原子力学会秋の大会オンライン参加-発表内容の説明等(その1)

 2020年原子力学会・秋の大会はオンライン開催となった。

 新型コロナウイルスの影響で大規模な集会は控えるように、との国の要請を忖度し、最近流行のテレワークの一環としてのオンライン開催となった。
 この大会の参加登録案内メールは8月13日には来ていた。
 でもなぜか参加登録したのは8月19日であった。
 仮登録のメールが来て、近くのコンビニで参加費1万円を払い込み、正式な参加登録完了のメールが来た。

 秋の大会の予稿集は9月2日に原子力学会のメールで東京に来ていたが、義父宅にいたので気がつかなかった。
 9月10日に帰京して、慌てて原子力学会のHPにアクセスした。
 でも正式登録した時に学会からもらったIDとパスワードを入力しても拒絶された。
 仕方ないので、パスワードを忘れた場合のボタンをクリックして、再度登録のメールを受け取り、IDはそのままでパスワードのみ自分の使い慣れたものに変えて再度アクセスしたらログインできた。

 予稿集は235MBで1040ページあり、これをダウンロードした。
 最初の45ページがプログラム、46ページ以降が予稿集の原稿なので、見やすいようにするため、45ページを切り取って印刷して、それを基に聴講計画を立てた。

 プログラムから学会で興味があった内容についての内容等の説明をしてみる。

 期間は2020年の9/16(水)~9/18(金)の3日間であった。
 今回も福島事故関連を主として聴講した。
 聴講スケジュールは以下の通りとした。

 9/16(水) AM1  AM2    PM1    PM2      PM3    
   
  J核セキュリティ    D新検査制度 A放射線測定  A 放射線測定 
 9/17((木))
   A環境放射能      Bコロナ対応 A環境放射能  A環境放射能
 9/18(金)
   A環境放射能    Bグランドチャレンジ A 環境安全   

 AM1は10:30-11:00くらいにある発表、AM2は11:00-12:00くらいにある発表、PM1は13:00-14:30にある特別セッション、PM2は14:45-16:00くらいにある発表、PM3は16:00-17:30 くらいにある発表時間帯である。

 各テーマについて整理してみる。

 第一には、福島事故関連の情報収集である。
 第二には、私が研究している核変換技術の情報収集と共同研究グループとの連携の検討であるが、今回はそれに該当するものはなかった。
 第三には、教育、といっても私の研究の後継者探しという面が強い。
 これはオンラインでは難しいものがある。
 第四に興味があるものの聴講、今回の場合はグランドチャレンジ(原子力委員会の岡委員長の原子力界に望むこと)である。
 その他として、トピックス的なもの(コロナ対応)もミーハー的に仮想聴講した。

  以下にオンライン聴講順にメモ程度に書き留めていく。

 長々と見たくない人は末尾にまとめを書いておくので、それだけみればいいかもしれない。

 今回は9月11日に予稿集ダウンロード、9月16日に開催、と検討のための期間が短かかった。
 ほとんどプログラム聴講スケジュール自体もエイヤーと決めたこともあって、あまり考えもせずに、A会場が福島事故関連だったので、これを多く聴講した。

 最初はJ会場の「核不拡散・核セキュリティ技術」をオンライン視聴した。

 1J01では「大規模公共イベント等における核・放射性物質モニタ技術開発 (1)広域モニタリングシステムの開発」というタイトルで、原子力機構(以下JAEAと略す)の高橋氏が発表した。
 大規模公共イベント等において核テロを防ぐためには、核・放射性物質持込み防止と持込みの時の検知が大事で、広域モニタリングシステムが必要である。
 その現状と高度化について説明する。

