原子力人材育成ネットワーク報告会 （東海大学校友会館）
2011年12月20日

京都大学原子炉実験所の活動について

京都大学原子炉実験所
原子力基礎工学研究部門
八木貴宏

発表内容
京都大学原子炉実験所の設備
 京都大学研究用原子炉（Kyoto University Reactor: KUR）
 京都大学臨界集合体実験装置(Kyoto University Critical Assembly: KUCA)

京都大学原子炉実験所における人材育成活動

文科省補助金事業活動の紹介・状況報告

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京都大学原子炉実験所の設備

原子力科学館
職員宿舎
ホットラボ
電子線型加速器
LINAC

研究炉 KUR

トトレーサーラボ
サボ
Co-60 γ線照射装置

イノベ ションリサ チ
イノベーションリサーチ
ラボ（陽子加速器）

研究棟

気象観測塔

共同利用研究
員宿泊所

臨界集合体
KUCA
事務棟

図書棟
放射性廃棄物処理棟

職員宿舎
正門
オフサイトセンター

敷地面積：約１０万坪

京都大学研究用原子炉 (Kyoto University Reactor: KUR)
放射化分析

中性子捕捉療法

材料照射効果研究

研究用原子炉を使った研究

1964年に初臨界
出力 5000 kW
全国大学共同利用施設
強力中性子源として利用

生命科学研究

中性子照射
ガス・ジェット移送系
イオン源
静電レンズ
ウランターゲット
引出電圧
加速電圧

上下偏向板
左右偏向板

短寿命RIの研究

分析電磁石

放射線検出器

物質構造研究スリット
質量分離されたRI

中性子ラジオグラフィ

3京都大学臨界集合体実験装置(Kyoto University Critical Assembly: KUCA)


利用目的



1974年に初臨界 原子炉物理や放射線計測分野の基礎研究
 学生の教育訓練（人材育成）


日本の大学が所有している唯 の臨界集合体
日本の大学が所有している唯一の臨界集合体
 原子力機構（NUCEF, FCA）、東芝（NCA)、京大



低出力の原子炉

KUCA建屋の写真

 KUCAの最高出力は100 W（主に 以（主に1W以下で運転）運転）

 複数架台方式（3種類の炉心を持つ）
 軽水減速炉心＋固体（ポリエチレン、黒鉛など）減速炉心

 D-T反応による14 MeV中性子発生用加速器を付設

4京都大学原子炉実験所における原子力人材育成活動
目標
 他大学の学生を含めた他大学の学生を含めた学生の人材育成
学生の人材育成 原子炉の臨界、原子炉の制御、核燃料物質や放射性物質の取り扱い、中性子を用いた各種の実験等、さらに原子炉に関係する法的規制を実際に体験する事等を介して、原子力や放射線利用の技術的な基礎と安全性に関わる事を体感・体得した学生の育成

 他大学の教員を含めた他大学の教員を含めた若手教員の人材育成
若手教員の人材育成
 原子炉実験所での学生実験教育に直接関与することを介して、原子力実験教育に積極的に取り組む姿勢を誘起し、原子力実験教育に関する高いレベルの知識や技能を持ち、さらに国際的にも通用する指導的な役割を果たす研究者となる人材の育成

5

6

実験教育体系
研究炉（KUR）(4)原子炉体験実験（昨年度から開始）
研究炉（KUR）

研究炉（KUR）(2)原子炉工学応用実験
臨界集合体（KUCA）

ホットラボ(1)原子炉基礎実験
全国大学院生実験

加速器

北海道大学

その他大学
（公募等）
福井工業大学東北大学(3)原子炉利用分析実験（昨年度から開始）

東京工業大学首都大学東京京都大学
東京都市大学

新潟大学
金沢大学

東海大学

九州大学
神戸大学

大阪大学

近畿大学

福井大学

名古屋大学

実線：既に実施
点線：予定

文科省補助金事業活動の紹介((1)) KUCAを用いた実験教育「原子炉基礎実験」・「全国大学院生実験」の基盤整備(2) KUR、加速器施設を用いた実験教育
KUR 加速器施設を用いた実験教育「原子力工学応用実験」の基盤整備(3) KURの中性子照射施設を用いた実験教育「原子炉利用分析実験」の基盤整備(4) KURを用いた実験教育「原子炉体験実験」の基盤整備
原子炉体験実験」 基盤整備
 若手教員育成のための環境整備
外部講師の派遣
若手教員の海外派遣

78(1) KUCAを用いた実験教育
参加学生に応じた3つのコース：

Basicコースの実験内容

 入門コース（3日間）
1.

 初心者向け

臨界近接実験
 燃料装荷および臨界枚数の予測

 Basicコース（5日間）
 原子炉、炉物理、放射線計測を体験する機会

 Advancedコース（5日間）
 さらに、放射線計測機器の調整、中性子束のさらに 放射線計測機器の調整 中性子束の絶対値測定などの項目を追加し、より深い知識を求める

2. 制御棒校正実験
 ペリオド、制御棒価値等の測定
ペリオド 制御棒価値等の測定

3. 反応率分布測定
 放射化箔の計数測定技術の習得

4 KUCAの運転実習（参加者全員）
4.
5. スクラム実験

燃料体
軽水減速炉心9

実験時の様子KUCA制御室でのペリオド測定

KUCA燃料室での燃料装荷

KUCA制御室での運転実習

教員との討論10

参加学生
200180

大学院生
京大学生
海外
合計

160
140

人数

120
100
80
60

北大

40
20
0
1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

年度

国内；～
国内；
～150150名
名/年
現在、全国12大学が参加して大学院生実験が行われている（京都大学については学部学生実験）
国外；～国外；～25
25名
名/年
2003年度から韓国6大学合同学生実験、2006年度からスウェーデン学生実験

