付録2 平成22年度卒業研究発表会要旨--近畿大学原子力研究所配属学部学生および大学院生
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(2) 付 録2. 卒. 業. 論. 文. 1.電 気 電 子 工学 科 山内. 浩嵩. 高 速 増 殖 炉 の 高 次 モ ー ド計 算 に お け る 源 反 復 の 収 束 状 況 の検 討. ム ハ マ ド ・アイ マ ン. 京 都 大 学 臨 界 集 合 体 に お け る 制 御 棒 落 下 実 験 の解 析. 石井. 初 等 ・中等 教 育 に お け る エ ネ ル ギ ー 教 育 の た め の 原 子 力 研 究 所. 洋輔. の 役割 の検 討. 田辺. 久也. 近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KINK【))に. お ける炉 雑音 測定 用機 器 の 開発. (ソ フ トウ ェ ア の 構 築). 松本. 裕之. 近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KINK【))に. お ける炉 雑音 測定 用機 器 の 開発. (ハー ドウ ェ ア の 構 二 築). 小西. 一平. 紀 伊 半 島 に お け る環 境 ガ ンマ 線 量 率 分 布 の 測 定. 河南. 基貴. IPと ア ク リル コ ンバ ー タ を 用 い た 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 測 定 に お け る 応答 関数 の 計算. 目 喜久夫. IPと ア ク リル コ ンバ ー タ を 用 い た 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 測 定 に お け る デ ー タ ー 処 理 方 法 の検 討. 2生 命科学科 笠原. 康宏. 近 大 炉 を 用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ドジ メ ト リに 関 す る研 究(3) 一 金 箔 の放 射 化 に よ る 照 射 場 の 評 価 一. 井上. 拓也. 近 大 炉 を用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ドジ メ ト リに 関 す る研 究(1) 一 蛍 光 ガ ラス 線 量 計 、 固 定 飛 跡 検 出 器 に よ る照 射 場 の 評 価 一. 村口. 久幸. 近 大 炉 を用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ドジ メ ト リに 関 す る 研 究(4) -Naの. 榎. 一成. 放 射化 評価 一. 近 大 炉 を 用 い た 中性 子 線 の バ イ オ ドジ メ ト リ に 関 す る研 究(2) 一 末 梢 血 リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常 一. 村井. 理絵. IPを 用 い た 中性 エ ネ ル ギ ー 簡 易 測 定 方 法 の研 究 一原 子 炉 照 射 場 で の 応 答 評 価 一. 藤原. み さと. IPを 用 いた 中 性 エ ネ ル ギ ー 簡 易 測 定 方 法 の 研 究 一252CF線 源 を 用 い た 検 討 一. 110.
(3) 近畿大学原子 力研究所 年報. Vol.48(2011). 高 速 増 殖 炉 の 高 次 モー ド計 算 に お ける源 反 復 の 収 束 状 況 の 検 討 07-1・036-0054山 内 浩嵩 (原子力研究所第一研究室) 1.研 究 の 背 景 と目的. 学. 原 子 炉 の 出 力分 布 安 定性 の 観 点 か ら、外 乱 に対す. ×1・ ・ 一・・1(%)(4). る 中性 子 束 分布 の 変 動 感 度 は 小 さい こ とが 要 求 され 、 3.結. こ の変 動 感度 の 指 標 と して 高 次 モ ー ドと基 本 モ ー ド. 果 および 考 察 2次 元 エ ネ ル ギ ー1群 モ デ ル を採 用 して 固 有. の 固有 値 の 逆数 の 差(固 有 値 間 隔)を 採 用 した 安 定. 値 解 析 を 行 っ た。 制 御 棒 全挿 入 体 系 にお け る第. 性 評 価 が行 わ れ て き た。 通 常 、 原 子 炉 の 固 有 値(増. 1次 モ ー ドの 固 有値(○)と. 倍 率)は 、 ベ キ 乗 法 に よ る固 有 値解 析 に よ り求 め ら. 固有 関 数(●)の. れ る。 しか し、 大 型 の原 子 炉 体 系 で は 固有 値 は密 に. 収 束 状 況 を図1に 示 す 。 また 、 各 モ ー ド計 算 の. 分 布 して い るた め、 高 次モ ー ド計 算 の 外 部(源)反. 収 束 反 復 回 数 を 表 ユに示 す 。 こ の結 果 か ら、 積. 復 の収 束 は悪 化 す る可 能 性 が あ る。 そ こ で 、 高 速 増. 分 量 で あ る固 有 値 の 収 束 は速 い が 、 固有 関 数 の. 殖 原 型 炉 相 当 の 体 系 に対 して 高 次 モ ー ド固 有 値 解析. 収 束 は遅 い 。 特 に、3次 及 び4次 モー ドで は、. を行 い 、そ の外 部 反 復 に お け る収 束 状 況 を 評 価 した 。. 収 束 は著 し く悪 化 す る。3次 元 多群 の詳 細 モ デ. ま た 、 制御 棒挿 入 パ ター ン を変 更 す る こ と に よ り、. ル に対 し て 固有 解 析 を行 うた め に は 、 高 次 モ ー ド固有 関数 の反 復 計 算 の加 速 が 重 要 で あ る。. 外 部 反 復 の収 束 性 に お け る 制 御 棒 パ タ ー ン依 存 性 を 検 討 した。. 10000r. (ま )遡 離 朕 警. 2一 計 算 方 法 固 有 値 解 析 に は 原 子 力 分 野 で 一 般 的 に 採 用 され て い るベ キ 乗 法 を 適 用 す る。 ベ キ 乗 法 は 、 以 下 に示 す 源 反 復 計算 に よ り固有 値 及 び 固有 関 数 を 得 る。. レ. 伯00 100 10 1. 一 一響. 一 響-. 一. 量. 鴨. [-L. 0.で. 五φω 一歩Mφ. 0亙M. 伽)G). }1、.11. i. 1020304050. O. 反 復 回 数(回). 《酵φω 》. λ ⑫)=. 声(@φ. (2) 図1全. 表1全 挿入体系における外部反復回数. k・=1,2,3… (()):空. 挿 入 体 系1次 モー ドの 収 束 状 況. ゜一')》. 基本1次2次3次4次5次. 間 とエ ネ ル ギ ー の 積 分. 高 次モ ー ド計算 の 時 は 、ベ キ 乗 法 に ホ テ リ ン グ法 を 付 加 し、 既 に求 め た 基 本 モ ー ドか ら第N次. 9723626526519. モ ー ドま (回). で の成 分 を反 復 ベ ク トル か ら除 去 し、第(N+1)次 モ ー 参考文献. ドを求 め る。 以上 の 繰 り返 し計 算 は 、 固 有 値 及 び 固. (1)橋 本. 有 関数 の収 束誤 差 が 十 分 に 小 さ くな る ま で 継 続 され. 憲 吾,仁. 科. 浩 二 郎,"2次. 間 高 次 モ ー ドの 計 算",日. る 。収 束 判 定誤 差 と して は以 下 の 値 を 用 い た 。. 元 増 倍 系 に お け る空. 本 原 子 力 学 会 誌33巻9. 号,882-889頁(1991).. λω_λ(ト1>. 丁. (2)橋 本. ×10◎=0・ °1〈%)(3). 憲 吾,"空. 間 高 次 モ ー ドに よ る 大 型 炉 心 デ ィ カ. ッ プ リ ン グ 現 象 の 解 析"(1995). 111.
(4) 付 録2. 京都大学臨界集合体における制御棒落下実験の解析 09・1-036-0807ム. ハ マ ド ・ア イ マ ン. (原 子 力 研 究 所 第1研. 1.は. 究室 〉. じ め に. 原 子 炉 の 安全 性 の 観 点 か ら、 炉 停 止 お よび 反応 度 制 御 の た め に設 置 され る制 御 棒 の 反応 度価 値 を高 精 度 で測 定 す る こ とが 重 要 で あ る。 制 御 棒 の 有 す る大 き な負 の反 応 度 効 果(価 値)の 測 定 に は 、 制御 棒 落 下法 が 採 用 され て きた 。 た だ し、 大型 原 子 炉 や分 割 型 原 子 炉 の よ うな 中性 子 空 間 結 合 が弱 い体 系 で は 、 得 られ た 結 果 が 見 か け上 中性 子 検 出器 位 置 に依 存 す る空 間 依 存 性 の 問 題 が 指 摘 され て い る。 しか し、空 間 結合 が 強 い 小 型 の 単 一 炉 心 にお い て も 、落 下制 御 棒 近傍 に設 置 した 検 出器 は この 空 間 依 存 性 の影 響 を 受 け る可 能 性 は排 除 で き な い。 本 研 究 で は 、 こ の予 想 を検 証 す るた め、 小 型 の単 一 炉 心 で あ る京 都 大 学 集 合 体(KUCA)のA架. 台炉心. にお い て制 御 棒 落 下 実 験 を 実施 し、 得 られ る制御 棒 反 応 度 価 値 の 中性 子 検 出器 位 置 依 存 性 を検 討 す る。 2.落 下 実 験 とデ ー タ解 析 の 方 法 KUCAのA架. 台 に 小 型 の ポ リエ チ レ ン 減 速 炉 心. を構 成 し、制 御 棒 落 下 実 験 を行 っ た。 この炉 心周 辺 に 設 置 し た4系. 統 の 中 性 子 検 出 器(BF3#1,. BF詳2,FC#1,FC・#・2)を. 使 用 して 、制 御 棒(C1)落. 下前. 後 の 中性 子 検 出器 信 号 時 系 列 デ ー タ を収 録 した。 こ. 検出器. れ ら デ ー タ を 従 来 の 積 分 法 と最 小 自 乗 逆 動 特 性 法 (LS至KM)1)に よ り解 析 し、 得 られ る 制 御 棒C1の. LSKIM. 反応. 度 価 値 を 決 定 し、 こ の 結 果 の 検 出 器 位 置 依 存 性 と解 析 手 法 問 の 差 異 を検 討 した。. 3.制 御 棒 反 応 度 価 値 の 測 定 結 果 図1は 、臨 界 状 態 に お け る制 御 棒C1を 落 下 させ た. 4.結. 時 の 中性 子 検 出器 信 号 時 系 列 デ ー タで あ る。 制 御 棒. BF3#唾. 0.779±0泌002. BF3器2. α880±. FC痢. 0.856±0.0唾4. FC#2. 0㌧757±0.012. α003. 論. 小 型 炉 心 で あ るKUCAに. 落 下 に よ り、急 激 に 炉 出力 が減 少 して い る。 この 減. お い て 落 下制御 棒 の 反. 応 度 価 値 に 検 出器 依 存性 が確 認 され た。 この 見 か け. 衰 デ ー タ と逆 動 特性 解 析 に よ り得 られ る遅発 中性 子 放 出率 の 関係(図2)に. 反 応 度 価 値 ρ[%∠k/k]. 上 の依 存 性 の 除 去 が 今 後 の 課 題 で あ る。. は線 形 関係 が観 察 され る。. LSIKMで は 、この 図 の デ ー タ を最 小 自乗 フ ィ ッ トし、 直 線 の 傾 き か ら制 御 棒 の 反 応 度 価 値 を推 定 す る。. 文 献1)H.TaniRakaeta1,JNuc1.Sci.船echnoL, 47(4),351-356(2010). 112.
