国立研究開発法人日本原子力研究開発機構「放射線環境試験場」JRR-3

⽇本原⼦⼒研究開発機構（JAEA）は、原⼦⼒に関する総合的な研究開発機関です。

国立研究開発法人
日本原子力研究開発機構

放射線環境試験場

放射線環境試験場の種類

各施設での検査可能な内容と特徴

	陽子	重粒子	ガンマ線（エックス線）	中性子	特徴
①J-PARC	○	−	−	○	高エネルギー（準備中）
②タンデム加速器	○	○	−	−	豊富なイオン種（準備中）
③保管廃棄施設	−	−	○	−	低線量率長時間照射（準備中）
④JRR-3	−	−	−	○	熱中性子・冷中性子
⑤FRS	−	−	○	○	高精度
⑥WASTEF	−	−	○	−	高線量

①J-PARC

大強度の中性子照射、高エネルギー陽子照射で、材料劣化・半導体損傷評価が可能（準備中）。

②タンデム加速器

陽子、重粒子など、複数のビーム条件の照射で半導体デバイス影響評価試験が可能（準備中）。

③保管廃棄施設

様々な核種が混在する「放射性廃棄物」からのガンマ線を有効利用。長期的影響評価可能（準備中）。

④JRR-3

中性子照射可能。

⑤FRS

国家標準とのトレーサビリティを確保した各種放射線照射場を整備。放射線測定器の特性試験のほか、低線量域における材料試験、半導体ソフトエラーの高精度評価にも利用可能。

⑥WASTEF

セルでガンマ線の高線量照射が可能。材料・光学系の評価が可能。

JAEAが開発している宇宙技術

宇宙でメンテナンスフリーな
半永久エネルギー

放射性同位元素を利用した電池▶︎

セルロースで創る新素材

宇宙に挑む自然素材。軽量で柔軟▶︎

ノーバッテリーで真空維持

サンプルリターン用トランスファーケース
宇宙材料評価に最適▶︎

電磁探査
同位体分析／年代測定

地球科学の技術を惑星探査へ▶︎

対放射線環境の
カメラやイメージセンサ

宇宙空間の過酷な放射線環境にも耐え抜くカメラ▶︎

宇宙空間での
放射線飛来方向特定

天文現象の観測、フレアの常時観測に▶︎

放射線挙動解析
モンテカルロコード

宇宙の放射線のリスクを
シミュレーションで可視化！
それができるのが「PHITS」

①J-PARC

J-PARCとは

J-PARC（Japan Proton Accelerator Research Complex）は、素粒子物理、原子核物理、物質科学、生命科学、原子力など幅広い分野の最先端研究を行うための陽子加速器群と実験施設群の呼称です。世界に開かれた多目的利用施設であるJ-PARCの最大の特徴は、世界最高クラスの陽子（1MW）ビームで生成する中性子、ミュオン、K中間子、ニュートリノなどの多彩な2次粒子ビーム利用にあります。高エネルギー加速器研究機構（KEK）と日本原子力研究所（原研）【現（独）日本原子力研究開発機構（JAEA）】が共同で提案し、8年の歳月と総工費1524億円をかけ、2008年にJAEA東海の原子力科学研究所内に第一期施設が完成しました。

J-PARC全景（平成20年1月28日撮影）
J-PARCは、およそ65ha、東京ドーム14個分もの大きさがある、巨大な研究施設です。

どのように使えるか

J-PARC利用には研究課題申請書の提出が必要です。施設ごとに公平性と透明性を持った課題審査体制があり、MLFではPRC（Program Review Committee）が、ハドロン及びニュートリノ実験施設では、KEKのPAC（Program Advisory Committee）が課題審査を行います。課題申請手続き、ユーザー登録、及び課題実施に関わる支援と必要な情報はUsers Office が行います。

②タンデム加速器

加速器タンク内加速器本体

加速器本体の高さは約20mあります。メンテナンス時には加速器タワー3Fと6Fからタンク内部に入り作業を行います。加速器運転時には、タンク内に高電圧を維持するための絶縁ガスとして六フッ化硫黄ガスが約5気圧で封入されています。

施設を利用した研究の一例

重イオン反応を用いた未知領域原子核の核分裂研究
重・超重核の核構造研究
高エネルギー重イオンによる物性研究
放射性同位体を用いた重元素の核化学研究

タンデム加速器のしくみ

加速器とは、高い電圧を発生させるなどして、イオンや電子などを高いエネルギーまで加速させる装置です。中でも高い静電場を使って負イオンを加速した後、更に正イオンに変換して2段階で加速する加速器をタンデム（Tandem）加速器といいます。

JAEA東海タンデム加速器は、静電加速器としては世界トップレベルの最大20MV（2000万ボルト）の電圧を発生させることができ、水素からビスマスまでの多様なイオンビームを加速することができます。宇宙機器のSEE評価における照射試験の幅広いニーズのうち、中低エネルギー領域において広範なLET×Rangeを網羅する性能を有しており、現在、産業利用ための照射試験装置の設置を準備中です。

