Nuclear Security Application of Micro Electron-Beam Linear Accelerator X-Ray Source and 14MeV Neutron Source

• Project/Area Number: 19206102
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: UESAKA Mitsuru The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (30232739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 春山 満夫 (春山 満男 / 春山 滿夫) (独)原子力研究開発機構, 超高感度U・Pu非破壊検査法開発特別グループ (60446466) ; 取越 正巳 (独)放射線医学総合研究所, 照射装置開発室, 室長 (90280742) ; 作美 明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (30360556)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): 取越 正巳 放射線医学総合研究所 (90280742) ; 作美 明 東京大学, 大学院・工学系研究科原子力専攻 (30360556)
• Project Period (FY): 2007 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥48,230,000 (Direct Cost: ¥37,100,000、Indirect Cost: ¥11,130,000); Fiscal Year 2009: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000); Fiscal Year 2008: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000); Fiscal Year 2007: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
• Keywords: 加速器 / ビーム工学 / 核物質定量管理 / セキュリティ / 放射線計測 / 核物質探知技術 / 爆薬探知技術 / 2段シンチレータアレイ / 単色X線 / リストモードMCS測定器 / (n,γ)反応 / 中低速中性子及び熱中性子

Research Abstract

A nondestructive assay system for security management application is proposed. We employ a compact electron linac as an X-ray source and 14.1MeV neutron source. The combination of these novel technologies realizes a fast security scanning system. Due to a need for security screening instruments capable of detecting explosives and nuclear materials there is growing interest in neutron generator systems suitable for field use for applications broadly referred to as active neutron interrogation. The system incorporate hermetically-sealed particle accelerator tubes designed to produce fast neutrons using deuterium-tritium (En=14.1 MeV) fusion reactions. Employing next-generation features including advanced sealed-tube accelerator designs, all-digital control electronics and innovative housing configurations these systems are suitable for many different uses. The neutron source is used for active neutron The 950 keV portable X-band (9.4 GHz) linear accelerator (Linac) provides on-site high-energy X-ray inspection, including material recognition up to a certain precision. We have developed an X-band Linac system and have achieved the maximum 950 keV X-ray by using the low-power magnetron (250 kW) in a 2-ms pulse length. We have already experimentally verified the dual-energy X-ray material recognition with and without an energy filter. Further, the array of the scintillator detector for dual energy X-ray measurement without the energy filter is numerically analyzed and designed for much quicker measurements. Updated results will be presented.

Research Products

• [Journal Article] Design and experiment of dual-energy X-ray material recognition using a 950 keV X-band Linac (2011)
  • Author(s): Kiwoo Lee, Eiko Hashimoto, Tomohiko Yamamoto, Takuya Natsui, Azusa Mori, Shunsuke Hirai, Mitsuru Uesaka
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
• [Journal Article] Material Recognition System using 950 keV X-band Linac with Dual Energy X-ray Scintillator Array (2010)
  • Author(s): Kiwoo Lee, Takuya Natsui, Shunsuke Hirai, Mitsuru Uesaka, Tomohiko Yamamoto
  • Journal Title: IPAC2010 (The first International Particle Accelerator Conference) Pages: 130-132
• [Journal Article] X-bandライナックを用いた手荷物検査用準2色X線シンチレータアレイの基本設計 (2009)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充
  • Journal Title: 第6回日本加速器学会年会 Pages: 350-352
• [Journal Article] Medical and Nuclear Applications of Micro Electron-Beam Linear Accelerator X-Ray Sources (2009)
  • Author(s): Eiko Hashimoto, Tomohiko Yamamoto, Takuya Natsui, Kazuyoshi Koyama, Kazuyuki Demachi, Mitsuru Uesaka, Naoki Nakamura, Masashi Yamamoto, Eiji Tanabe
  • Journal Title: International Journal of Automation Technology Volume: 3 Pages: 523-532
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-bandライナックを用いた手荷物検査用準2色X線シンチレータアレイの基本設計 (2009)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充
  • Journal Title: 第6回日本加速器学会年会2009 Pages: 350-352
• [Journal Article] ウラン・プルトニウム廃棄物等のクリアランスのための高感度測定技術 (2009)
  • Author(s): 春山 滿夫