(5) Vol48(2011). 近畿大学原子力研究所年報. 初 等 鵬中 等 教 育 に お け る エネ ル ギ ー一教 育 の た め の 原 子 力研 究 所 の役 割 の 検 討 07。1・036・0076石 井 洋 車 甫 (原子力研究所 第1研 究室) 1.は じめ に. 3.結 果. 近 年 に お け るエ ネ ル ギー 消費 の急 激 な増加 に. 原 子 炉 実 験 ・研 修 会 の 参 加 者 も原 子 力 展 で の ミ. よ り、資 源 の 安 定 確 保 の 問 題 お よ び 資 源 の 開 発 や. ニ セ ミ ナ ー の 参 加 者 か ら も 身 近 な 灯 り とエ ネ ル. 化 石 燃 料 の 利 用 に 伴 う環 境 問 題 が 顕 在 化 し て い. ギ ー の 移 り変 わ りを テ ー マ に し た 話 は 初 め て で. る。 こ の 問 題 の 解 決 に は 国 民 一 人 ひ と りが 考 え 、. あ り勉 強 に な っ た とい う意 見 で あ っ た 。今 後 も エ. 判 断 し、行 動 す る必 要 が あ る。 そ の た め に は 学 校. ネ ル ギ ー 問 題 につ い て の 話 を 聞 き た い 、 ソー ラー. 教 育 や 社 会 教 育 にお け るエ ネ ル ギ ー教 育 が不 可. カー な どの 工 作教 室 の開 催 を希 望 す る意 見 も あ. 欠 で あ る。 原 子 力 研 究 所 で は これ ま で 初 等 ・中等. り、 この 「 原 子力 エネ ル ギー 学習 室 」 を常設 の 学. 教 育 課 程 で の エ ネ ル ギ ー 教 育 を補 完 で き る 教 材. 習 ・展 示 施 設 と して再 構 築 す る こ と と した 。 こ の部 屋 に は 、 近 畿 大 学 原 子 炉 の10分. を 制 作 し、 見 て ・聞 い て ・触 れ る とい う体 験 型 の. の1模. エ ネ ル ギ ー 教 室 を 開 催 して き た が 、開 催 回 数 も 少. 型 、収 集或 い は制 作 した 石 炭 や 石 油 な どの エ ネ ル. な く、必 ず し も十 分 な 機 会 を 提 供 して い る とは 言. ギ ー 資 源 、火 起 こ し器 、 灯 火 具 な どを 展 示 し、 さ. え な い た め 、 さ らな る 方 策 に つ い て 検 討 した。. ら に こ れ ら の 説 明 用 の パ ネ ル とパ ソ コ ン に よ る 解 説 画 面 を 制 作 した(写 真1)。. 1馨 嘩 艦. 2.検 討 原 子 力研 究 所 が学 外 向 け の エ ネル ギー 教 育 と して 行 っ て い る の は 、① 夏 休 み を利 用 して 開催 し て い る小 ・中学 生 向 け エ ネ ル ギ ー 教 室 、② 小 ・中 ・ 高 の 教 員 や 一 般 市 民 を 対 象 とす る 原 子 炉 実 験 ・研. 写 真1。 修 会 の 開 催 で あ る。 し か しな が ら 、① は 回 数 や 参. 原 子 力 エ ネ ル ギ ー一学 習 室 の 内 部. 加 者 が 限 られ る 、② は 小 中 学 生 に 伝 達 す る に は 内. 今後 この学習室を有効に活用す るために、まず. 容 が 高 度 で あ る な ど の 問 題 が あ る 。 これ ま で の エ. 研修会の参加者に紹介 、夏休みに子供 たちに開放、. ネ ル ギ ー 教 室 で 取 り上 げ て き た 「灯 りで 見 るエ ネ. オー プンキャンパス時に学生たちに紹介 、原子力. ル ギ ー の 移 り変 わ り」 とい うテ ー マ は 好 評 で は あ. 展 でセ ミナーや工作教室の開催 な どに よ り周知. るが 、 さ らに 何 が で き る か 、 内 容 、場 所 、 手 法 の. と利用の促進を図ることが必要で ある。. 点 か ら検 討 す る こ と と した 。 「 神 戸 ら ん ぷ ミュ ー ジ ア ム 」 「 大阪科 学技 術館 」. 4.ま とめ. を 調 査 し補 充 す べ き 教 材 や 展 示 内 容 を 検 討 した 。. 今 回 の 研 究 に よ り、子 供 た ち の エ ネ ル ギ ー 教 育. 原 子 炉 実 験 ・研 修 会 の 参 加 者 とエ ネ ル ギー 教 室 用. の 場 と して 順 子 力 エ ネ ル ギ ー 学 習 室 」 を 再:構築. の 教 材 につ い て 意 見 交 換 を 行 っ た 。ま た 、11月 に. す る こ とが で き た。 小 学 生 か ら教 員 や 一 般 の 市 民 を対 象 に 幅 広 くエ ネ ル ギ ー 教 育 を 行 う こ とが 、唯. 行 わ れ た 原 子 力 展 に お い て 現 在 は 殆 ど利 用 さ れ. 一 設 備 が整 っ て い る近 畿 大 学原 子 力 研 究 所 の役. てい ない原 子 力研 究 所 の 「 原 子力 エネ ル ギー学 習 室 」 で 『坂 本 龍 馬 と灯 り』 と題 す る ミ ニセ ミナ ー 一. 割 の 一 つ で あ り、今 後 この 学 習 室 の活 用 が 望 ま れ. を行 い 参 加 者 の 意 見 を ア ン ケ ー トに よ り訊 い た 。. る。. 113.
(6) 付録2 近 畿 大 学 原 子 炉 ωT恥KI照Dに. お け る炉 雑 音 測 定 用機 器 の 即 発. (ソ フ トウ ェ アの 構 築) 07-1-036-0024田. 辺. 久也. (原子 力 研 究 所 第 二 研 究 室). 1.目 的. シ ョンは グ ラ フ ィ カル ユ ー ザ ー イ ン ター フ ェ ー ス(GUI). 現在 、 日本 に とっ て原 子 力 エ ネ ル ギ ー は 必要 不 可欠. を採 用 す る こ と に よ っ て 、PC上 で の操 作 が容 易 に行 え. な も の とな っ て い る。 しか し、 大 学 に現 存 して い る 教. る よ うに な って い る。FPGA上 の 処 理 はVHDLに. 育用 原 子 炉 は3基. し、ISEWebpack1(L1に. しか な く、 ま た 、 新 規 に教 育 用原 子. 炉 を建 設 す る こ と も絶 望 視 され て い る。 そ の為 、原 子. よ り記 述. よ り構 築 した 。. 蛋 実 験 ・緒 果. 炉 を 実 際 に使 用 した 基 礎 実 験 を行 うこ とが 困 難 とな り、. 3He計. 数 管 をUTR・KINKIの. 中央 ス トリンガ ー-112. 原子 力 分 野 に お い て 深 刻 な人 材 不 足 に 陥 る可 能 性 も危. の位 置 ま で挿 入 し、 異 な る未 臨 界 状 態 に お い て原 子 炉. 惧 され て い る。 この よ うな状 況 で 、現 存 して い る 大 学. 雑 音 測 定 を行 っ た 。 測 定 され た デ ー タ はFeynman・. 原 子 炉 は 教 育 用 と して 重 要 で あ り有 効 活 用 を続 け る 必. 法 に よ り解 析 を行 っ た。. 要 が あ る。. α. 未 臨 界 状 態 に お い て 得 られ た 計 数 率 デ ー タ か ら 、 Fey㎜an一 α法 に お け る典 型 的 な分 散 対 平 均 比 曲線 を得. そ こで 本 研 究 で は 、教 育 用 炉 雑 音 測 定 用 機 器 を 安 価 に開発 し、UTR-KIM(1に お け る原 子 炉 雑 音 測 定 実 習 の た. る こ とが 出来 た。 この 曲線 を解 析 して 得 られ たYの. めの 基 礎 デ ー タ収 集 を行 う。. と αの 値 の 関係 を 図1に. 2.原 理. い て測 定 され た 点 が 、 比 例 関 係 に あ る こ とが 図1よ. 今 回 は 、 炉 雑 音測 定 解 析 法 と してFeyn皿an一 α法 を採. 値. 示 す 。 異 な る未 臨 界 状 態 に お り. わ か る。 これ は 式(1)に 従 って お り、 これ よ り構 築 した. 用 した 。 この 手 法 は 、 測 定 した 計 数 率 の 分 散 と平 均 の. MCSが 正 常 に動 作 して い る こ とが 分 か っ た。 3あ,. 比 か ら ボ ア ソ ン統 計 か らの ズ レを 見 る も の で あ り、 こ. 一. ξ. +照. 3E. れ よ り原 子 炉 の 増 倍 に 関 す る 情 報 を 引 き 出 す 。. 脚%. ,S獄#1&S脳2UP煮. ,・.雪 /ノ{. Feynman一 α法 に よ る解 析 で得 られ る分 散 対 平 均 比 を以. 糾s醐&5㎜. 鞭.を1 //. 下に示す。 書 毎// ξ1/. 分 散 対 平 均 比 =1+Y・{1-}《1)1-exp(一 α ・t) α ・t. M51s關. 碑. 1/. 。/. 1レ/ 1v(γ 雛 笈 ・ ε α. こ こ で 、tは. 1//s㎜:s鰍y梱#1. 一1)Y. ・. α5L/㌔ 嚇. τf. 一 器灘 器. 0レ. 計 測 す る 時 間 問 隔 、 αは 中性 子 減 衰 定 数 、. 、 1 ↓、4 ,、 1詔 ,4, ,﹁44 、 一 j ,﹂ー穐﹂` 2篤 ,﹁↓4-, 、﹂ー﹂ー﹁ 眞﹂, ↓ ↓﹂置. ./4{. 050100150200250. εは 検 出 器 感 度 、vは. 核 分 裂 当 た りに発 生 す る 即発 中. 1ノα2猛 ㎜ う. 性 子 数 、 τfは 中 性 子 が 核 分 裂 を 起 こす ま で の 平 均 寿 命. 図1:分. であ る。. 5.ま とめ. 3.麗ulti(㎞elScalerの 教 育 用FPGAボ (以 下:MCS)の. ソフ トウ ェ ア 開発. 実 験 結 果 よ り、構 築 した 榔Sシ ス テ ム が 正 常 に 動 作 して い る こ と が確 認 され た。 上 記 シ ス テ ム は 、 教 育 用. ー ドを 使 用 し、MultiCha㎜elScaler 開 発 を 行 な っ た 。PC側. ン が 受 け 持 つ 処 理 と し て 、 ㏄Sか. 散 対 平 均 比 の解 析 結 果. FPGAボ ー ドを使 用 す る こ と に よ って 安 価 に 構 築 す る こ. の ア プ リケー シ ョ. らの計 数 情 報 の受 信 、. とが 出 来 た 。 これ よ り、性 能 ・費 用 と も に 教 育 目的 で. 計 数 情 報 の 記 録 、 解 析 が あ り こ れ ら をVisualStudio. 利 用 で き る炉 雑 音 測 定 用 機 器 が 開 発 され た と考 え られ. 2008を. る。. 用 い て 構 築 した 。 さ ら に 、 構 築 し た ア プ リ ケ ー. 114.
