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Development of assesment technology for the soundness of civil engineering structures using cosmic ray imaging

Research Project

Project/Area Number 21K04608
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

KITAGAWA Nobuko  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任助教 (20727911)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords宇宙線イメージング / ミューオン / 土木構造体の健全性評価 / 土木構造体 / インフラ点検
Outline of Research at the Start

電源不要・軽量・コンパクトな特殊な写真フィルム「原子核乾板」を用いて、堤体内の樋門内部から多地点で宇宙線の観測を行うことにより、盛土の内部を三次元可視化し、コンクリート構造と土構造に生じる空洞検知並びに土中の密度分布を把握する防災技術を確立する。具体的には、①樋門を含めた堤体の構造を考慮したシミュレーションを行い、検出器の設置場所や設置期間の検討、②大型土層を用いた土構造物内の空洞検知・密度決定精度の検証、③樋門内部に検出器を設置し、実地検証の実施の3点を行う。

Outline of Final Research Achievements

In recent years, we have increasingly heard news about heavy rainfall and consequent river flooding caused by global warming even in Japan. With a total length of 150,000 km of rivers in Japan, it is difficult to inspect all of them. Additionally, existing technologies have limitations in terms of exploration depth and range, highlighting the need for new inspection methods. To address this, we attempted to observe the interior of levees using cosmic ray imaging with nuclear emulsion plates, which are photographic films sensitive to radiation. As a result, we successfully identified the position and size of handholes used for road management, demonstrating the effectiveness of this technology.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

堤防の高さなどの基準は河川ごとに決められており、それに合わせて増築が繰り返されてきた。古くから存在するものは履歴(土質、積層状態)が不明なものも多く、新しい技術として表面が護岸コンクリートで覆ったことによる盛土への影響など、開削しないと分からないことばかりである。堤防の維持管理において、堤体内部の状態を非破壊で調査出来る新技術が強く望まれており、本研究成果は、宇宙線イメージングが新技術として十分可能性があるものであると実証できたと考えている。今後は、様々な場所、条件での観測を可能にする手法の開発や詳細な解析による堤体内の密度分布の算出など、実装に向けた研究を進めていきたいと考えている。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 原子核乾板を用いた宇宙線イメージング技術による河川堤防の観測2024

    • Author(s)
      北川暢子、森島邦博、福元豊、安田浩保
    • Journal Title

      地盤工学会誌

      Volume: 72 Pages: 24-28

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of cosmic-ray imaging with nuclear emulsion films for safety assessments of levees2023

    • Author(s)
      N. Kitagawa, K. Morishima, Y. Fukumoto, H. Yasuda, T. Imanishi, K. Kishimoto, H. Kodama, F. Miyata, K. Morii, K. Nakano, T. Nishigaki and K. Shimizu
    • Journal Title

      Proceedings of Science (ICRC2023) 540

      Volume: 444 Pages: 1-7

    • DOI

      10.22323/1.444.0540

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Blenderを用いた宇宙線イメージングによる未知空洞の3次元推定2023

    • Author(s)
      児玉滉人、森島邦博、北川暢子
    • Organizer
      日本写真学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 新調湿材料を用いた原?核乾板の調湿手法の研究2023

    • Author(s)
      森井健登、森島邦博、北川暢子
    • Organizer
      日本写真学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 大粒子原子核乾板の低温現像による粒子サイズ制御と読み取り装置による性能評価2023

    • Author(s)
      志水凱、北川暢子、森島邦博、桑原謙一、吉田哲夫、西垣豪人
    • Organizer
      日本写真学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of cosmic-ray imaging with nuclear emulsion films for safety assessments of levees2023

    • Author(s)
      N. Kitagawa, K. Morishima, Y. Fukumoto, H. Yasuda, T. Imanishi, K. Kishimoto, H. Kodama, F. Miyata, K. Morii, K. Nakano, T. Nishigaki and K. Shimizu
    • Organizer
      ICRC2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 宇宙線ミューオンを用いた河川堤防内部の可視化2023

    • Author(s)
      北川暢子
    • Organizer
      日本物理学会第78回年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 大粒子原子核乾板の解析手法の開発2023

    • Author(s)
      志水凱、北川暢子、森島邦博、西垣豪人
    • Organizer
      第84階応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙線イメージングのためのGPUによる高速シミュレーションの開発2023

    • Author(s)
      中野健斗、北川暢子、森島邦博
    • Organizer
      第84階応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Blenderを用いた宇宙線イメージングのシミュレーション手法の開発2023

    • Author(s)
      児玉滉人、森島邦博、北川暢子
    • Organizer
      第84階応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子核乾板検出器を用いた河川堤防内部の宇宙線イメージング2022

    • Author(s)
      北川暢子、森島邦博、福元豊、安田浩保、今西智也、宮田芙悠、児玉滉人、志水凱、森井健登、岸本和樹、中野健斗、西垣豪人
    • Organizer
      2022年画像関連学会連合会 第8回合同秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 原子核乾板を用いた河川堤防内部の宇宙線イメージング2022

    • Author(s)
      北川暢子、森島邦博、福元豊、安田浩保、今西智也、宮田芙悠、児玉滉人、志水凱、森井健登
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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