  • Journal Title: 原子力施設 デコミッショニング技術講座 第21 Pages: 119-144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Monochromatic tunable Compton scattering X-ray source using X-band multi-bunch linac and YAG laser circulation system (2007)
  • Author(s): M. Uesaka, et. al.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 261 Pages: 867-870
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Medical and Nuclear Applications of Micro Electron-Beam Linear Accelerator X-Ray Sources
  • Author(s): Eiko Hashimoto, Tomohiko Yamamoto, Takuya Natsui, Kazuyoshi Koyama, Kazuyuki Demachi, Mitsuru Uesaka, Naoki Nakamura, Masashi Yamamoto, Eiji Tanabe
  • Journal Title: International Journal of Automation Technology Issue 3 Pages: 2009-2009
• [Journal Article] Material Recognition System using 950 keV X-band Linac with Dual Energy X-ray Scintillator Array
  • Author(s): 李基羽, 夏井拓也, 平井俊輔, 上坂充, 山本智彦
  • Journal Title: IPAC2010 (The first International Particle Accelerator Conference)
• [Presentation] 950 keVX-band Linac for material recognition using two-fold scintillator detector as aconcept of dual-energy X-ray system (2010)
  • Author(s): Kiwoo Lee, Takuya Natsui, Shunsuke Hirai, Mitsuru Uesaka, Eiko hashimoto
  • Organizer: CAARI2010 (21st International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry)
  • Place of Presentation: アメリカTexas州
  • Year and Date: 2010-08-07
• [Presentation] 950 keV X-band Linac for material recognition using two-fold scintillator detector as a concept of dual-energy X-ray system (2010)
  • Author(s): Kiwoo Lee, Takuya Natsui, Shunsuke Hirai, Mitsuru Uesaka, Eiko hashimoto
  • Organizer: CAARI2010 (21^<st> International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry)
  • Place of Presentation: アメリカTexas州
  • Year and Date: 2010-08-07
• [Presentation] 950 keV X-band Linacを用いた物質識別実験及び散乱X線対策 (2010)
  • Author(s): 李基羽、夏井拓也、平井俊輔、上坂充
  • Organizer: 2010年加速器学会
  • Place of Presentation: 姫路文化センター
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] X-band LinacX線による2段シンチレータアレイの物質判別実験 (2010)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充、中田博之、吉田正樹、鎌上則夫
  • Organizer: 日本原子力学会2010年春の大会
  • Place of Presentation: 茨城大学
  • Year and Date: 2010-03-26
• [Presentation] 950keVXバンドライナック用準2色X線シンチレータアレイの基本設計 (2009)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充、中田博之、内藤匡浩、鎌上則夫
  • Organizer: 日本原子力学会2009年秋の大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] X-bandライナックを用いた手荷物検査用準2色X線シンチレータアレイの基本設計 (2009)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充、中田博之、内藤匡浩、鎌上則夫
  • Organizer: 第6回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 原子力科学研究所
  • Year and Date: 2009-08-06
• [Presentation] X-bandライナックを用いた手荷物検査用準2色X線シンチレータアレイの基本設計 (2009)
  • Author(s): 李基羽、橋本英子、山本智彦、夏井拓也、森梓、平井俊輔、上坂充、中田博之、内藤匡浩、鎌上則夫
  • Organizer: 第6回日本加速器学会年会2009
  • Place of Presentation: 原子力科学研究所
  • Year and Date: 2009-08-06
• [Presentation] 950keVライナック擬似2色X線撮影試験 (2009)
  • Author(s): 平井俊輔、夏井拓也、李基羽、谷口善洋、山本智彦、橋本英子、上坂充、中村直樹、山本昌志、草野譲一、田辺英二
  • Organizer: 日本原子力学会2009年春の年会
  • Place of Presentation: 東京都
• [Presentation] 可搬型X-band LinacX線源による回転機リアルタイム撮影 (2009)
  • Author(s): 山本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 中村直樹, 山本昌志, 平井俊輔, 橋本英子,上坂充, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: 日本原子力学会2009年春の年会
  • Place of Presentation: 東京都
• [Presentation] ウラン・プルトニウム廃棄物等のクリアランスのための高感度測定技術 (2009)
  • Author(s): 春山滿夫
  • Organizer: 原子力施設デコミッショニング技術講座第21.119-144, 1
• [Presentation] 可搬型X-band Linac X線源による回転機リアルタイム撮影 (2009)
  • Author(s): 山本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 中村直樹, 山本昌志, 平井俊輔, 橋本英子, 上坂充, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: 日本原子力学会2009年春の年会
  • Place of Presentation: 東京都
• [Presentation] Application of monochrbmatic ke V X-ray source to X-ray drug delivery system dev (2008)
  • Author(s): 上坂充、坂本文人、谷口善洋、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on Compton Sources fox X/gamma rays : Physics and Application.
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Compton Scattering Monochromatic Tunable X-ray Source based on X-band Multi (2008)
  • Author(s): 坂本文人、谷口善洋、上坂充、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on Compton Sources fox X/gamma rays : Physics and Application.