(7) 近畿大学原子力研究所年報. Vo1.48(2011). 近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KINKI)に. お け る炉 雑 音 測 定用 機 器. の 開 発(ハ ー ド ウ ェ ア の 構 築) 07-1-036-0035松. 本. 裕之. (原子 力 研 究 所 第2研 究 室). 1.目 的. FPGAで. の 主 な処 理 は 、信 号 の 入 力 検 出 、カ ウ ン タ メモ. 近 年 、日本 の基 幹 エ ネ ル ギー で あ る 原 子 力 分 野 に 対 す. リの イ ン ク リメ ン ト、デ ー タ送信 の た め の 計数 情 報 の 読. る 関心 が 高 ま りつ つ あ る が 、一 方 で 日本 に お け る原 子 力. み 出 し ・bit変換 、PCへ の 計数 情 報転 送 で あ り、 これ ら. 教 育 施 設 の 数 は 減 少 して い る。特 に 、大 学 が 所 有 して い. の 処 理 を行 う回 路 デ ー タ をVHDL言. る原 子 炉 は3基(2011年L月 基 は2010年. 現 在)で あ り、そ の うち の1. ま た 、FPGAか. 語 に よ り作 成 した。. らの計 数 情 報 をPC上. で処理す るため. の イ ン タ ー フ ェー ス/解 析 ア プ リケ ー シ ョ ン はVisual. 度 末 に 運 転 を終 了す る予 定 で あ る。. Studio2008を 用 い て 構 築 した。. この こ とは将 来 、原 子 力 基 礎 教 養 の あ る人 材 が不 足 す. 4.炉 雑 音 測 定実 験. る可 能性 を示 唆 して い るが 、現 在 の 法 規 制 で は新 規 に原. 構 築 したMCSと3He計. 子 力 教 育 施 設 を設 置す る こ と は困難 で あ り、ま た 、近 い. 数 管 を用 い て 近 畿 大 学 原 子 炉. 将 来 に 法 規 制 が緩 和 され る とも考 え難 い 。そ の た め 、実. の炉 雑 音 測 定 を 行 っ た 。な お 、計 数 管 の挿 入 位 置 は 原 子. 体 験 を 伴 っ た 原 子 力 教 育 を行 うに は既 存 の 施 設 を利 用. 炉 の 中 央 ス トリンガ ー1/2位 置 で 、4つ の 異 な る未 臨 界. す る必 要 が あ り、既 存 の施 設 で 行 わ れ て い る教 育 内 容 の. 状 態 に お い て 測 定 を行 った 。測 定 に よ り得 られ た 分 散 対. 充実 が 望 ま れ て い る。. 平均 比 の 解 析 結 果 を図1に 示 す 。図1よ. り、異 な る未 臨. そ こ で 近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KIM(1)を 利 用 した 原 子 力. 界 状 態 に お い て測 定 され た 点 が 比 例 関係 に あ る こ とが. 教 育 の 充 実 を図 るた め 、本 研 究 に よ り廉価 で 容 易 に利 用. わ か った 。 これ は、(1)式 に 従 っ て お り、 今 回 の 測 定 結. 可能 な炉 雑 音 測 定 用 機 器 を 開発 す る。. 果 が 妥 当 で あ る こ とが 分 か っ た。. 2,原 子 炉雑 音 測 定 法 炉雑 音 測 定 解 析 法 に は フ ァイ ン マ ンーα法 が 用 い られ る。 フ ァイ ンマ ンーα法 は事 象 の分 散 と平 均 の 比 か らボ ア ソ ン統 計 か ら の ズ レを 見 よ うとい うもの で あ り、そ の ズ レ を解 析 す る こ とに よ り、原 子炉 の増 倍 状 態 の情 報 を 取 得 す る こ とが 出 来 る 。 ま た 、 そ の ズ レ具 合 は(1)式 で 表 す こ とが で き る。 Varianceb・Meanra豆. ・(t)一. Y=一. ・+Y・{・-1響. 磐t)}(1). 1v・(v-1) ・ε ・ α2τf. ここ で 、tは 計 数 率測 定 をす る際 の ゲ ー ト時 間 幅 、 αは 中性 子 減 衰 定 数 、 εは検 出器 感 度 、vは1核. 図1炉. の解析結果. 分 裂 あた り 5.ま と め. の 発 生 中 性 子 数 、 τfは核 分 裂 の 中 性 子 寿 命 で あ る 。 3.FPGAボ. 上 記 の 実験 結 果 か ら、開発 したMCSが. ー ドを 用 い た 炉 雑 音 測 定 用機 器 の 設 計. 今 回 使 用 したFPGAボ 成 し た 回 路 デ ー タ をPCか. ー ドはVHDL言 らUSB経. 正 常 に動 作 し. て い る こ とを確 認 した。 コス ト面 で はFPGAボ. 語 を用 いて 作. 用 い て 約10万. 由 で書 き込 め る た. ー 一 ドを. 円で 構 築 す る こ とが 出来 たた め 、性 能 ・. 費 用 共 に 十 分 に 教 育 目的 で 利 用 で き る炉 雑 音 測 定 用 機. め 、 電 子 回 路 設 計 を 容 易 に 行 う事 が 出 来 る。 炉 雑 音 測 定 用 機 器MultiChannelScaler(MCS)に. 雑 音 測 定 に よ り得 られ た 分 散 対 平 均 比. 器 が 開発 出 来 た と考 え られ る。. おける. 115.
(8) 付録2. 紀 伊 半 島 に お け る環 境 ガ ンマ 線 量 率 分 布 の測 定 07・1-036・0071小 (原子 力 研 究 所. 西. 一平. 第2研 究 室). 1.は じめ に 近 年 、 化 石 燃 料 の 枯 渇 や 地 球 環 境 問題 の:深刻 化 な. 放 射 線 測 定 器 に はAloka社. 製Nal(Tl)シ. ンチ レ. どを背 景 に 、原 子 力 へ の 関 心が 高 ま っ て き て い る。. ー シ ョ ン サ ー ベ イ メ ー タ(TCS171)を. しか し、 我 が 国 で の エ ネ ル ギー 教 育 は、 ま だ十 分 に. コー ダ ー 出 力 の 記 録 に は イ ー エ ス ピー 企 画 の. 行 われ て い る とは 言 え な い。 そ の為 、原 子 力 に 関 し. cQ:v850マ. て 専 門 研 究者 と一 般 人 との 問 に は認 識 の隔 た りが あ. 秒 毎 に レ コー ダ ー 出 力 をAD変. る。 特 に 日本 に お い て は歴 史 的経 緯 もあ り、原 子 力. 組 み 込 ん だ 。TCS171の. に 対 して偏 見 を持 っ 傾 向 に あ る。 ま た 、 目に 見 え な. CQLV850の. い とい う放 射 線 の性 質 上 イ メー ジ がつ かみ づ ら く、. 回 路 を 用 い た 信 号 調 整 回 路 に よ り電 圧 の 調 整 を 行 っ. そ の 為 興 味 を 失 い や す い とい う問題 も あ る。 そ こで. た 。GPS受. 本 研 究 で は 、環 境 中の ガ ンマ 線 量 率 を分 布 図 に加 工. た 。USBGPS2をUSBポ. す る こ とで 、 一般 人 に 理 解 しや す い 形 と して提 示 す. り 、 位 置 情 報 をPCで. る こ と を 目的 とす る。ガ ンマ 線 量 率 の測 定 に はGPS. シ ス テ ム を用 い て、 位 置 情 報 と リン ク した ガ ンマ 線. と放 射 線 測 定器 を リン ク させ た 測 定 シ ステ ム を用 い 、. 量 率 を 取 得 した 。. 、TCS171の. イ コ ン 基 板 を 用 い た 。v850に. レ. は 約1. 換 す るプ ロ グ ラ ム を. レ コー ダー 出力 規 格 と. 信 号 入 力 規 格 は 異 な る為 、非 反 転 増 幅. 信 機 に は1・ODATAのUSBGPS2を. 用い. ー トに 接 続 す る こ と に よ 記 録 す る こ とが 出来 る。 上 記. 紀 伊 半 島 一 帯 にお け るガ ンマ 線 量 率 を測 定 し分 布 図 を 作成 した。. 3.紀 伊 半 島 に お け るガ ンマ線 量 率 の測 定 結 果 紀 伊 半 島 一 帯 の ガ ンマ 線 量 率 分 布 を放 射 線 位 置 測. 2.放 射 線位 置 測 定 シ ス テ ム. 定 シ ス テ ムで 測 定 した 。 車 に 上 記 の シ ステ ム を搭 載. 本 研 究 で 開 発 した放 射 線位 置 測 定 シス テ ムは 、 GPS受. し 、 サ ー ベ イ メ ー タ の 検 出 ヘ ッ ドは 路 面 よ り約. 信 機 、放射 線 検 出器 、信 号 調 整 回 路 お よ び ノ. ー トPCか. 60cm上. ら構成 され る. 。 本 シ ス テ ム の概 要 を 図1. 方 に 固定 、走 行 速 度 は約30∼60kmで. 測定. を行 っ た。 測 定 の結 果 、 環境 中 の ガ ンマ 線 量 率 は 奈. に示す。. 良 県 南 部 、 和 歌 山県 龍神 村 一 帯 な ど山間 部 で 高 くな る傾 向 に あ る こ とが 分 か っ た。 ま た 滋 賀 県 信 楽 町 の. PC. 周 辺 に お い て 局 所 的 に 高 くな る傾 向 の 地 域 が あ っ た。 こ の地 域 一 帯 に は 花 簡岩 が 浅所 に 存 在 して お り、 こ. 計 測 ソ フ トウ ェア. の 地 質 が線 量 率 に関係 して い る と考 え られ る。. 4.ま とめ. デ ー タ書 き 出 し. 環:境中 の ガ ンマ線 量 率 分布 は奈 良県 南 部 な ど、 山 間 部 で 高 くな る こ とが判 明 した。 線 量 率 分 布 は地 形 に よ る影 響 もあ るが 、 地質 か らも影 響 を 与 え る こ と が分 か っ た。 ま た 、局 所 的 な偏 りを複 数 箇 所 発 見す 記 録 装 量(HDD訂C.). る こ とが 出来 、詳 細 な分 布 図 を作 成 出 来 た。 本 研 究 の 分 布 図 作 成 に よ り、 放 射 線 の 情 報 の 可視 化 とい う. 図1放. 射 線 位 置 測 定 シス テ ム の概 要. 良 い ア プ ロー チ 法 を示 す こ とが 出 来 た。. 116.