R2-10-11R1 1J01 広域モニタリング概念.jpg
         図1 広域モニタリングシステムの対応の考え方

 核セキュリティにおいては、RDD(放射能散布装置、Radiological Dispersion Device)の防止が必要である。
 そのために、エリアモニタやゲートモニタで検知したり、GPS付線量計を用いた線量率マッピング等が行われる。
 今はモニタリング技術の高度化が求められており、同時に連続的に核種判定ができる装置が必要である。
 そのために、GPS付スペクトロメータ、放射能イメージング、中性子源検出技術が必要になる。
 イメージング技術については福島の放射能汚染検査で進んだ。
 コンプトンカメラや3次元イメージングによる線源特定等である。
 ドローン搭載型をベースにしたセキュリティ用ガンマ開発等が広域で点線源を探す目的で開発されている。
 ドローン搭載型、自走ロボット型、可搬型等目的に応じた搬送機器の開発も進んでいる。
 中性子検出器については、ガンマ線遮へいの時の中性子検出が必要となり、その際に、高速中性子検出が重要となる。
 プラスチックシンチレータは高速中性子に感度がいいし、安価で大型化しやすい。
 形状の工夫などを行っている。
 中性子計数率の角度依存性に対応するために、シミュレーションを行う。
 構造としては、プラスチックシンチレータとポリエチレン減速体を組合わせる。
 中性子とガンマ線の波形弁別できるプラスチックシンチレータの開発を行っている。
 これに関してカリホルニウムCf線源を使った実験も行っている。
 このように個々の技術の組合せで汎用性のある広域モニタリングシステムの開発を行っている、と説明した。

 1J02では「大規模公共イベント等における核・放射性物質モニタ技術開発 (2)可搬型GPS 付ガンマ線測定装置の試作」というタイトルで、JAEAの小泉氏が発表した。
 JAEAでは、大規模イベントなどにおける放射線テロを抑止するため、核・放射性物質を検出する迅速かつ広域をモニタするための技術開発を行っている。
 この技術開発の一環として、GPS を取り付けたガンマ線測定装置を試験的に開発したので、試験結果を報告する。
 核テロの抑止には(1)検知、(2)設置場所の特定、(3)核燃料物質・RIの物質及び核種特定が必要になる。
 日本版GPSの「みちびき」サービスのおかげで性能が向上した。
 GPS付ガンマ線測定装置を10時間動作させ、温度、湿度、気圧、照度等も測定できる。
 シンチレータ検出器で、放射線の測定もできる。
 BG0.1μSv/hの環境でも測定できる。
 JAEA(東海村)の道路をぐるっと回ってみた。
 グーグルアースを利用して場所の移動を見た。
 大きさは7㎝×2~3㎝の機器である。
 スマホで制御でき、シンチ+GPSで環境放射線を測った。

R2-10-11R1 1J02 GPS付γ線検出器.jpg
         図2 GPS付γ線検出器での東海周辺の実験例

 1秒間に1回の測定ができ、ホットスポットとして、セシウム由来のものも判別できる。
 0.5m/秒の人間の歩くスピードで測定できる、と説明した。

 私は手を挙げて、このシステムは福島の森での放射能測定に使えないか、と聞いた。
 (「手を挙げる」ボタンがZoomの画面上にあり、これを押して、マイクOFFを解除してonにすると、会話<質問と回答>できる。)
 機器は使えるシステムであるが、それ用に開発したものではないので、と言葉を濁した。
 他の人では、地下の場合はGPSが使えないのでは、と質問する人がいて、その時には別の場所の特定方法を必要とする、との答えだったと思う。

 1J03では「レーザー駆動中性子源を用いた核共鳴透過分析技術開発 (1)モデレータの開発」というタイトルで、JAEAの李氏が発表した。
 (私はここで、レーザー駆動中性子源というものを知らなかったので、調べてみたら、レーザーを物質に照射してそこから発生する二次電子等をもう一度ターゲットにぶつけて、そこから中性子を飛び出させるという二段階の中性子生成の方法らしい。)
 核共鳴透過分析法(NRTA)は、JAEA等が開発しているアクティブ中性子非破壊分析技術の一つである。
 パルス中性子を試料に透過させ、中性子飛行時間(TOF)測定により、中性子エネル ギースペクトルを求め、核種を定量する技術である
 このパルス中性子発生の目的のために、コンパクトなレーザー駆動中性子源(LDNS)を適用した。
 このLNDSは小さい中性子発生源だが、MeVオーダーの高速中性子を発生する。
 これを利用するには100eV以下に減速させないといけない。
 これを一気に減速というのでなく、二段階で減速する。

