度と同様に、ガンマ線強度関数の違いによる断面積及びスペクトルの変化について検討することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARCのハドロン実験施設における放射性物質漏えい事故の影響で、平成25年度はANNRIを用いた測定が約３ヶ月遅延したが、測定順序や測定時期を調整して集中的に測定を行うことにより、概ね当初計画通りの測定を実施できた。平成26年度においては、J-PARCが7～10月の３ヶ月間長期停止になり、この間はANNRIを使用できないが、測定時期等を十分に調整して対処する予定である。Zr-93については、NaI検出器を用いた測定も実施する予定であったが、平成25年度の３ヶ月の測定遅延とRI試料の京大炉への輸送の時期との関係で、Zr-93試料を平成26年度はANNRIで用いることができないので測定は行わないことに計画変更する。なお、平成26年度の停止期間中に、測定系や遮蔽強化などの実験装置の整備が期待できる。
京大炉での測定については当初計画に沿って進める予定である。また、これまでに得られた成果を核種毎に整理し、最終結果を報告する予定である。
理論解析については、各施設での測定結果が続々と出てくるので、それらの結果を基に当初予定通りに実施する。
平成26年度は本研究の最終年度なので、得られた研究成果を可能な限り年度内に学術誌等に投稿・公表する。
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[Journal Article] Energy resolution of pulsed neutron beam provided by the ANNRI beamline at the J-PARC/MLF2014
Author(s)
K. Kino, M. Furusaka, F. Hiraga, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi, K. Furutaka, S. Goko, K.Y. Hara, H. Harada, M. Harada, K. Hirose, T. Kai, A. Kimura, T. Kin, F. Kitatani, M. Koizumi, F. Maekawa, S. Meigo, S. Nakamura, M. Ooi, M. Ohta, M. Oshima, Y. Toh, M. Igashira, T. Katabuchi, M. Mizumoto, J. Hori
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
Volume: 736
Pages: 66-74
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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