(9) Vol.48(2011). 近畿 大学原子力研究所年報. IPと. ア ク リル コ ン バ ー タ を 用 い た 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 測 定 に お け る応 答 関数 の 計 算 07-1-036-0085河 (原子 力研 究 所. 南. 基貴. 第3研 究室). F負5重鵬 戚 縦蹴be禽m. 【は じめ に 】 中 性 子 は 電 荷 を 持 た な い 粒 子 で あ り、 そ の エ ネ ル. 側 μ瞬鱒). ギー測 定方 法 は限 られ て い て一般 的 に 困難 で あ る。. 馳 岬co傭. 駿!. 本 研 究 室 で は 、断 面 が 三 角 形 の ア ク リル コ ンバ ー タ に 高 速 中 性 子 を 照 射 した 場 合 に 水 素 と の 弾 性 散 乱. ,. き. 董m㎎ 濫 鶴9幽 釦ε 自 § 罎邑 甥 § り実 醐砦 8 配. に よ り発 生 す る 反 跳 陽 子 の 位 置 分 布 が 中 性 子 の エ ネ ル ギ ー に 応 じた 特 徴 的 な 形 状 を 示 す こ と に 注 目 し、 こ の 現 象 を利 用 した 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 測 定 方 法. LowE融,. '. ' '. '. ' '. σ. の 検 討 を行 っ て い る。 こ こ で は 、 単 色 の 中性 子 が 入 射 した 場 合 の 分 布(応 答 関 数)の 計 算 に つ い て 述 べ る 。. HいE. '. 翼. Fig.1Calcula樋onalrangement. 【計 算 方 法 】 Hg1に. 示 す 様 に 、 コ ン バ ー タ か ら発 生 した 反 跳. 陽 子 を イ メ ー ジ ン グ プ レー ト(IP)で 検 出 す る場 合 を 考 え る 。IPの 高 速 中 性 子 に 対 す る感 度 は 小 さ い の で 、 コ ン バ ー タ が 無 い 場 合 は 殆 ど素 通 りす る が 、 コ ン バ ー タ が あ る とそ れ を 横 切 る 間 に あ る 確 率 で 水 素 と 弾 性 散 乱 を 起 こ して 反 跳 陽 子 を 生 成 す る。 こ の 反 跳 陽 子 の 飛 程 が長 い 場 合 は 、IPに 到 達 して 検 出 され る。 コ ン バ ー タ の 厚 さ が 増 す と反 跳 陽 子 の 生 成 確 率 も 増 す が 、IPに 到 達 す る ま で の 距 離 が 長 い 為 に検 出 さ れ な い 場 合 も 出 て く る の で 、 検 出 され る 陽 子 の位 置 分 布 は 中 性 子 エ ネ ル ギ ー と コ ンバ ー タ の 形 状 に 大 き く 依 存 す る と考 え られ る。 モ ンテ カ ル ロ計 算 に よ り、単 一 エ ネ ル ギ ー の 多 数 の 中性 子 をIPに. 垂 直 か つ 一 様 に 入 射 して 、 反 跳 陽. 子 の位 置 分 布(応 答 関 数)を 求 め た 。 そ の 際 、H(n,p) 反 応 の 断 面 積 はJENDL・3.3【11か. ら 引 用 し、 弾 性 散. 乱 中性 子 は 中性 子 エ ネ ル ギ ー が 数MeVの. 場合 には. 【ま と め 】. 重 心 系 で 等 方 的 に 放 出 さ れ る と い う近 似 の も と に. Fig.2の. 計算 結果 は 、様 々な近似 の結 果 、実際 の. 反 跳 陽 子 の 放 出 角 度 と運 動 エ ネ ル ギ ー を計 算 した 。. 反 跳 陽 子 分 布 を 厳 密 に は 再 現 して い な い が 、 現 在 検. 反 跳 陽 子 の ア ク リル 中 の 飛 程 は 参 考 文 献 【2】 か ら求. 討 中 の 中性 子 エ ネ ル ギ ー 評 価 方 法 の検 証 には 充 分. めた 。 簡 単 の 為 に 二 次 中性 子 の 追 跡 は 行 わ ず 、 本 来. 使 用 す る こ とが で き る 。. な らば 反 跳 陽 子 がIPに. n】KS}曲ataε. べ き で あ る が 、IPに. 付 与 す エ ネ ル ギ ー を評 価 す 到 達 した 位 置(x)の み を記 録 し. ∫α」 隔1Nuc1.ScLT㏄. ㎞oL39(2002)1125. 【2】J,FJanni,AωmicDataandNロdearDataTab聾e27(1982). た。各 エ ネ ル ギー 毎 に 、1010個 の 中性 子 を入 射 した 。. 147. 117.
(10) 付録2. IPと. ア ク リル コ ン バ ー タ を 用 い た 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 測 定 に お け るデー タ処 理 方 法 の 検 討 07-1-036-0144目. 喜 久夫. (原子 力研 究 所 第3研). 1.は. じめに. ネ ル ギ ー 分 布Sjのconvolutionと. 断 面 形 状 が 三 角 形 の ア ク リル コ ン バ ー タに 中性. な っ て い る。. す な わ ち 、 不 連 続 形 式 で は 次 式 の よ うに な る 。. 子 を 照 射 した 際 に 発 生 す る反 跳 陽子 の 位 置 分 布 が 、. N、3ΣR轟 f(1). 入 射 中 性 子 の エ ネ ル ギ ー に応 じた 特 徴 的 な 形 状 を 示 す こ とに 着 目 し、数 晩V領 域 の 中性 子 エ ネ ル ギ ー. こ こ でNiはi番. 目 の 位 置 で のPSL強. 度 、S」は 」番. 評 価 へ の 応 用 を検 討 した 。. 目 の エ ネ ル ギ ー を 持 つ 中性 子 の 強 度 、Rijは 両 者 を 結. 2.測. 合 す る 応 答 関 数 で あ る・(1)式. 定方法. トリ チ ウ ム 用 イ メ ー ジ ン グ プ レー ト(IP)で あ る BAS-TRの 半分 を厚 さ0.5㎜ のA1板. 求 め る 操 作 をunfoldingと. で覆 い 、そ の 真. を 解 い てNiか. らSjを. 呼ぶ。. 測 定 した 反 跳 陽 子 分 布 を移 動 平 均 操 作 な どに よ り. ん 中 に 高 さ4cmの 三 角 柱 型 ア ク リル コン バ ー タ を倒. ス ム ー ジ ン グ した 後 、1㎜ 聞 隔 の ビ ン に 切 り直 し た 。. して置 き、Cf-252な. どか らの 中性 子 を照 射 し、反 跳. そ し て 、 共 同 研 究 者 が 計 算 し た0.5,1,2,3∼10MeV. 陽 子 の 位 置 分 布 を測 定 し た。 ア ク リル に は水 素 が 含. の 単 色 中性 子 に 対 す る 応 答 関 数 を 用 い 、Exce1の. まれ て お り中性 子 の コ ンバ ー タ に 適 して い る。 また 、. ル バ ー に よ っ てunfoldingし. 厚 さ0.5㎜. 結 果 を 図2に. のA1板. に よ り、 約9MeVま. で の陽 子 を. 3.測. 定 結 果 と考 察. て 、最 適 解 を 評 価 し た 。. 示 す 。 実線 は典 型 的 な核 分 裂 中性 子 ス. ペ ク トル でT=1.42MeVと. 遮 蔽 す る こ とが で き る。. ソ. した も の で あ る 。. 1 252Cfgource. 図1にCf-252の. 測 定 結 果 を示 す 。AI板. で覆 っ. αβ. た 部分 と覆 って い な い 部 分 で 違 い が あ る。 これ はA l板 で 覆 った 部 分 は 反 跳 陽 子 が 遮 蔽 され γ線 の み を検 出 し、A1板. で 覆 っ て い な い 部 分 は反 跳 陽 子 と. γ線 を 検 出 した 為 で あ る 。 両者 の 差 を求 め る こ とに よ り、 反 跳 陽 子 の 位 置 分 布 を評 価 した。 15FT-7-一. 》・A{w殺. 一r-一 〒. 6810 ε(鴎eり. 雪10. わoutA聾P嘉ate》. 図2中. 1伯8. 5.ま. 性 子 エ ネ ル ギ ー スペ ク トル の評 価 結 果. とめ. 本 実 験 の 方 法 に よ り原 理 的 に 中 性 子 エ ネ ル ギ ー の 評 価 が 可 能 で あ る こ と が 示 され た が 、 得 られ た エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル は あ ま り精 度 の 高 い も の で は 0060708090. なか っ た 。 こ の理 由 と して、 中性 子 の強 度 が低 くデ. ¶00110竃20霊30. ー タ の 統 計 精 度 が 乏 しか っ た こ と. x(m而 図1Cf-252に 4.デ. 、 γ線 の 差 し 引 き. よ る反 跳 陽子 の位 置 分布. が 難 しか っ た こ と、使 用 した応 答 関数 が近 似 的 な も. ー タ 処 理. の で あ っ た こ と 等 が 挙 げ られ る 。 これ らの 点 を 改 良. 反 跳 陽 子 の 位 置 ス ペ ク トルNiは ー の 中 性 子 に 対 す る 分 布R. 特 定 の エネ ル ギ. ij(応 答 関 数)と. す る こ と に よ り、 よ り高 い 精 度 で 中 性 子 エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル の 測 定 が 可 能 と な る と 考 え る。. 中性 子 工. 118.
(11) 近畿大学原子 力研究所年報. Vol,48(2011). 近 大 炉 を 用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ドジ メ ト リに 関 す る研 究(3) 一金 箔 の 放 射 化 に よ る 照 射 場 の 評 価 一 学籍 番号07-1-033-0031氏 名 笠 原 康宏 近 畿 大学原 子 力研 究所 第3研 究室. 【目的 】 放 射 線 事 故 時 に は 、 個 人 線 量 計 な ど の 準 備 が な く、 物 理 的 な 線 量 評 価が 困 難 で あ る。 こ の 場 合 、 放 射 線 被 ば く に よ る 生 物 学 的 影 響 を指 標 に 線 量 評 価 を 行 うバ イ オ ドジ メ ト リが 有 効 で あ る。 末 梢 血 液 中 の リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常 を 指 標 と した γ線 の 線 量 評 価 は 従 来 か ら よ く検 討 され 、 バ イ オ ドジ メ ト リの 中核 を 担 う手 法 で あ る。 しか し、 中性 子 線 に つ い て は 実 験 設 備 と して の 中性 子 線 源 が 限 られ て い る こ と も あ り、 定 量 的 な 検 討 は ほ と ん ど な か っ た 。 本 研 究 は 、近 畿 大 学 原 子 炉(UTR・KINK工)を 中性 子 源 と して 用 い 、血 液 中 のNaの 放 射 化 評 価 に つ い て 、 被 ば く量 と放 射 化 量 の評 価 及 び 検 出 下 限 の 定 量 的 デ ー タ の 整 備 を 行 うこ と を全 体 の 目的 とす る が 、 バ イ オ ドジ メ トリの 研 究 に お い て は 照 射 場 の 詳 細 評 価 が 不 可 欠 な も の で あ り、UTR・KINKIの. 照 射 場 の線 量 評 価 を 目的 と した。. 【方 法 】 照 射 は 共 通 してUTR・KINKIを. 中 性 子 源 と し、出 力1Wで. 中 央 ス ト リン ガ ー 中心 に て 照 射. を行 っ た 。 水100mlを 充 填 したU8容 器 を 固 定 し、 任 意 の 箇 所 にAu箔 を 添 付 し照 射 を行 っ た 。照 射 後 、 高 純 度Ge半 導 体 検 出 器 を 用 い てAu箔 の γ線 の 測 定 を 行 っ た 。 【 結 果 ・考 察 】 Au箔 の 放 射 化 評 価 に お い て 台 形 法 に よ っ て 、Au箔 の 放 射 能 を求 め た 。 台 形 法 は 式(Dを 用 い 、 ピー ク チ ャ ンネ ル の 計 数 値 を 求 め た 。hは1チ ャ ン ネ ル の エ ネ ル ギ ー の 幅 、yは 計 数 値/ チ ャ ン ネ ル を示 す 。 S-h(yO+yN)/2+Σ 潰 ヤ1(1) ま た 、標 準 点 線 源 を 用 い て 、点 線 源 に お け るGe半. 導 体 検 出 器 の 検 出 効 率 を 求 め た。 点 線 源. に お け るエ ネ ル ギ ー と検 出 効 率 の 相 関 図 を 図1に 示 す 。 Ge半 導 体 検 出 器 か らAu箔 の γ線 を 測 定 した 結 果 、U8容 器 内 部 の線 量 に は 有 意 な 差 は 見 ら れ な か っ た 。Ge半. 導 体 検 出器 か ら得 られ たAuの. 照 射 直 後 の線 量 を 表1に 示 す 。 表1.U8容. Energy【keV] 図1。Ge半. 導 体 検 出 器 の 計 数 効 率(点 線 源). 119. 器 内部 の 熱 中 性 子. 中央 ス ト リン ガ ー 中 心 部 か ら の 距 離[cm】. 線 量[Gy]. 2. 2.3E-2. 1. 2.4E-2. 0. 2.3E-2. 一1. 2.2E-2. 一2. 2.2E。2.