R2-10-11R1 1J03 中性子の減速検討.jpg
         図3 高速中性子減速の検討

 MeVからKeVに下げるのに、鉄Fe、鉛Pb、ベリリウムBe、タングステンW等を使う。
 このKeVオーダーに減速したものをポリエチレンに入射して、100eV以下に下げる。
 この二段階の減速に関して、モンテカルロシミュレーションコードPHITSを使い、減速材の厚さ、構造、断面積等を変えた条件について調べた、と説明した。

 1J04では「レーザー駆動中性子源を用いた核共鳴透過分析技術開発 (2)データ取得システム開発」というタイトルで、JAEAの伊藤氏が発表した。
 1J03との連続発表で、NRTAの研究で、レーザーにより発生する中性子は減速して高計数であるので、数え落とし等効率の低下がある。
 これを改善するために、効率を高く保つための波形処理法を開発した。
 それを確認するために、京大炉を用いた。
 実験結果では効率改善したものの、中性子とガンマ線の弁別が低い結果となった、と説明した。

 1J05では「高い固有安全性・核不拡散性を有する革新的中小型軽水炉の研究 (2)シリサイド燃料の効果」というタイトルで、東工大の三星氏が発表した。
 (このシリサイド燃料(U3Si2:ウランUとケイ素Siの合金)というのは聞きなれない用語と思い、調べた。
 福島原発事故後に事故耐性燃料の開発が進められていることは知っていた。
 その燃料候補として、このシリサイド燃料があり、以前東芝傘下だったウェスチングハウスWH社等が開発しているらしい。多分今世界の原子力業界で流行の大量生産型小型炉SMRの候補ではないか。)

 中小型炉としての核特性、原子炉安全性、核セキュリティを普通の軽水炉の燃料UO2と比較評価した。
 従来の大型炉と同様な規制がかけられると過大な負担となる。
 高密度ウランとしてUO2は9.66g/cm3、U3Si2は11.3である。
 固有安全性として、U3Si2は濃縮度4.11%である。
 中小型炉の長い燃焼期間が期待できる。
 燃料温度分布はUO2で1200~1500℃、U3Si2は~1000℃である。
 不正利用価値については、核爆発装置(NED)への転用はU3Si2の化学的安定性が障害となることを示唆した、と説明した。

 1J06は「パッシブ中性子線断層撮影法の使用済燃料集合体への適用可能性」というタイトルで、東工大の徳田氏が発表した。
 (用語として、中性子を外部から照射する場合はアクティブ(能動的)中性子と呼び、内部の自発的な中性子発生の場合はパッシブ(受動的)中性子と呼ぶ慣習がある。)

 核燃料の核不拡散技術の一つである使用済燃料の欠損検認が問題となっている。
 テロ等の防止のためにアクセス困難な施設の中で適用されるものである。
 従来はパッシブガンマ線断層撮影法が開発されてきたが、燃料自身の遮へいによる中心部のぼやけが出てしまうので、パッシブ中性子線断層撮影法(PNET)を検討した。
 燃焼解析コードのORIGENより取得したPWRの核種組成と中性子エネルギー分布データを用いて、ホウ素含有ポリエチレンコリメータ付き検出器で構成された計算モデルを作成した。


R2-10-7R1 1J06 徳田氏 パッシブ中性子線断層撮影.jpg
         図4 パッシブ中性子中性子断層撮影法の概念

 この検出器上でモンテカルロ法で計算した中性子計数を求め、このデータを逆算して、パッシブ中性子源の再構成分布を求めた。
 パッシブ中性子線の線源2次元位置及びその相対強度を導出し、燃料集合体中央部付近であっても燃料棒の有無を明確に識別できることを明らかにした、と説明した。