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Upgrade of X-band Thermionic Cathode RF-gun for Comton Scattering X-ray So (2008)
  • Author(s): 谷口善洋、上坂充、坂本文人、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on Compton Sources fox X/gamma rays : Physics and Application.
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Application of monochrbmatic ke V X-ray source to X-ray drug delivery system dev (2008)
  • Author(s): 上坂充、坂本文人、谷口善洋、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on "Compton Sources fox X/gamma rays: Physics and Application
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Compton Scattering Monochromatic Tunable X-ray Source based on X-band Multi (2008)
  • Author(s): 坂本文人、谷口善洋、上坂充、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on "Compton Sources fox X/gamma rays: Physics and Application
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Upgrade of X-band Thermionic Cathode RF-gun for Comton Scattering X-ray So (2008)
  • Author(s): 谷口善洋、上坂充、坂本文人、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: ICFA Workshop on "Compton Sources fox X/gamma rays: Physics and Application
  • Place of Presentation: イタリア
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] 単色X線源用熱陰極高周波電子銃の適正精度設計・製作 (2008)
  • Author(s): 谷口善洋、上坂充、坂本文人、山本智彦、夏井拓也、上野健治、肥後壽泰、吉田光宏
  • Organizer: 日本原子力学会北関東支部若手研究者発表会
  • Place of Presentation: 茨城県
  • Year and Date: 2008-04-28
• [Presentation] Upgrade of X-band Thermionic Cathode RF-gun for Comton Scattering X-ray So (2008)
  • Author(s): Y.Taniguchi, F.Sakamoto, T.Natsui, T.Yamamoto, E.Hashimoto, M.Uesaka, M.Yoshida, T.Higo, S.Fukuda, M.Akempto
  • Organizer: 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and the 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan.
  • Place of Presentation: 広島県
• [Presentation] Medical Application of Dual-energy X-ray CT using Compton Scattering Monochromatic X-ray Source (2008)
  • Author(s): H.Taguchi, N.Yusa, A.Sakumi, F.Sakamoto, E.hashimoto, T.Yamamoto, T.Natsui, Y.Taniguchi, M.Uesaka
  • Organizer: 第97回日本医学物理学会学術大会
  • Place of Presentation: 韓国
• [Presentation] Development and Experiment of X-ray Source by 9.4 GHz X-band linac for Nonde (2008)
  • Author(s): T.Natsui, T.Yamamoto, Y.Taniguchi, F.Sakamoto, A.Sakumi, M.Uesaka, E.Tanabe, N.Nakamura, M.Yamamoto, S.Fukuda, T.Higo, M.Akemoto, M.Yoshida
  • Organizer: 16th Pacific Basin Nuclear Conference(16PBNC).
  • Place of Presentation: 青森県
• [Presentation] 非破壊検査用可搬型XバンドライナックX線源の安定高出力化 (2008)
  • Author(s): 夏井拓也、山本智彦、坂本文人、谷口善洋、田口博基、遊佐訓孝、上坂充、福田茂樹、後寿泰、明本光生、吉田光宏、山本昌志、中村直樹、田辺英二、森田成基
  • Organizer: 日本原子力学会2008年秋の大会
  • Place of Presentation: 高知県
• [Presentation] Development of a Portable 950 ke V X-band Linac for NDT (2008)
  • Author(s): Natsui, M.Uesaka, T.Ymamamoto, F.Sakamoto, E.Hashimoto, L.Kiwoo, N.Nakamura, M.Yamamoto, E.Tanabe, M.Yoshida, Toshiyasu Higo, S.Fukuda
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry(CAARI 2008).
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] オンサイト非破壊検査用可搬型950keV XバンドライナックX線源 (2008)
  • Author(s): 本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 平井俊輪, 橋本英子, 上坂充, 中村直樹, 山本昌志, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: 日本保全学会第5回学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城県
• [Presentation] 950keV X-band Linacを用いたX線非破壊検査装置による撮像試験 (2008)
  • Author(s): 山本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 中村直樹, 山本昌志, 平井俊輔, 橋本英子, 上坂充, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: 第5回日本加速器学会、第38回リニアック技術研究会
  • Place of Presentation: 広島県
• [Presentation] On-site Real-Time Inspection System for Pump-impeller using X-band Linac-X-ray (2008)
  • Author(s): T.Yamamoto, T.Natsui, M.Uesaka, E.Hashimoto, L.Kiwoo, N.Nakamura, M.Yamamoto, E.Tanabe, M.Yoshida, Toshiyasu Higo, S.Fukuda
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry(CAARI 2008).