(12) 付 録2. 近 大炉 を用 いた 中性子 線 のバ イオ ドジメ トリに関す る研 究(1) 一蛍 光 ガ ラス線 量 計 、固体飛跡 検 出器 に よ る照射 場 の評価 一 07-1-033-0050井. 上 拓也. 近 畿 大 学 原 子 力 研 究 所 第3研. 究室. 1.【 目的 】 本 研:究は 、近 畿 大 学 原 子 炉(UTR・mNKI)を. 中性 子 源 と して 用 い 、血 液 中 のNaの. 放射 化評. 価 に つ い て 、 被 ば く量 と放 射 化 量 の評 価 及 び 検 出 下 限 の 定 量 的 デ ー タ の整 備 を 行 う こ とを 全 体 の 目的 とす る が 、 バ イ オ ドジ メ ト リの研 究 に お い て は 照 射 場 の 詳 細 評 価 が 不 可 欠 な も の で あ り、UTR・KINKIの 照 射 場 の 線 量 評 価 を 目的 と した。 2.【方 法 】 照射 は共 通 してUTR・KINKIを 中性 子 源 と し、 出 力1Wで 中央 ス トリン ガ ー 中 心 に て 照 射 を行 っ た 。 図1に 照 射 時 に用 い た フ ァ ン トム の模 式 図 を示 す 。 2。1.γ 線 量 評 価 【蛍 光 ガ ラ ス 線 量 計 】 水100mlを. 充 填 したU8容. 器 を 固 定 し、そ の 中 心 に蛍 光 ガ ラ ス 線 量 計 を挿 入 し2時 間 照 射 を. 行 った。 2.2.中 性 子 線・ 量 評 価 【固 体 飛 跡 検 出 器 】. 入 し 、CR-39に30分. 、ホ ウ 素 溶 解CR弓9に2分. 照 射 を 行 っ た。. 溶 液 で エ ッ チ ン グ 処 理 を 行 い 、光 学 顕. 微 鏡 を 用 い て エ ッ チ ピ ッ ト密 度 の 測 定 を 行 っ た 。 3.【 結 果 ・考 察 】 3.1.γ. お ー ▼. 照 射 後 、90℃30%KOH水. ▲ー. 水100m1を 充 填 し たU8容 器 ま た は 空 のU8容 器 を 固 定 し 、そ の 中 心 に 固 体 飛 跡 検 出 器CR-39ま た は ホ ウ 素 溶 解CR-39を 挿. 線 量 言平イ 濁巨. 蛍 光 ガ ラ ス 線 量 計 か ら 中 央 ス ト リ ン ガ ー 内 の γ線 量 分 布. 図1.照. 射 時 の模 式図. を 得 た 。 中央 ス トリン ガ ー 内 で は 中 心 部 に 向 か うほ ど、 γ線. 量 が 高 くな る こ と が わ か っ た 。 ま た 、 中央 ス トリン ガ ー 中 心 部 上 下2.5cmで. は線量 の有意 な. 差 は見 られ な か っ た 。 3.2中 性 子 線 量 評 価 中央 ス トリ ンガ ー 中 心 部 上 下2cmで は 速 中 性 子 及 び熱 中性 子 線 量 の 有 意 な 差 は 見 られ な か っ た・ま た 固 体 飛 跡 検 出 器CR-39及 び ホ ウ素 溶 解CR-39か ら得 られ た 中性 子 線 量 分 布 を 図2 、 3に 示 す 。. ㌧ 鍵}麟 塁{. 、 '(. (. レ. 1. ,. 油. {. 曇. ー. 、. (. 占 (. 、. 、. 繕 謝 鷲 懸1灘 く. 、. ノ. レ 、. 、. ◆. ー. ●. ー1. 君. ー. ↑9 〃 ・. ・ ー ﹀"・"←. 〆 し 、 ♪ ・". ン. ー. ' 置. く ,. o 、♂. 1:謎. 脇. ΩOF÷0Ω50F-03筆OF-Ol)唯5F-0二. 》20F-0295F一. 郵 三曇 継 イP30F-0∫. 》35F-◎. ∫)40F一. α2. 00F・ ←0◎. ・ 蒸. 少OF-◎440F-0460F-0480F-04重OF-◎31?F-03. 速 中性 子線 量[Gyl. 熱 中性 子線 量IGy]. 図2。 中 央 ス トリ ン ガ ー 内速 中性 子 分 布. 図3.中. 120. 央 ス トリ ン ガ ー 内 熱 中性 子 分 布.
(13) Vo1.48(2011). 近畿大学原子 力研究所 年報. 近 大 炉 を 用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ド ジ メ ト リ に 関 す る 研 究(4) Naの. 放 射 化 評 価. 07-1-033-0055村. 口. 久幸. 近 畿 大 学 原 子 力 研 究 所 第3研. 究室. 【目的 】 放 射 線 事 故 時 に は 、 個 人 線 量 計 な ど の 準 備 が な く 、 物 理 的 な 線 量 評 価 が 困 難 で あ る。 こ の 場 合 、 放 射 線 被 ば く に よ る 生 物 学 的 影 響 を 指 標 に 線 量 評 価 を 行 うバ イ オ ドジ メ ト リが 有 効 で あ る。 末 梢 血 液 中 の リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常 を 指 標 と した γ線 の 線 量 評 価 は 従 来 か ら よ く検 討 され 、 バ イ オ ドジ メ ト リの 中 核 を担 う手 法 で あ る。 しか し、 中 性 子 線 に つ い て は 実 験 設 備 と して の 中性 子 線 原 が 限 られ て い る こ と もあ り、 定 量 的 な 検 討 は ほ とん ど な か っ た 。 さ ら に事 故 時 に は 被 ば く情 報 が 限 られ る こ と か ら、 得 られ る情 報 を最 大 限 に 活 用 した 多 角 的 な線 量 評 価 も 必 要 で あ り、 血 液 を サ ン プ ル とす る こ とか ら、 血 液 中Naの. 放 射 化 に よ る線. 量 評 価 を合 わ せ た 評 価 体 制 の 検 討 は 重 要 で あ る。 本 研 究 は 、近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KINKI)を. 中性 子 源 と して 用 い 、.血液 中 のNaの. 放 射化評. 価 に つ い て 、 被 ば く量 と放 射 化 量 の評 価 及 び 検 出 下 限 の 定 量 的 デ ー タ の 整 備 を 行 うこ と を 目 的 と した 。 【方 法 】 照 射 は 共 通 してUTR-KINKIを. 中性 子 源 と し、出 力1Wで. 中央 ス トリ ン ガ ー 中心 に て 照 射. を行 っ た 。NaC1ま た は0.8%生 理 食 塩 水 をU8容 器 厚 さ10mmま で 充 填 し、NaClに1時 間、 生 理 食 塩 水 に2時 間 照 射 を行 っ た 。照 射 後 、高 純 度Ge半 導 体 検 出 器 を 用 い てY線 の 測 定 を行 っ た。 【結 果 ・ 考察 】 Naの 放 射 化 評 価 に お い て 台 形 法 及 び サ ム ピー ク 法 に よ っ て 、24Naの 放 射 能 を求 め た 。 台 形 法 は式(1)を 用 い 、ピー ク チ ャ ン ネ ル の 計 数 値 を求 め た 。hは1チ. ャ ン ネ ル の エ ネ ル ギ ー の幅 、. yは 計 数 値/チ ャ ン ネ ル を 示 す 。 S-h(yO+yN)/2+Σ. 習. 葬(D. サ ム ピー ク法 は 式(2)を 用 い た 。NI、N2は 各 ピー ク チ ャ ン ネ ル の 計 数 値 、N3は サ ム ピー クチ ャ ン ネ ル の 計 数 値 、Nは 放 射 能 を示 す 。 N篇NlN21N3+Nl+N2+N3(2) ま た 生 理 食 塩 水4m1チ. ュー ブ か ら検 出 され た γ線 ス ペ ク トル 分 布 を 図1に. 示す。. 厚 さ10mmの 標 準 体 積 線 源 を 用 い て 、Ge半 導 体 検 出 器 に お け る検 出 効 率 を求 め た。 厚 さ 10mmに お け る エ ネ ル ギ ー と検 出効 率 の 相 関 図 を 図2に 示 す 。 U8容 器 で 測 定 され た ス ペ ク トル 分 布 と4mlチ ュ ー ブ で測 定 され た ス ペ ク トル 分 布 か ら、4m1 チ ュー ブ に お け るGe半. 導 体 検 出 器 に 対 す る計 数 効 率 はNaCIが2.56、. 生 理 食 塩 水 がL65と. 求. め られ た。 これ が 血 液 試 料 を用 い て 測 定 を行 っ た 場 合 に適 用 可 能 で あ る こ と が 示 唆 され た。 100. 100000. N2. ＼隔. 伽 1. 56m. 凄;. 茎. 婁. tlme.0ユhr. ＼ 潤. :. ;魯. ち. N3. :. 櫛. ＼. ζ 9 ■ ,. 10. OOζ謬け ＼( W げ偉 ◎β5 ①}. ㎜ 1. N1. dapsed. ●. ■. 鱒、. 馬7亀 乞.. 1. 監. `. [. 畳. 0500100015002000250030003500400045005000. Energy【keVl 図1.生. 理 食 塩 水4mlチ. ュ ー ブ か ら検 出 さ. れ た γ線 ス ペ ク トル 分 布. Energy【keVl 図2.Ge半. 121. 導 体 検 出 器 の 計 数 効 率(厚 さ:10mm).