 1J07では「パッシブγ線断層撮影法を用いた画像再構成技術の開発 (2)推定画像を用いたベイズ型逐次近似法によるモックアップ燃料集合体中γ線源分布の画像再構成及びCNNを用いた燃料棒の画像認識」というタイトルで、東工大の柴氏が発表した。
 パッシブγ線断層撮影法(PGET)は、保障措置における使用済燃料の検認技術の高度化や、廃棄物管理等への応用が期待されている。
 (1J06での開発と並行して行われている研究)

 本研究ではベイズ型逐次近似法を用いて、PGETの画像再構成の高コントラスト化を行い、さらに高度化のために畳み込みニューラルネットワーク(CNN:AIを用いたデータ解析)を適用した。
 この近似法を用い、画像再構成のノイズが低減され、高いコントラストの画像が得られた。
 また、CNNを用いた画像解析により、欠損燃料棒を識別することが可能になった、と説明した。

 これで午前中の発表は終わった。

 午後にはD会場「リスク情報活用のための標準に求められるもの 新検査制度への適用」というテーマの委員会セッションに行った。
 実はあまり気が進まなかった。
 これは原子力規制委員会の新検査制度に関するセッションで興味はそれほどなかった。
 しかし、この時間帯の他のセッションが関心のないものばかりで、消去法で残ったものに参加した。
 今原子力規制委員会ではリスク情報に基づく新検査制度を始めている。
 それに呼応したセッションである。

 1D_PL01では、「新検査制度におけるリスク情報活用」というタイトルで、東大の関村氏が講演した。
 リスク情報として標準に求められるものは何か。
 新検査制度の基本理念を振り返り、原子力安全の向上を目指す。
 規制側による検査か、主体的な安全性向上か。
 CAP(コレクティブアクションプログラム:改善措置プログラム)において、事業者と規制側がうまくからめればいい。
 リスク情報の活用の意義と標準整備を進めて、事故シナリオの顕在化、脆弱性の明示が可能となる。
 そのためにはPRA標準一覧の整備を行い、継続的にアップデートする必要がある。
 新検査制度の根幹をなすものとして、パフォーマンスベースの検査制度でなくてはならない。
 安全機能着眼型検査ともいえるかもしれない。
 PRA(Probabilistic Rsik Analysis:確率論的リスク評価)は不確実さを伴う。
 この新検査制度は米国のROP(Reactor Oversight process:米国原子力規制委員会<NRC>検査制度)とは違う。
 (ROPの基本はリスク情報の活用とパフォーマンスベースという2本柱で、これは真似していると思う。)
 日本は発電炉だけでなく、研究炉も含むものである。
 制度運用においては、リスクインフォームドとグレーテッドアプローチの実現を目指す。
 (言い方がわかりにくいが等級別アプローチ、優先順位付け解決とでもいえばよいか。)

 このために学会は何に関して貢献するか。
 上位概念から技術レポートに標準化すること等である。
 部会でもワーキンググループでも議論した。
 学会の標準委員会は何をすべきか。
 PRA標準、IRIDM標準(統合的なリスク情報を活用した意思決定:Integrated Risk Informed Decision Making:後述)、事業者によるCAP、実行への体制作りとして、ステークホルダーが集うこと等を行ってきた、と説明した。

R2-10-8R1 1D_PL01 学会ブログ IRIDM.jpg
     図5 原子力学会が貢献できる標準等

 1D_PL02では、「新検査制度の遂行に必要な PRA標準の品質とその実現」というタイトルで、JAEAの高田氏が講演した。
 リスク指標、PRA標準の体系化、品質の3点について話す。
 PRAは定義をしっかり定める必要がある。
 そして、その活用としてのリスク指標がある。
 事故シナリオを明確にし、リスク指標をプラントの様々な局面で活用していくことができる。
 PRAはとっつきにくい。
 あまり複雑にならない評価が必要となる。
 そのために技術レポートを発刊してきた。
 PRA標準の体系化を図ってきた。

