技術開発及びCTBTへの貢献

技術開発及びCTBTへの貢献

核不拡散・核セキュリティ技術開発

核鑑識技術開発

核鑑識とは、捜査当局によって押収、採取された不法な核物質や放射性物質とそれらに関連する物質・物品の組成、物理・化学的形態等を分析し、不法な物質の出所、履歴、輸送経路、目的等を分析・解析することで、捜査活動を支援する技術的手段です。核鑑識に必要な分析技術、分析データを照合するためのデータベース等を含む核鑑識ライブラリ技術の開発や、捜査当局等による現場初動対応を支援する放射線測定技術の開発を行っています。

核鑑識プロセス

核鑑識分析技術
- 同位体分析
- 不純物分析
- ウラン年代測定
- 粒子形状分析・微細構造分析
核鑑識ライブラリ
- データベース（核物質、放射性物質）
- 分析データ等の解析手法、ツール
- AIを使った分析データ解析
現場初動対応支援のための放射線測定技術
- 携帯型検出器による核種判定
- 指向型ガンマ線検出器技術

AIを使った核物質表面パターン解析技術

アクティブ中性子技術開発

非破壊測定（NDA：Non-Destructive Assay）は、パッシブ法とアクティブ法に分類されます。パッシブ法は、試料から自発的に放出される中性子やガンマ線を測定します。そのため、パッシブ法では強い放射線が放出される使用済み燃料などの試料を測定する場合、測定対象としているガンマ線、中性子がそれらに埋もれて測定が難しくなることがあります。一方、アクティブ法は、外部から試料に中性子を照射して核反応を誘起し、それによって発生する放射線を測定する手法で、誘起された放射線がバックグラウンドに対し有意に測定できれば、試料測定に適用できます。

中性子共鳴分析法

中性子共鳴分析(NRA)は、次の3つの異なる放射線を組み合わせて、試料中の核分裂性核種の量を定量します。

中性子共鳴透過分析(NRTA)による透過中性子
中性子共鳴捕獲分析(NRCA)による中性子捕獲ガンマ線
中性子共鳴核分裂中性子分析(NRFNA)による核分裂中性子

京都大学の電子線型加速器施設（KURNS-LINAC）で行った実験では、核分裂事象によるU-235の共鳴ピークを様々な条件下で明確に観測し、NRFNAシステムの実現可能性を実証しています。将来的にはサンプル中の核物質量の定量など、IAEA保障措置への適用を目指します。

NRAの概要

遅発ガンマ線分析法

遅発ガンマ線分光法（DGS）は、次の放射線を検出することで、試料中の核分裂性核種の量を定量します。

試料に中性子を照射し、試料中の核物質の核分裂を誘発し、崩壊する核分裂生成物からのガンマ線（複数回測定）

短期的には再処理工場への応用を、長期的には燃料集合体への応用を目標に、それらに必要な分析の要件や機器開発を研究しています。

スペクトル解析技術の開発
- Rodriguez et al., J. Nucl. Sci. and Technology 57 (8), 2020, 975-988
- Rossi et al., Nucl. Inst. and Methods 977, 2020, 164306
- Rodriguez et al., Nucl. Inst. and Methods 997, 2021, 165146
- Tohamy et al., Applied Radiation and Isotopes 173, 2021, 109694
- Rodriguez et al., Transactions on Nucl. Science 71 (3), 2024, 255-268
装置開発
- Rodriguez et al., Applied Radiation and Isotopes 148, 2019, 114-125
- Rossi et al., J. Nucl. Sci. and Technology 58 (3), 2021, 302-314
- Rodriguez et al, Nucl. Inst. and Methods 1014, 2021, 165685

核分裂シグネチャー分析装置^** 少量核物質を対象にDGSと中性子計測が適用できるよう設計されている。シグネチャーとは、遅発ガンマ線のみならず遅発中性子など、核検知に有用な放射線を総称する呼び方。

広域における核・放射性物質検知技術開発

核物質や放射性物質を用いたテロ行為を防止するため、これらの物質を検知する装置の開発が進められています。ISCNでは、広域における核・放射性物質検知技術開発に令和2年度より着手しています。この技術開発では、スポーツやコンサートなどの大規模公共イベントや大型商業施設において、会場・施設の内部やその周辺の広い範囲で、核・放射性物質を効率よく検出することでできる装置・システムの開発を目的としています。

様々な場面に導入可能なシステムを目指し、屋内外で位置を把握しながら放射線測定を行う技術やロボットを利用した遠隔測定などの導入を計画しています。

放射線マッピング技術開発: 2次元／3次元測位; メッシュ型ネットワークを介した遠隔測定
放射線源探知技術: 可搬型ガンマ線検出器開発; 核物質等の高速中性子源探知

スタジアム周辺での放射性物質検知概念図

放射線検出器を搭載した4輪走行ロボット

スタジアム周辺での放射性物質検知概念図

過去に実施した技術開発

その他の活動

CTBT

CTBT国際検証体制のしくみ

包括的核実験禁止条約(CTBT)は、宇宙空間、大気圏内、水中、地下を含むあらゆる空間での核兵器の実験的爆発及びその他の核爆発を禁止し、加盟国がそれを順守していることを検証する体制の確立等を規定したものです。

CTBTは178か国が批准していますが、発効要件国の未批准のため、現在未発効です。しかし将来の条約発効に備えて、条約の議定書で決められた核実験探知を目的とする地震波、放射性核種、水中音波、微気圧振動の4種類の国際監視制度(IMS)施設の90.2％^*（304/337ヶ所）が世界中に設置され認証を受けて運用しています。

*: 2023年2月現在

CTBTの現状（2024年3月現在）: (1) 署名国187か国、批准178か国; (2) 発効要件国44か国のうち、署名国41か国、批准国35か国
発効要件国のうち、
署名済・未批准国（6か国）：米国、中国、エジプト、イラン、イスラエル、ロシア
未署名・未批准国（3か国）：北朝鮮、インド、パキスタン

CTBT国際検証体制へのISCNの貢献

JAEAは、沖縄観測所、高崎観測所、及び東海放射性核種実験施設の整備を完了し、核実験監視のための技術要件を満足する施設としてCTBT機関(CTBTO)の認証を得て運用を行っています。さらに、国内データセンター(NDC-2)では、オーストリアのウィーンにある国際データセンター(IDC)から配信される世界中の放射性核種観測所データを受信し、日常的にデータ解析を実施しています。沖縄観測所は宇宙航空研究開発機構の沖縄宇宙通信所内に、高崎観測所は量子科学技術研究開発機構の高崎量子応用研究所内に設置されています。また、東海放射性核種実験施設とNDC-2は、JAEA原子力科学研究所内に設置されています。

下図に示すように、JAEAはCTBT国際検証体制において、放射性核種監視観測所、放射性核種実験施設、及びNDC-2の運用という3つの役割を担い、国に積極的に協力しています。