(14) 付 録2. 近 大 炉 を 用 い た 中 性 子 線 の バ イ オ ド ジ メ ト リ に 関 す る 研 究(2) 一末 梢 血 リ ン パ 球 の 染 色 体 異 常 07-1-033-0104榎. 一成. 近 畿 大 学 原 子 力 研 究 所 第 三研 究 室 1.目 的 放 射 線 事 故 時 に は 、 個 人 線 量 計 な ど の 準 備 が な く物 理 的 な 線 量 評 価 が 困 難 で あ り、 この 場 合 、 放 射 線 被 ば くに よ る生 物 学 的 影 響 を 指 標 に線 量 評 価 を 行 うバ イ オ ドジ メ トリが 有 効 で あ る。 末 梢 血 液 中 の リ ン パ 球 の 染 色 体 異 常 を指 標 と した γ線 の 線 量 評 価 は 従 来 か ら よ く検 討 さ れ 、 バ イ オ ドジ メ トリの 中 核 を担 う手 法 で あ る。 しか し、 中性 子 線 に つ い て は 実 験 設 備 と し て の 中性 子 源 が 限 られ て い る こ と も あ り、 定 量 的 な 検 討 は ほ と ん ど な か っ た 。 さ らに 、 事 故 時 に は 被 ば く情 報 が 限 られ る こ とか ら、 得 られ る 情 報 を最 大 限 に 活 用 した 多 角 的 な線 量 評 価 も必 要 で あ り、血 液 を サ ン プル とす る こ とか ら 、血 液 中Naの. 目的 と し、 バ イ オ ドジ メ ト リの 研 究 に お い て は 照 射 場 の 詳 細 評 価 が 不 可 欠 な も の で あ るた め 、UTR・KINKIの 照射場 の線 量評価 も. ヨお ー ▼. 本 研 究 は 、近 畿 大 学 原 子 炉(UTR・KINKI)を 中性 子 源 と して 用 い 、 中 性 子 線 被 ば く時 の 末 梢 リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常 を用 い た バ イ オ ド ジ メ トリに 関 す る フ ィー ジ ビ リテ ィ ス タデ ィ を 行 うこ と を全 体 の. 放 射 化 に よ る線. ▲ー. 量 評 価 を 合 わ せ た 評 価 体 制 の 検 討 は 重 要 で あ る。. 併せ て行 った。 図1.照. 2.方 法 UTR・KINKIを. 中 性 子 源 と し て 用 い 、 出 力1Wで. ガ ー 中 心 に て 照 射 を 行 っ た 。 水100mlを 充 填 した4mlチ. 中 央 ス トリ ン. 充 填 したU8容. ュ ー ブ を挿 入 し、 φ5mmのAu箔. 射時 の模式 図. 器 を 固 定 し、 そ の 中 心 に血 液 試 料 を. を 添 付 し5時. 間 照射 を行 った。 照射終 了. 後 、GM計 数 管 を用 い て β線 の 計 測 を行 っ た 。 血 液 試 料 の 末 梢 リン パ 球 の 染 色 体 異 常 の計 数 は 放 医研 の 協 力 の も と行 っ た 。 照 射 時 に 用 い た フ ァ ン トム の模 式 図 を 図1に 示 す 。 3.結 果 及 び 考 察 GM計 数 管 か ら得 られ たAu箔. の 比 放 射 能 と経 過 時 間 の 相 関 図 を 図2に. 示 す 。 ま た 、Au. 箔 を5時 間 照 射 した 時 の 線 量 はU8容 器 内 側 が1.9E・2Gy、 外 側 が1.6E-2Gyで あった。 この こ とか ら、 速 中性 子 がU8容 器 内 部 の 水 で 減 速 され 、 内 側 の 熱 中 性 子 束 が 高 くな っ た と考 え られ る。 1Gy照 射 後 の 血 液 試 料 か ら リ ンパ 球 に つ い て の 二動 原 体 染 色 体 異 常 数 は1細 胞 あ た り1 .16 個 で あ っ た。 こ の二 動 原 体 染 色 体 異 常 数 は60Coを 線 源 と して 用 い 、 γ線 を4∼5Gy照 射 した 時 と同 等 で あ っ た 。 末 梢 リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常 の様 子 を 図3に 示 す 。. 鰍 !禾 感 蒔 簡:6:頭. 建 ・6δ. 筍ひ葭). y=22,⑪. ◇7撒ur ●AuO2. y=187・(1'2>x27. 1.OE+02. 0020.40.60.81 経 過 時 間(d毎 う 図2.GM計. 嶽素. ・q/2)竃27. 数 管 に よ っ て 得 ら れ たAu箔. の比放射能. 122. 鱗総 図3.末. 梢 リ ンパ 球 の 染 色 体 異 常.
(15) Vol.48(2011). 近畿大学原子 力研究所年報. IPを 用 い た 中性 子 エ ネ ル ギ ー 簡 易 測 定 方 法 の 観 究 一 原 子炉 照射 場 での応 答評価・ 一 07-1-033-0067村. 井. 理絵. 原 子 力 研 究 所 第3研. 究室. 【目 的 】 近 年 、医 療 現 場 で の 放 射 線 利 用 の 高 度 化 に 伴 う中 性 子 被 ば くが 懸 念 され て い る。例 え ば 、高 エネ ル ギ ーX線 発 生 装 置 で は 、光 核 反 応 に より中 性 子 が 発 生 す ることが 知 られ て い る。一 般 に 中性 子 は 、 X線 等 に比 べ て 生 物 影 響 が 大 きい た め 、中性 子 被 ば くの 人 間 に 対 す る影 響 を正 しく把 握 して合 理 的 な 対 策 、管 理 を行 うことは 重 要 で あ る。これ を怠 ると、治 療 の 場 合 に は 副 作 用 に より期 待 され た治 療 効 果 が得 られ な い ば か りか 、医 療 従 事 者 の 職 業 被 ばくの:増大 に つ なが る可 能 性 があ る。中性 子 の 等 価 線 量[Svlは 、中 性 子 の エ ネ ル ギ ー 情 報 が な い と本 来 は 適 正 に評 価 す ることが できな い が 、一 般 の 中 性 子 の エネ ル ギ ・ 一測 定 は 困難 で あ る。そこで 、医 療 現 場 で の 使 用 を考 慮 し、簡 便 に 中性 子 の エ ネ ル ギ ー を測 る方 法 に つ い て 検 討 した 。ここで は 、原 子 炉 照 射 場 で の応 答 を調 べ た。 【方 法 】 表 面 に 保 護 層 を 持 た な い トリチ ウム 用 イ メー ジ ン グプ レー トの 半 分 を 厚 さ0.5mmの 覆 い 、図1に 示 す 様 に 底 面 が50rnrn×50mm、. 高 さ40mmの. ア ル ミニ ウム板 で. ア クリル の 三 角 柱 を コン バ ー タ(中 性 子 →. 陽 子 変 換 用)と して お い た 。全 体 を鉄 製 の 容 器 に 配 置 した 後 、ふ た を して か ら 、近 畿 大 学 原 子 炉 の 中 性 子 ラジ オ グ ラフ ィー 用 設 備 の 引 き出 しに 設 置 して 、1Wの γ線 強 度 を 減 弱 させ る 為 に 厚 さ40mmの. 出 力 で 約5時. 間 の 測 定 を行 っ た 。そ の 際 、. 鉛 板 を 使 用 した 。. 【結 果 ・考 察 】 図2に 測 定 結 果 を 示 す 。X=70mm∼120mmに. か け て み られ る信 号 の 落 ち 込 み は 、鉛 板 に よ りγ線. が 減 弱 して い るこ とに 対 応 して い る。そ の 領 域 に お い て 、ア ル ミニ ウム 板 が あ る 場 合(B)と (A)で 、信 号 強 度 に 差 が 見 られ る。原 子 炉 か ら得 られ る 中 性 子 の エ ネ ル ギ ー は 高 々10MeV程 り、反 跳 陽 子 の エ ネ ル ギ ー も そ れ を こえ る ことは な い 。ま た 、厚 さ0.5mmの まで の 陽 子 を 止 め るこ とが で き るの で 両 者 の 差(A-B)は. 無 い場合 度であ. ア ル ミニ ウム板 は 、約9MeV. 反 跳 陽 子 成 分 に 対 応 す る と考 え られ る。こう. して 得 られ た 反 跳 陽 子 の 位 置 分 布 は 、共 同 研 究 者 がCf-252で. 得 た 結 果 と類 似 して い る が 、細 か い. 形 状 は 明 らか に 異 な っ て い る。この 差 は 、両 方 の 中 性 子 の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル の 違 い に 起 因 す るも の と考 え られ る。 40 320. X(mm). 図1実. 験装置. 図2実. 123. 験結果.
(16) 付 録2. IPを 用 い た 中 性 子 エ ネ ル ギ ー 簡 易 測 定 方 法 の 研 究 一252Cf線 源 を 用 い た 検 討 一 07-1℃33-0113藤. 原 み さと. 原 子 力 研 究 所 第3研. 究室. 【目 的 】 近 年 、医 療 現 場 で の 放 射 線 利 用 の 高 度 化 に伴 う中性 子 被 ば くが懸 念 され てい る。例 え ば 、高 エ ネ ル ギ ーX線 発 生 装 置 で は 、光 核 反 応 により中 性 子 が 発 生 す ることが 知 られ て い る。一 般 に 中 性 子 は 、 X線 等 に比 べ て 生 物 影 響 が 大 きい た め 、中性 子 被 ば くの人 間 に対 す る影 響 を正 しく把 握 して 合 理 的 な 対 策 、管 理 を行 うことは 重 要 で ある。そ うしない と、治 療 の場 合 に は 副 作 用 により期 待 され た効 果 が 得 られ な い ば か りか 、医 療 従 事 者 の職 業 被 ば くの 増 大 に つ な が る。中 性 子 の 等 価 線 量[Sv3は 、エ ネ ル ギ ー 情 報 が な い と本 来 は 適 正 に 評 価 す ることが で きな い が 、一 般 的 に 中 性 子 の エ ネ ル ギ ー 測 定 は 困 難 で ある。そこで 、医 療 現 場 で の 使 用 を考 慮 し、簡 便 に 中 性 子 の エネ ル ギ ー を測 る方 法 に っ い て 検 討 した。ここで は 、252Cf線源 を用 い て応 答 を調 べ た。 【方 法 】 円 錐 状 の ア クリル に 中 性 子 を照 射 した 場 合 に 水 素 との 弾 性 散 乱 により発 生 す る反 跳 陽 子 の 位 置 分 布 が 、中性 子 の エ ネ ル ギー に応 じた 特 徴 的 な 形 状 を示 す ことに 着 目し、この 分 布 か ら、中 性 子 エ ネ ル ギ ー を評 価 す ることを 考 え た。図1に 示 す ような実 験 配 置 で252Cfか ら得 られ る 中性 子 線 により発 生 す る反 跳 陽 子 の 分 布 をイメー ジングプ レー ト[IP](BAS-TRお よびBAS-MS)で 約490時 間 測 定 した 。 252Cfか らは 、中 性 子 だ け で なくγ線 も発 生 す るた め 、そ の 量 を減 らす た め に 厚 さ50mmの 鉛 板 を挿 入 した。 【結 果 ・考 察 】 図2に 測 定 され たIPの 発 行 強 度 分 布 を示 す 。BAS-TRの 蛍 光 層 は アクリル コー ンの 底 面 に接 して お り、得 られ た 分 布 は 反 跳 陽 子 の 強 度 分 布 を反 映 して い る。す な わ ち 、ア クリル コー ンが 存 在 す る部 分 で 特 徴 的 な 信 号 の 増 大 が 見 られ 、γ 線 の 寄 与 は 極 め て 小 さい と考 え られ る。これ に 対 して 、 BAS-MSは 、BAS-TRを 透 過 した γ線 の み を検 出 して お り、コー ン が存 在 す る部 分 で 逆 に信 号 強度 の 落 ち込 み が 観 測 され た 。そ の 減 少 量 は 、アクリル が一 番 厚 い 部 分(40mm)で 約10%程 度 で あり、γ 線 が 単 色 だ と仮 定 した場 合 、約9MeVの エ ネル ギ ー に 反 応 す ると見 積 もられ た。本 研 究 でBAS-TR に より測 定 す ることが で きた反 跳 陽 子 分 布 は 、そ の 形 状 に 入 射 中性 子 のエ ネ ル ギ ー 情 報 を含 ん で お り、単 色 中性 子 に対 す る応 答 関 数 でア ンフォー ル デ ィン グす ることにより、中 性 子 エ ネ ル ギ ー スペ クト ル を評 価 で きる可 能 性 があ る。. 脚. Pbblock. Cf-252(∼23M8q). ＼. ＼ セmm. 」 /. 一. 8ASイR /. く'》. ＼. 一. レ. C。neacryl40mm8AS鞘MS converter. 図1252Cf照. 射 の 実験 配 置. 124.
(17) Vo1.48(2011). 修. 士. 近畿大学原子力研究所年報. 論. 文. 総合理工学研究科エ レク トロニクス系工学専攻. 博士前期課程. 左近. 敦士. 加速器駆動未臨界原子炉体 系における中性子検出器信号のパ ワースペク トル測定. 冨塚. 慎吾. 高速増殖炉の高次モー ド計算 に対す るWielandt源. 安岡. 敬祐. 熱中性子用傾斜線式位置感応型比例計算管の開発. 新葉. 一. 血液サ ンプルによる中性子線バイオ ドジメ トリ. 125. 反復加速法 の適用.