R2-10-11R1 1d_PL02 PRAの将来像2.jpg
         図6 PRAの将来像

 PRAは日進月歩なので、取り込みが重要なポイントになる。
 目的に応じてどういう標準を作るか。
 目的が決まると、基本的要件(What to do)を決める。
 次に具体的要件(How to do)が決まり、これに基づいて、詳細な方法の検討に入っていく。
 品質とは何か。
 対象に本来備わっている特性の集まりが要求事項を満たす程度、である。
 基本の考えをステークホルダー間で共有しなければならない。
 しきい値での基準化は難しい。
 新検査制度におけるリスク情報活用が問題となる。
 例えば原子炉停止時におけるケースがある。
 詳細なリスク評価が行われている。
 内的な事象は整備されていて、フルスコープで検討できる。
 品質確保の基本的な考え方が重要になる。
 IRIDMや定期安全レビュー(PSR)等である。
 IRIDMにおけるPRAの範囲やその範囲における詳細な評価が必要になる。
 学会の役割としては、体系的な構造の整備や品質確保の考え方等を整理することである、と説明した。

 1D_PL03では、「新検査制度におけるリスク情報活用のあるべき姿」というタイトルで、長岡技科大の村上氏が講演した。
 IRIDM執筆のリーダーである。
 IRIDM標準(Integrated Risk Informed Decision Making)の策定、経緯、内容について説明する。
 リスク情報活用といっても、個々人の持つイメージが異なる。
 新型炉に対する要求を旧型炉に適用する。
 次に米国のROPという新たな検査法をモデルとした。
 2003年に日本の原子力規制委員会はIAEAの定期安全レビューを受けて、14の安全因子を10年毎に評価することとなった。
 IRIDMプロセス標準は高い信頼性のある組織の安全性向上に資するものである。
 2つの図書を検討している。
 IRIDM標準とPSR+(PSR:Proactive Safety Review、原発の安全性向上のための定期的な評価)である。
 前者は刊行し、後者は準備中である。
 IRIDM標準は目的を持った情報分析を行う。
 自分たちの目標と問題のスクリーニングを行う。
 問題設定、選択肢考案、キーエレメント分析、知見の統合、意志決定、実施、モニタリングの順に行う。
 検査機関の検査パフォーマンスの評価も行う。
 事業者だけでなく、規制側が読んでもOKなように作っている、と説明した。

 この後総合討論に移った。
 IRIDM標準の体系的な構造はどうか、同標準の品質確保はできているか、この標準の活用はできるか、知らないところをどうつかまえるか、等が意見として出ていた。
 地震については日本はよくやっている。
 あるべき姿の議論ができているか、パフォーマンスは何か、がみんな意味が違う、等の意見が出た。

 今回はここで終わりにする。

 最初の1J01と1J02は大規模イベント等における広域モニタリングシステムの開発である。
 01は概要紹介で、イメージング(可視化)技術、ドローン搭載型の検知システム等である。
 02ではその一部である可搬型GPS付γ線測定装置の製作に関するものである。
 次の1J03と1J04は小型中性子発生装置に関するものである。
 03は発生した高速中性子を減速するシステムの設計である。
 04は03との関連研究で、実際に京大炉を使って、中性子検出器の計数率の数え落しを少なくする実験結果である。
 1J05は多分今流行のSMR(大量生産可能な中小型炉)の一環と思うが、UO2でないケイ素化ウラン燃料(シリサイド燃料)の性能評価に関するものである。
 1J06と1J07は使用済燃料の欠損検認(確認の特殊な使用)に関するもので、前者は燃料から出てくる中性子、後者はγ線を用いたものである。
 一般的にはγ線を使うものらしいが、06では中性子を使う点での新規性、後者は従来のγ線を使ったものにAIのニューラルネットワーク(CNN)を使った手法である点が新しいものである。

 午後最初の新検査制度は原子力規制委員会の新検査制度に関するものである。
 検査方法としてIRIDM標準という新しい概念を作って、事業者だけでなく、規制側でも活用できるとするものらしい。

 以降も同じように、順に書いていきたいと思う。
 -以上-

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