2021 Fiscal Year Annual Research Report
Application of ultra-low background techniques to astro and particle physics experiments
| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
19H05808
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
南野 彰宏 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70511674)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 雅士 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (30545497)
池田 一得 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (90583477)
竹田 敦 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (40401286)
岩田 圭弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 研究職 (20568191)
伊藤 主税 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高速炉サイクル研究開発センター 燃料材料開発部, 課長 (90421768)
市村 晃一 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80600064)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 極低放射能技術 / 高純度ゲルマニウム検出器 / 高感度ラドン検出器 / 環境中性子 / 希ガス微量分析 / 地下宇宙素粒子実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の目的は、地下低放射能実験の世界トップランナーが集まる本領域において、各実験グループがもつ低放射能技術を共通基盤化し、各グループに還元することである。2021年度は次の5つを進めた。
(1) 検出器材料中のRI測定: 本研究で開発した極低バックグランド仕様のゲルマニウム検出器の運用を神岡地下実験室Lab-Cで2022年1月から開始した。この新型極低放射能仕様のゲルマニウム検出器と既存のゲルマニウム検出器を用いて、SK-Gd計画に用いる硫酸ガドリニウムを中心に検出器材料のスクリーニングを行い、各研究計画班に結果を提供した。
(2) 硫酸ガドリニウム水や希ガス中の希ガスRI測定: リアルタイムで硫酸ガドリニウム水中のラドン濃度測定できるラドン検出器のバックグランド低減のための研究を完了させた。高感度ラドン検出器の試運転を神岡地下実験室Lab-Eで開始した。
(3) 地下環境中性子測定: ヘリウム3比例計数管2台を用いて神岡地下実験施設Lab-Bの熱中性子と高速中性子フラックスの長期測定を2021年7月から行った。また、シミュレーションを用いて神岡地下実験施設の環境中性子フラックスを予想した。液体シンチレーター中性子検出器については、ステンレス容器の表面処理を変えることで低バックグランド化を進めている。
(4) Gd3+発光測定: 硫酸ガドリニウム資料を超純水に溶かした資料のGd3+発光の発光寿命と波長スペクトラムの測定に成功した。
(5) 成果発信: 低放射能技術に関する研究会（第7回極低放射能技術研究会）を開催した。
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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
理由
(1) 検出器材料中のRI測定: 本研究で開発した極低バックグランド仕様のゲルマニウム検出器と既存のゲルマニウム検出器を用いたスクリーニング作業が順調に進展した。
(2) 硫酸ガドリニウム水中のラドン測定のための水ラドン検出器の開発が順調に進展した。
(3) ヘリウム3比例計数管を用いた神岡地下実験室における環境中性子フラックスの長期測定に成功した。地下実験室の環境中性子の系統的な理解に不可欠な、シミュレーションの準備を完了した。
(4) Gd3+発光測定: Gd3+イオン発光の発光寿命と波長スペクトラムの測定に成功した。
(5) 成果発信: 低放射能技術に関する研究会を開催した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 検出器材料中のRI測定: 本研究で開発した極低放射能仕様のゲルマニウム検出器と既存のゲルマニウム検出器を用いて、SK-Gd計画に用いる硫酸ガドリニウムを中心に検出器材料のスクリーニングを継続して行う。
(2) 硫酸ガドリニウム水や希ガス中の希ガスRI測定: 硫酸ガドリニウム水中のラドン測定のためのリアルタイム水ラドン検出器と高感度水ラドン検出器のスーパーカミオカンデでの運用を開始する。アルゴンやキセノンなどのサンプルガス中のクリプトン濃度をレーザー共鳴イオン化を用いて、高い感度で測定する。
(3) 地下環境中性子測定: ヘリウム3比例計数管を用いた神岡地下実験施設の環境中性子フラックスの長期測定を継続して行う。液体シンチレーター中性子検出器の内部バックグランドを低減し、神岡地下実験室の環境中性子フラックスの測定を実現させる。上記の測定結果とシミュレーションによる予想値を比較し、地下実験室の環境中性子フラックスを系統的に理解する。
(4) Gd3+発光測定: スーパーカミオカンデの硫酸ガドリニウム水のGd3+発光の発光寿命と波長スペクトラムを測定する。また可搬型検出器の開発を進める。
(5) 成果発信: 低放射能技術に関する研究会を引き続き開催する。放射能データベースを公開する。
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