(18) 付 録2. 加速器駆動未臨界原子炉体系における 中性子検出器信号のパワースペク トル測定 Power-SpectrumMeasurementforAccelerator-DrivenSubcriticalReactorSystem O9-3-334-0413左. 1.研. 近. 敦 士(量. 子 エ ネ ル ギ ー 工 学 研 究 室). 究 の 背 景 と 目的. 45689101¶121314で5161718192021`22324252e. 、獺 懸. 1. 嚢避. t か. 内. {. よ た. 、. 〆. 、. ね な. 、 彙. 競. ' 、,照. 亀 う ゐ の 8 5. 性 の 両 観 点 か ら極 め て 重 要 な 核 特 性 値 で あ り従 来 の 未 臨 界 度 モ ニ タ リ ン グ 手 法 と して は 、 炉 雑 音. / 2!. 擁. 灘. ↓. 灘. 1. ・ て 灘霧 ,。 ￡. 耳 } }. 灘難. 譲灘、灘 雛. 難難 鰍 罵嘱v'毛 z、. 1. ≧、,. 響}. ・. }. 漕 、. 髄w,灘. 灘. 1 { {. 、1.. 難蓬難 r. 【. {. `. 1. ヒ. 歪H. {. ハ ル ス ビー ム. 対 して 適 用 す る こ と は. B1∼B2:検. 出器. 困難 で あ る 。現 在 計 画 され て い る 陽 子 加 速 器 は パ. N:固. ル ス モ ー ドで 運 転 さ れ る 予 定 で パ ル ス 状 に 発 生. C1∼C3、S4∼S6:制. す る核 破 砕 中性 子 源 は原 子 炉 の 出 力揺 らぎ に大. F:燃 料 集 合 体. 定 中性 子 源. き な 高 周 波 数 成 分 を もた ら し、 この よ う な 高 周 波. 図1京. 揺 らぎ を想 定 しな い従 来 の炉 雑 音 解 析 手 法 は破. 御棒. 都 大 学 臨 界 集 合 体 実 験 装 置 A架. 綻 す る 。 本 研 究 で は 、 パ ル ス モ ー ド運 転 さ れ た 陽 子 加 速 器 に よ り駆 動 さ れ たADSRに. 占. 1.. 1. 、 灘 徽撒. 鐡灘 鑛鰻灘難蕪 灘 舞1 灘 灘 鑛雛 難 霧饗} 灘 懸難 難 、 鱒 A. 解 析 が 盛 ん に 用 い られ て き た 。 しか し、従 来 の 炉 雑 音 解 析 手 法 をADSRに. 蓑. 轟. 欝鎌. 霧 灘灘 轍 ・ ・ 灘 鱗 難 》. 懸 灘灘 灘. 一. B2、. 響 、f:難. ♪く. ・媛冥. 台 平 面 図. Fig.1.GroundplanoftheKyotoUniversity. 対 して も適. CriticalAssemblyAfootstoo1. 用 可 能 な 炉 雑 音 解 析 手 法 を 開 発 し 、実 験 的 にそ の 妥 当 性 と有 用 性 を 実 証 す る こ と を 目的 とす る 。. 表1制. 御 棒 の位 置. Tabel.1.Positionofcontrolrod. 2.KUCAに. おける未臨界度 の測定方法. 京 都 大 学 臨界 集 合体 実 験 装 置(KUCA)のA架. 中性 子 源. 制御棒位置. (パ ル ス 周 期)C1∼C3S4∼S6 ﹂ ー. にお い てADSRを. No. 台. 模 擬 した原 子 炉 体 系 を構 築 し、. DT反 応 中性 子 源 に よ って 炉 心 へ 中性 子 を供 給 、 未. ∩∠. 臨 界状 態 に お い て2系 統 の 中 性 子 検 出器(BF3計. 3. 数. 2msec 10msec. 上限. 下限. 下限. 下限. 50msec. 管)を 用 い 、2つ の 制御 棒 パ タ ー ン に お け る パ ワー. 4,. スペ ク トル 密 度 、 お よ び ク ロス パ ワ ー ス ペ ク トル の. r O. 測 定 を実 施 した 。 実 験 体 系 を 図1、 未 臨界 体 系 に お. (0. け る制 御 棒 位 置 を表1に 示 す 。. 126. 2msec 10msec 50msec. . ζ,}. 無. 麩灘. 購灘 難 難. 一. 忠 嚢博 落献'". 纏■ 膿. 鱗 響 ・兜) "繋. つ. 安 全性 と経済. 雛 轍' F躍' 難 歴 sξノ 懸 鱗 鑛1＼ 饗 髪. 醸雛‡ 闘 隔 隔 隔 慮 糊 灘譲難 難 灘 ウ謝. ・ 灘 籔. 難. つ. 対 す る安 全 余 裕 度 と加 速 器 ビー ム 入 力 に対 す る 炉 出 力 の 利 得 を 支 配 す るADSRの. 燕. 灘ミ 毛. 開発 が 挙 げ られ る 。 未 臨 界 度 と は 、 反 応 度 事 故 に. 鑛懸 灘灘 灘. 繍難. 灘灘 灘 灘 羅 〔・・臨 隔 一. 雛饗 籍. ト,、A. そ. 界 の 程 度 を表 す 未 臨 界 度 のモ ニ タ リン グ手 法 の. 2. '難. 灘講灘 灘 難 嚢鑛 鎌 難灘 灘難 難難総鍵霧 灘 懸鐡 遜 蒙 難 雛 嚢 懸 灘 難,難騰. れ く. F. 1. 恥. 翻. ウく, ,A、. ＼、 、. 難 講. 〃 、お!、. 発 の 主 要 課 題 と して 、原 子 炉 体 系 の 未 臨. ♪. 馨辱. t. 嚢 鑛撫 購 灘㌦ ・網 騰. ≡ ≡. 馨灘 灘 灘鑛 轟 灘難. ・. 冗張念. 十. 1. 1 灘 灘難 鐵. 甘. 馨/へ. る. 下ADSR)系. が 注 目 され 世 界 各 国 で 開発 研 究 が 進 ん で い る。 ADSR開. }. ぬ. 換 処 理 等 の 観 点 か ら極 め て 安 全 性 の 高 い 原 子 炉 と して 、加 速 器 駆 動 型 未 臨 界 炉(以. i. 1. り. 現 在 、毒 性 の 強 い マ イ ナ ー ア ク チ ノイ ドの核 変. 一.
(19) 近畿大学原子力研究所年報. Vo1.48(2011). 3.測. 定結果お よび考察. ADSR模. 擬 体 系(パ ル ス 周 波 数100[Hz])で. 表2即. の測. 発 中 性 子 減 衰定 数 α. Table.2.Decrementfixednumberα. 定 結 果 を図2に 従 来 の 原 子 炉 体 系 で の 測 定 結 果 を図. 減 衰 定 数 α[1/s]. No づー. 3に そ れ ぞ れ 示 す 。 た だ し、 直 接測 定 され るパ ワー. ハ ∠. ス ペ ク トル 密 度 は 計 測 系 の周 波 数特 性 の 影 響 を受 け. Qり. るた め 、 周 波 数特 性 を除 去 す る た め コ ヒ レ ンス 関 数. 4T. を採 用 した 。 ま た 解 析 結 果 と して 得 られ た 即 発 中性. rO. 子 減 衰 定 数 αを表2に 示 す 。 この 即 発 中性 子 減 衰 定. (0. 数 αは未 臨 界 度 と直 接 結 び付 け られ る物 理 量 で あ る。. 505±5.27. 514±4.98. 512±5.49 461±5.71. 862±9.75 753±10.0. 832±9.76 708±9.49. 値 は概 ね 妥 当 な 値 を示 して お り、本格 的 なADSR体 系へ の適 応 も検 討 中で あ る。. 参 考 文 献 [1】M.M.R.Williams,"RandomProcessesin NuclearReactors"(1978) 斉 藤 慶 一,西. 原 英 晃,大. 塚 益 比 古. 確 率 過 程" [21KengoHASHIMOTO,KojiroNISINA, "Th eoreticalAnalysisofTwo-Detector CoherenceFunctionsinLargeFastReactor Assemblies"(1991) [3]HiroshiTANINAKA,KengoHASHIMOTO, "D eterminationofLambda-ModeEigenvalue SeparationofaThermalAccelerator-Driven SystemfromPulsedNeutronExperiment" (2010). 127. 共 訳,"原. 子 炉 の.
(20) 付録2. 高 速 増 殖 炉 の 高 次 モ ー ド計 算 に対 す るWielandt源. 反復加速法 の適用. ApplicationofWielandt曾sFission-SourceAccelerationtoHigherModeCalculationfbrFBR. O9-3-334-0420冨. 慎 吾(原. 子 核 工 学 研 究 室). じめ に. , 5 く. 1.は. 塚. λ(ん)一λ(層)〈MΦ(ん)〉 〈 MΦ 圓 〉. 一 般 的 に、 原 子 炉 の 炉心 が 大 型 化 す る ほ ど、 局 所 外 乱 に対 す る 中性 子 束 空 間 分 布 の 変 動 は. 以 上 よ り、 源 反 復 に よ り得 られ る 固 有 関 数 暫 定. 大 き くな る 。 この 中 性子 束 分 布 の変 動 感 度 の 評. 値 は(6)式 で 表 さ れ る 。. 価 指 標 と し て 、 空 間 高 次 モ ー ドと 基 本 モ ー ドの 固有 値 の逆 数 の 差 が 採 用 され て きた 。 しか し、. 副=調. 沖 妬継+](6). 大 型 高 速 炉 の 固 有 値 は非 常 に 密 に 分 布 す る た め 、 高 次 モ ー ドを ベ キ 乗 法 に よ っ て 求 め る 場 合 、 そ の 収 束 性 は 著 し く悪 化 す る 。 そ こ で 本 研 究 で は、高速増殖炉. (6)式 よ り 、 収 束 速 度 の 指 標 と して(7)式 の よ う な 固 有 値 比 を と る こ とが で き る。. 「も ん じ ゅ」 の 炉 心 に お け る 空. 収轍. 間 高 次 モ ー ド固 有 値 解 析 に 対 して 、Wielandt源. 指標一%. 反 復 加 速 法 を 適 用 し、 収 束 の 加 速 を 試 み た 。 ま た 、 そ の 効 果 に つ い て 、7種 ー ン ご と に評 価 した 。. N(7). n=N+1,N+2. の 制御 棒 挿 入 パ タ 比 が1よ. り も よ り小 さ な 値 を と る こ と で 、 収 束. が 加 速 され る こ と が わ か る 。 そ こ で 、Wielandt 2.方. 法. 源 反 復 加 速 法 を適 用 し、収 束 速 度指 標 を見 掛 け 上 小 さ くす る こ と に よ り 収 束 を 加 速 す る 。(1). 基 本 モ ー ドの 計 算 に は 、 臨 界 計 算 で 用 い られ. 式 を 変 形 し た も の を 、(8)式 に 示 す 。. る ベ キ 乗 法 を 用 い る 。 高 次 モ ー ドの 計 算 は 、1. ⊃ 8 . 次 か ら順 に 高 次 数 側 の モ ー ドに 向 か っ て 進 め. 〔 か ÷M〕φ一÷Mφ. る 。 た だ し 、 高 次 モ ー ドを 求 め る 場 合 に は 、 固. 付 加 す る 。 中 性 子 拡 散 方 程 式 を2次. 1 γ=. 元六角 メ ッ. 1μ 一1μ ∫. よ っ て 、 (6>式 はqO)式. シ ュ 差 分 法 に よ り離 散 化 し 、 軸 方 向 の 漏 れ は バ ッ ク リ ン グ を 用 い て 考 慮 した 。 基 本 モ ー ド固 有. Φ・ →一 λ 圃絵. 値 を 計 算 す る 場 合 を(1)式 に 示 す 。 1 五ψ=評. ⊃ 9 く. 有 関 数 の 繰 り返 しベ ク トル か ら 、 既 に 得 られ て い る 低 次 数 側 の モ ー ド成 分 を 取 り 除 く 手 法 を. の よ うに変 更 され る。. Φ)蝋. 矩+. こ の 時 の 収 束 速 度 指 標 は(11)式. φ(1). とな る。. 収轍 指標一%一 鴇 設. こ こ で 、 固 有 関 数 φ の 初 期 値 を(1)式 の 固 有 関. (10). (11). 数 の 線 形 結 合 で 表 現 す る と(2)式 の よ う に な る 。 n=:N+1,N+2. Φ(°)一α。φ。+・1φ1+α2φ2+…(2) べ き 乗 法 で は 、(3)式 の 漸 化 式 に 基 づ き 源 反 復. し た が っ て ・適 切 な 原 点 移 動 量 λ3を 選 択 す る こ. 計 算 を行 い 、固 有 関 数 暫 定 値 と固 有値 暫 定 値 を. と で 収束 は 加 速 され る こ とが わ か る 。以 上 の 手. 更 新 す る。. 法 を 高 次 モ ー ド計 算 に 適 用 す る 。. Lφ用=τ. l. 轍(3). 3.計. η1. Φ伝)一嚇)MΦ. 算 結 果 お よ び考 察. 制 御 棒 第2,3リ ン グ 挿 入 体 系 を 含 め る7つ の 制 御 棒 挿 入 パ タ ー ン に つ い て 、 基 本 モ ー ド及. 側(4). び ユ次 モ ー ド∼5次. 128. モ ー ドの 固 有 値 計 算 を 行.