イオン種（例）	エネルギー [MeV]	MAX Range [μm]	MAX LET [MeV/(mg/cm²)]
H	5〜30	4900	0.5
He	5〜30	430	1.4
C	5〜105	200	5.1
Ne	5〜130	87	8.9
Ar	15〜180	48	19
Kr	35〜210	29	41
Xe	50〜330	30	68
Au	35〜350	30	85

代表的核種のイオンビームの性能

③保管廃棄施設

施設概要

低レベル放射性廃棄物を保管
（主に200Lドラム缶に封入）
放射性廃棄物から放出される
ガンマ線を利用
低線量ではあるが、
常時照射環境を提供可能！
（準備中）

ガンマ線照射施設について

核種とエネルギー
Cs-137（0.662MeV）や Co-60（1.17MeV, 1.33MeV）がメイン
廃棄物のため様々混在
線量率、フルエンス率 最大100 μSv/h程度（～1 Sv/y）
こんな評価に使えます
射場に長期間（1年間等）置いたままにして、低線量の長時間照射影響を評価 or 総吸収線量を調整して放射線耐性評価

④JRR-3

JRR-3（Japan Research Reactor-3）は、1989年に改造され初臨界した最大熱出力20MWの重水反射型軽水冷却原子炉です。主に材料照射や中性子を用いた実験を行っており冷中性子製造装置を用いて製造した冷中性子による実験ができるのが大きな特徴です。

隣接している大強度陽子加速器施設J-PARCと組み合わせることにより、世界でも稀な原子炉と加速器での中性子研究ができる場所となっています。将来、がん治療用のRIの製造など様々な活躍が期待されています。

JRR-3でできること

中性子照射利用
炉心に設置されている垂直照射孔に様々な種類の照射用キャプセルを装荷し中性子を照射することで、様々な研究を行っています。
中性子ビーム利用
炉心で発生した中性子を9本の水平実験孔により各実験装置まで導き、そこから取り出された高強度中性子ビームを利用して、基礎研究から産業利用に至る幅広い分野で研究を行っています。

世界トップレベルの高性能研究炉

JRR-3は世界トップレベルの高性能研究炉として中性子ビーム実験（中性子ラジオグラフィ、中性子散乱実験、中性子即発ガンマ線分析）や中性子照射（RIの製造、中性子放射化分析）などに利用されています。

2011年3月の東日本大震災により運転を停止していましたが、新規制基準に適合するために耐震補強工事等の安全対策を実施し、2021年2月26日に運転を再開しました。

運転再開後、国内の多くの大学、研究機関、民間企業や海外の研究機関等に利用されており、様々な研究成果が創出されています。

⑤FRS

施設概要

高品質なガンマ線、エックス線、ベータ線、中性子の照射場を有する世界トップクラスの校正・試験施設です。

さまざまな線種、幅広いエネルギー範囲で、放射線測定器等の試験ができます。
国家標準とのトレーサビリティを有しており正確な照射量を提供することができます。
放射線測定器の特性試験のほか、低線量域における材料試験、半導体ソフトエラーの高精度評価に利用可能です。

⑥WASTEF

施設概要

材料試験を主体に多様な照射後試験に対応可能。
高線量照射が可能で、基板などの機器を動作した状態での動作限界の確認が可能。
大型の機器は、コンクリートセル内で、小型の機器はガンマセルでそれぞれ照射可能。

ガンマセルについて

核種とエネルギー Co-60（1.17MeV、1.33MeV）
線量率、フルエンス率 0.73 kGy/h
照射可能時間 168時間／週
こんな評価に使えます 照射時間の調整による必要な積算線量の照射。

JAEAって
なに？

日本原子力研究開発機構（JAEA）は、
原子力に関する総合的な研究開発機関です。

原子力（ニュークリア）と
再生可能（リニューアブル）エネルギーが二元論を乗り越え、
融合することで実現する
新しい持続可能（サステナブル）な未来社会を目指します。

JAEAは、原子力と再生可能エネルギーの融合によって、脱炭素社会の実現を目指しています。これを実現するために、「Synergy」「Sustainable」「Ubiquitous」の3つの柱に基づいて取り組みを進めています。これにより、「カーボンニュートラルな社会」と「低資源・高効率な社会」を実現し、人類社会に貢献することを目指します。

JAEAのビジョン

2050年脱炭素社会の実現に貢献する高温ガス炉の開発
高レベル放射性廃棄物の有害度低減・資源化　医療用RIも国産化へ
原子力利用の過程で発生する燃えないウランや放射性廃棄物を最大活用
福島第一原子力発電所（1F）の廃止措置と環境回復を支援
原子力施設の健全なライフサイクルを確立
医療用RIの国産化

● JAEAが開発している宇宙技術について詳しくご紹介 ●

宇宙でメンテナンスフリーな半永久エネルギー

厄介な発熱性の廃棄物を熱源として有効活用

廃棄物から生じる放射線や熱は、人が容易に近づけない過酷環境で、半永久・メンテナンスフリーのエネルギー源として活用できる可能性を秘めています。例えばRI電池はその一例です。RI電池熱源開発特別チームでは、放射性物質の安定化・密封化技術などを開発し、エネルギー源としてのRIを社会に提供することを目指しています。

半永久電源開発の用途例