High-precision verification method for probability of photo- and fast-neutron nuclear reactions and selection of nuclear reactions for large-scale RI production
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22H00123
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
菊永 英寿 東北大学, 先端量子ビーム科学研究センター, 准教授 (00435645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 真一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70334646)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥43,420,000 (Direct Cost: ¥33,400,000、Indirect Cost: ¥10,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥24,960,000 (Direct Cost: ¥19,200,000、Indirect Cost: ¥5,760,000)
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| Keywords | 光核反応 / 核反応 / 速中性子 / RI製造 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，核医学利用など放射性同位元素（RI）は活躍の場を広げており，その製造法にも注目が集まっている。同じRIを製造するにも様々な核反応系が提案されているが，大規模な核医学RI製造システムを構築する際は製造効率が重要である。本研究の目的は，作りたい有用RIごとに最も効率が良い核反応系を決めることである。このとき正確な励起関数が必要となるが，光核反応および速中性子核反応の励起関数は実測が困難であり，文献値毎のばらつきも大きい。そこで新たに提案する高精度検証法によって，文献値やモデル計算値から正しいデータを選び出す。これを基として有用RIごとに最も効率が良い製造方法を模索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光核反応励起関数の検証実験のための照射セットアップを構築した。まず，東北大学電子光理学研究センターの大強度電子線形加速器で15-50MeVに加速された電子をエネルギー分散部に設置しているスリットでエネルギー選別した。加速器から供給される加速電子のエネルギー広がりやスリットの耐熱性など様々な条件を考慮して，安定してビーム供給できる実験条件を決定した。ただし，加速器のビーム調整次第で，ビーム量が大きく変動する場合もあり，結果に対する影響を調べる必要があることがわかった。励起関数の検証については，照射装置を作成してAu-197(γ,n)反応をはじめ，天然同位体ターゲットを用いたいくつかの反応でデータを取得した。これらの結果は現在解析中である。
速中性子反応励起関数の検証実験のための照射セットアップを構築する。東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターのAVFサイクロトロンで20-40MeVに加速された重陽子ビームを真空窓を通して取り出し，コンバータで生成した速中性子をターゲットに照射した。中性子発生用のコンバータの厚みについて，予備照射およびPHITSコードによる計算を行うことで最適化した。ビーム電流とビームエネルギーについては反応断面積が既知のモニター反応で決定した。速中性子反応についても金をはじめ，天然同位体ターゲットを用いたいくつかの反応でデータを取得することができた。
今後は，濃縮同位体ターゲットを用いてデータ取得する必要がある。そのため，濃縮同位体ターゲットの作製を試みた。電着法と沈殿法の2通りでターゲット開発を進めているが，均一性の確認など，未だいくつかの問題点があり，その対応を検討しているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目的としていた光核反応励起関数の検証実験のための照射セットアップを構築することができた。大強度電子線形加速器から供給される大強度ビームをエネルギー分散部のスリットで選別するための使用承認変更申請を行い，今年度後期からテスト照射することができている。予備照射を繰り返し，スリットの耐熱性等の安全性確認を行いつつ，実験条件を決定することができた。同時にビーム量を測定するためのシステムや照射装置を構築し，天然同位体を用いた実験を実施することができた。
また，速中性子反応励起関数の検証実験のための照射セットアップも構築することができている。こちらについても予備照射を行うことで，速中性子発生用のコンバーターの厚み等を決定した。ビーム電流とビームエネルギーについてもモニター反応を用いて測定する手順を確立できた。実際に断面積が既知の反応を用いて，検証手法の評価を行い，問題が無いことを確認できた。
濃縮同位体ターゲット調製法の開発は，電着法と沈殿法の2通りでターゲット開発を進めているが，まだターゲット作製に進めていない。濃縮同位体の価格が上昇していることもあり，濃縮同位体使用量の見直しが必要な部分もある。また，ターゲットの均一性確認法などいくつか開発が必要な部分もある。それでも全体としては大きな問題は無く，おおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度構築した光核反応励起関数の検証実験のための照射セットアップを用いてデータの取得を行う。東北大学電子光理学研究センターの大強度電子線形加速器で15-50MeVに加速された電子をエネルギー分散部に設置しているスリットでエネルギー選別し，エネルギー広がりが全幅で2%の大強度ビームで照射を行う。昨年度末にNi，Auをはじめ，数種類の天然同位体比ターゲットを用いてデータ取得を行った。これらのデータ解析を行いつつ，新たな元素を対象にデータ取得を行う。
また，昨年度構築した速中性子反応励起関数の検証実験のための照射セットアップを用いてデータの取得を行う。東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターのAVFサイクロトロンで20-40MeVに加速された重陽子ビームを真空窓を通して取り出し，コンバータで生成した速中性子をターゲットに照射する。速中性子についても，昨年度はNi，Auなど数種類の天然同位体比ターゲットを用いてデータ取得を行った。今年度は新たな元素を対象にデータ取得を行う。
さらに，大面積濃縮同位体ターゲット調製法の開発についても引き続き行う。核反応によっては，照射ターゲットに安定同位体が数多く含まれると励起関数の検証に支障が出るため，濃縮同位体ターゲットを利用する必要がある。昨年度から分子電着法または沈殿法を中心に検討を進めているが，均一性の確認等がまだ不十分である。今年度も引き続きターゲット調製法の開発を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