(21) 近畿大学原子力研究所年報. Vo1.48(2011). い 、Wielandt源. 反 復 加 速 法 適 用 の 効 果 を評 価. 御 棒 第2,3リ. ン グ 挿 入 体 系 に つ いて は 、 全. した 。固 有 値 及 び 固 有 関 数 の 収 束 誤 差 は(12)式 及. て の 高 次 モ ー ド計 算 に つ い て 、Wielandt源. びq3)式. 加 速 法 を 適 用 した こ と に よ り収 束 の加 速 が 確. で 求 め る。. 反復. 認 され た 。特 に 固有 関 数 に 対 す る加 速 が 顕 著 で. E副. 」幽. 的)1(12). あ り 、 第3次. 圏. ERR(φ)=. モ ー ド及 び4次. モ ー ドに つ い て は 、. 従 来 の 方 法 で は 収 束 条 件ERR(φ)<1×1r3を:満 た さ な い ま ま、 反復 回 数 の 上 限 と して設 け て い. 1φ(ん)一 φ(←1)i. (13》. るK=500(回)で. 1φ(ん)1. 出 力 し て い た が 、Wielandt源. 復 加 速 法 の 適 用 に よ り 、 各 々K=158(回)及. 反 び. 制 御 棒 第2,3リ ン グ 挿 入 体 系 に お け る 、収 束 す る ま で の 計 算 時 間 と 反 復 回 数 を 、 適 用 前 と適 用. K=148(回)で. 後 に つ い て 比 較 し 表1に. 収 束 して い る こ と が わ か る 。 他 の 制 御 棒 パ タ ー. 2,3リ. 固 有 値 の 収 束 に 関 して も 、 適 用 後 は よ り急 速 に. 示 す 。 ま た 、 制御 棒 第. ン グ 挿 入 体 系 に お け る 、1次 モ ー ド計 算. ン につ いて も同様 の効 果 が 期 待 で き る。. につ いて 、 固有 値 及 び 固有 関数 が収 束 す る まで の 収 束 誤 差 を 図1及. び 図2に. 収 束 条 件 を満 た す こ とが で き た 。. ま た 、 原 点 移 動 量 λsは 基 本 モ ー ド固 有 値 に. 示す。. よ り近 い値 を 取 っ た 方 が 収 束 は速 く な る こ と がわか った。. 表1.制. 御 棒 第2,3リ. ング 挿 入体 系 の 結 果. Table1.IterationofInsertedNo2,3Rod. モー ド. 基本 1次. 適 用前 時 間[s]反 復[回]時. 4.ま. とめ. Wielandt源. 適用後 間[sl反 復[回]. 反復 加速 法 を適用 す る ことによ. り 、 高 次 モ ー ドの 源 反 復 計 算 を加 速 す る こ と に. 2. 17. 1. 5. 成 功 した 。 計算 時 間 の 短 縮 だ けで な く、反 復 回. 5. 64. 2. 14. 数 の 増 加 に 伴 う計 算 結 果 の 精 度 の 低 下 を 改 善. 2次. 5. 62. 1. 16. 3次. 40. 500. 14. 158. す る こ とが で きた 。 また 、 未 収束 で の 出 力 結 果 は 固 有 値 間 隔 を 過 大 評 価 す る 原 因 とな る こ と. 4次. 39. 500. 13. 148. か ら安 全 解 析 の 観 点 か ら望 ま し く な か っ た が 、. 5次. 2. 16. 1. 8. Wielandt源. 反 復 加 速 法 を 適 用 す る こ と で 、改 善. す る こ とが で き た 。. 100. 高 次 モ ー ド計 算 時 の 原 点 移 動 量 λsの 選 択 は 、 基 本 モ ー ド固 有 値 に近 い 値 を 取 っ た 方 が 収 束 は 速 く な る こ と が わ か っ た 。 しか し 、 値 が 近 す ぎ る と逆 に 反 復 計 算 を発 散 さ せ て しま う こ と が わ か っ た 。 ま た 、十 分 に 大 き な値 を とっ て い て も特 定 の 値 で 収 束 が 悪 化 す る 場 合 が 見 られ た 。 よ っ て 、 原 点 移 動 量 λsの 選 択 は 試 行 錯 誤 的 に 導 き 出 す こ と が 望 ま し い と考 え られ る 。. 参 考 文 献 (1)橋. 本 憲 吾,"空. 間 高 次 モ ー. ドに よ る大 型 炉 心 デ ィ カ ッ. プ リ ン グ 現 象 の 解 析"(1995) (2>JamesJ.Duderstadt,LouisJ.hamilton,"NuclearReactor Analysis'ラ(1980) 成 田 正 邦 (3)橋 本,仁 計 算,"日. 藤 田文 科,"2次. 共 訳"原. 子 炉 の 理 論 と 解 析(上)". 元 増 倍 系 に お け る空 間 高 次 モ ー. 本 原 子 力 学 会 誌,33巻,9号,882-889頁. (1991) (4)ToshihiroYAMAMOTO,YoshinoriMIYOSHI,"Reliable MethodfbrFissionSourceConvergenceofMonteCarlo CriticalityCalculationwithWielandt'sMetho♂. 129. ラ(2003>. ドの.
(22) 付 録2. 熱中性子用傾斜線式位置感応型比例計数管の開発 DevelopmentofaTilted-WirePosition-SensitiveProportionalCo㎜ter{brThermalNeutrons. 09-3-334-0422安. 岡 敬. 祐(原. 子力研究所 10B(n. 1。 は じ め に 我 々 は 、2本 の 傾 斜SenseWireを. 第2研. 究 室). ,α)7Li反. 応 に よ る荷 電 粒 子 を 、 ス. リ ッ トを 通 し て 計 数 管 内 に 入 射 さ せ る 。2本 の. 用 い た位. 置 読 取 り法 に 基 づ く極 め て 簡 単 な 構 造 の 熱 中. 傾 斜 線 に 誘 導 され る 電 荷 量(信. 性 子 用 位 置 感 応 型 比 例 計 数 管(以. て 、熱 中 性 子 入 射 位 置P(=A/(A+B))、. 下TSW-PSPC. 号A、B)を. 荷電粒子. と呼 ぶ)を 開 発 し 、近 畿 大 学 原 子 炉(UTR-KINKI、. エ ネ ル ギ ーE(コA+B)が. 最 大 熱 出 力1W)を. 炉 心 に 設 置 し 、 炉 出 力 領 域3∼300mWで. 用 い てTSW-PSPCの. 性能調査. 実 験 を 行 っ て い る[1]。. た 。2本. 本 研 究 の 目的 は 、詳 細 なData解. 求 め られ る。 検 出 器 は 測定 し. の 傾 斜 線 か ら得 られ る 信 号(信 号A、B). 及 び 、 陽 極 芯 線 か ら得 られ る 信 号(信. 析 に基 づ き 、. 3信 号 をListModeで. 基 本 的 検 出 器 応 答 を調 査 し 、 特 に 位 置 分 解 能 を. 用い. 号C)の. 同 時測 定 した。. 悪 化 させ る 要 因 を 特 定 し 、 そ の 発 生 機 構 を 解 明 3.測. す る こ と に あ る。. 定 ・解 析 結 果. 炉 出 力 が80mWで 2.実. 験. ク トル(D2PC)と. 検 出 器 構 造 は 円筒 形 構 造(内 径41㎜ 27cm)で. 陽極 芯. 講. 誕'. 姻. ,1. レ 容 銭 怒. ㎜. 間 隔)で 、陽 極 芯 線 に 対 して 傾 斜 し て い る(tan θコ1/34)。 検 出 器 断 面 を 図1に. 幽 ヨ. 0δ O<. を 配 し て い る 。2本 の 傾 斜 線 は 互 い に 平 行(20㎜. 脳'鞭 総. 獅. テ ン レス 線 、340μmφ). γ. 鋤. [﹂Φゆε灘2 Φ鑓瓢邸よ8. 、50μmφ)、. 線 を 含 む 同 一 水 平 面 上 に 陽 極 芯 線 を 挟 ん で2本 の 傾 斜 線 ワ イ ヤ ー(ス. 示す。. 柳. ホ ウ 素 ま た は 窒 化 ホ ウ 素 板 を 配 した 。 円筒 中 心 メ ッキW線. し て 図2に. 元 スペ. 、有 効 長. あ り 、 円 筒 形 構 造 上 部 に 塗 布 した 天 然. に 陽 極 芯 線(金. の 結 果 をPvsC2次. 個. 棚 灘 灘躍醗 騰 _愚. 示 す。. ■■. 懸rて. 可一 、. 、▲ 3塾1、. ∼ー. 200δo◎. 亜. 脚10001200㈱. Poslti◎nP〈A/(鳩. ヒ. 匿`. 扉600. 〉)[ChamelNu期ber3 Glj悌鳳(獣6◎7+8"1(璃1}.PXP. 図2PvsC2次. 元 ス ペ ク トル(D2PC). こ の デ ー タ は20㎜. 間 隔 で 配 置 し た 直 径2㎜ 、. 14個 の ス リ ッ トを 用 い た 場 合 で あ り、14本. の. 位 置 ピ ー ク イ ベ ン トを 明 瞭 に観 測 す る こ と が で き た。 図2のGA、GBウ. イ ン ド ウ 内 の イ ベ ン トの み. を そ れ ぞ れ 抽 出 し位 置 ス ペ ク トル を 求 め た も. 図1TSW-PSPC断. の を 図3に. 示 す 。解 析 の 結 果 、位 置 分 解 能 はGA. の 方 がGBよ. り良 好 で 中央 の 位 置 ピ ー ク で 約. 4.1㎜ で あ っ た 。. 面 図. 130.
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