福井大

東北大

神戸大 京大
九大

東工大
都市大
名東海
東海大
近大 阪大 名大2011年度：8週間実施
参加者総数：約3300名

韓国、中国、スウェーデン学生向け実験も実施【文科省補助金事業活動】
KUCAを用いた原子炉実験の基盤整備

11 グラフィックパネル更新
 参加学生の理解促進
 学生の運転実習の安全性向上
 説明用資料の表示など

 ITVモニター更新
 参加学生の理解促進
 学生の燃料室作業時の安全性向上

更新前のグラフィックパネル

 温度係数実験用ヒータ増設
 温度係数測定実験の円滑な実施

 核計装用データ記録装置新設
 参加学生の理解促進 学生用実験データの取得の円滑化

更新後のグラフィックパネル

12(2) KURと周辺施設を使用した原子力工学応用実験① 中性子場の線量測定
場 線 測定 ホットラボラトリ② 中性子飛行時間分析法
 電子線型加速器(LINAC)③ 加速器ビーム実験
 固定磁場強集束型(FFAG)加速器④ 中性子（X線）光学実験
 ホットラボラトリ⑤ アクチニド元素の抽出実験
 冷中性子ビームライン

対象：
京都大学院工学研究科原子核工学専攻に所属する修士課程・博士後期課程の大学院生（今後 他大学からも 募予定）
（今後、他大学からも公募予定）
実験：
実験課題を1つ選択し、5日間かけて実験を行う

① 中性子場の線量測定
 原子力と医学物理工学分野の関わりの一例として中性子捕捉療
原子力 医学物
学分野 関わり例
中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy: BNCT)について紹介
 水ファントムを用いた中性子とガンマ線混在場における、混線質の異なる放射線の線量測定
 サイクロトロン加速器を使用した熱外中性子源を用いた水ファント
ム照射実験を通してBNCTの原理を理解する

13

14

② 中性子飛行時間分析法
 中性子飛行時間分析法（ＴＯＦ法）を用いて、京大炉ライナック光中性子源からの中性子のエネルギ スペクトルを測定からの中性子のエネルギースペクトルを測定
 中性子測定の原理を理解する
 軽水を減速材として用いた場合の漏洩中性子スペクトルを測定
 軽水炉における減速材の役割について理解する 軽水減速材に中性子吸収材を添加した場合の漏洩中性子スペクトル、中軽水減速材 中性 吸収材を添加 た場合 漏洩中性ペク
中性子温度、Cd比の変化を測定
 軽水炉における制御材の役割について理解する
電子線

電子線型加速器（LINAC）

タンタル
タ
タ
ターゲット

水減速材

③ 加速器ビーム実験
 FFAG加速器を使用して粒子加速器の原理を学ぶ

固定磁場強集束型（FFAG）加速器

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【文科省補助金事業活動】
KURおよび付属施設の基盤整備

16 研究炉用反応度測定関係機器の整備
 参加学生の反応度測定の理解促進 学生用実験データ取得の円滑化

 熱中性子検出器用電離箱及び電流計の設置
 中性子・γ線混在場における線量評価に関する参加学生の理解促進
中性線 在場 お る線量評価 関する参加学生
解促進

 実験用テキストの整備

中性子電離箱の写真

電流計の写真(3) 原子炉利用分析実験（昨年度から開始）
放射化分析：
対象：
原子核反応で生成した放射性物質の量を測定し、 全国大学の学部生、大学院生
昨年度は、京都大学、大阪大学、試料中に含まれている元素を定量する
東北大学、金沢大学の学生が参加（今後、他大学からも公募予定）

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【文科省補助金事業活動】
KURの原子炉利用分析実験の基盤整備

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 ガンマ線スペクトル測定のための装置の設置
 高分解能でガンマ線スペクトルを行うため高分解能でガン 線ス クトルを行うため

 実験用テキストの整備
ガンマ線スペクトルのデータ解析装置
クライオスタット（液体窒素温度に冷却するための装置）

Ge検出器を使用した
装
装置概観

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(4) KURを用いた原子炉体験実験（昨年度から開始）
原子力分野の初学者の学生を対象として、原子炉の運転と基礎的な原理について学ぶ
実験内容
••
•
•

逆増倍法による臨界近接実験
炉周期法による制御棒校正実験
出力（温度）反応度効果の測定
チェレンコフ光の観察

KURの炉心炉心期間：1日
対象：全国大学の1,2回生の学部生
昨年度は 福井工業大学 神戸大学 近畿大学
昨年度は、福井工業大学、神戸大学、近畿大学（今後、他大学からも公募予定）

運転中の原子炉から出るチェレンコフ光20

今後の予定((1)) KUCAを用いた実験教育「原子炉基礎実験」
・「全国大学院生実験」の基盤整備(2) KUR
KUR、加速器施設を用いた実験教育
加速器施設を用いた実験教育「原子力工学応用実験」の基盤整備(3) KURの中性子照射施設を用いた実験教育「原子炉利用分析実験」の基盤整備(4) KURを用いた実験教育「原子炉体験実験」の基盤整備


若手教員育成のための環境整備

今後、他大学からの学生を公募予定