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] 可搬型ライナックX線源によるポンプ状態監視保全の原理実証 (2008)
  • Author(s): 山本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 中村直樹, 山本昌志, 平井俊輔, 橋本英子, 上坂充, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: MAGDAコンファレンスin日立
  • Place of Presentation: 茨城県
• [Presentation] 小型X-band Linac X線源とラインセンサーを用いた物質判別法 (2008)
  • Author(s): 李基羽、夏井拓也、山本俊彦、橋本英子、谷口善洋、平井俊輔、上坂充
  • Organizer: 日本物理学会2009年春の年会
  • Place of Presentation: 東京都
• [Presentation] Research and Development for the high sensitivity non-destrucitive assay of fissile nuclide by using fast neutron direct interrogation method (2008)
  • Author(s): J.Takamine, M.haruyama, M.Takase, S.Yamaguchi
  • Organizer: 16th Pacific Basin Nuclear Conference (16PBNC).
  • Place of Presentation: 青森県
• [Presentation] 小型中性子源による核物質の高感度検出 (2008)
  • Author(s): 春山滿夫
  • Organizer: 日本原子力学会2008年秋の大会「加速器・ビーム科学部企画セッション」
  • Place of Presentation: 高知県
• [Presentation] 14MeV中性子直接問いかけ法を用いたPu-239及びU-235の分離測定法の開発 (2008)
  • Author(s): 高峰潤、春山滿夫、高瀬操、山口聡
  • Organizer: 日本原子力学会2008年秋の大会
  • Place of Presentation: 高知県
• [Presentation] 非破壊手法によるウラン・プルトニウム組成比決定法の研究 (2008)
  • Author(s): 高峰潤、春山滿夫、高瀬操
  • Organizer: 日本保全学会第5回学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城県
• [Presentation] Upgrade of X-band Thermionic Cathode RF-gun for Comton Scattering X-ray So (2008)
  • Author(s): Y. Taniguchi, F. Sakamoto, T. Natsui, T. Yamamoto, E. Hashimoto, M. Uesaka, M. Yoshida, T. Higo, S. Fukuda, M. Akempto
  • Organizer: 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and the 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan
  • Place of Presentation: 広島県
• [Presentation] Development and Experiment of X-ray Source by 9.4 GHz X-band linac for Nonde (2008)
  • Author(s): T. Natsui, T. Yamamoto, Y. Taniguchi, F. Sakamoto, A. Sakumi, M. Uesaka, E. Tanabe, N. Nakamura, M. Yamamoto, S. Fukuda, T. Higo, M. Akemoto, M. Yoshida
  • Organizer: 16th Pacific Basin Nuclear Conference(16PBNC)
  • Place of Presentation: 青森県
• [Presentation] Development of a Portable 950 keV X-band Linac for NDT (2008)
  • Author(s): Natsui, M. Uesaka, T. Ymamamoto, F. Sakamoto, E. Hashimoto, L. Kiwoo, N. Nakamura, M. Yamamoto, E. Tanabe, M. Yoshida, Toshiyasu Higo, S. Fukuda
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry(CAARI 2008)
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] オンサイト非破壊検査用可搬型950keV XバンドライナックX線源 (2008)
  • Author(s): 山本智彦, 夏井拓也, 李基羽, 谷口善洋, 平井俊輪, 橋本英子, 上坂充, 中村直樹, 山本昌志, 草野譲一, 田辺英二
  • Organizer: 日本保全学会 第5回学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城県
• [Presentation] On-site Real-Time Inspection System for Pump-impeller using X-band Linac-X-ray (2008)
  • Author(s): T. Yamamoto, T. Natsui, M. Uesaka, E. Hashimoto, L. Kiwoo, N. Nakamura, M. Yamamoto, E. Tanabe, M. Yoshida, Toshiyasu Higo, S. Fukuda
  • Organizer: 20th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry(CAARI 2008)
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] Research and Development for the high sensitivity non-destrucitive assay of fissile nuclide by using fast neutron direct interrogation method (2008)
  • Author(s): J. Takamine, M.haruyama, M. Takase, S. Yamaguchi
  • Organizer: 16th Pacific Basin Nuclear Conference (16PBNC)
  • Place of Presentation: 青森県
• [Presentation] 非破壊手法によるウラン・プルトニウム組成比決定法の研究 (2008)
  • Author(s): 高峰潤、春山滿夫、高瀬操
  • Organizer: 日本保全学会 第5回学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城県
• [Remarks] ホームページ等
• [Remarks] 2010年日本原子力学会から上坂研究室の平井俊輔が原子力学会フェロー賞を受賞(論文題目:可搬型電子ライナックX線源による物質識別評価)