2022 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, 安全・核セキュリティ統括本部, 研究主幹 (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 / ゲルマニウム検出器 / 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。2022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、検出器材料のスクリーニングを進めた。特に、2022年にスーパーカミオカンデに追加で導入した26トンの硫酸ガドリニウムのスクリーニングが完了させた。
(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を測定できるラドン検出器を2台開発し、スーパーカミオカンデでの運用を開始した。高感度ラドン検出器の試運転を神岡地下実験室Lab-Eで進めた。アルゴンガス中のクリプトンをレーザー共鳴イオン化で測定することに成功した。
(3) 地下環境中性子測定: ヘリウム3比例計数管を用いて神岡地下実験室の環境中性子を1年以上測定した。また、地下実験室の環境が環境中性子に与える影響をシミュレーションで見積もり、測定データとの比較を開始した。液体シンチレーター検出器のアルファ線バックグランドを低減できる解析手法を開発した。
(4) Gd3+イオン発光測定: 硫酸ガドリニウム水でのGd3+イオン発光を観測し、スーパーカミオカンデの測定にとって問題ない発光量であることを実証した。
(5) 成果発信: 低放射能技術に関する研究会（第8回極低放射能美術研究会）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
(1) 検出器材料中のRI測定: 2022年にスーパーカミオカンデに追加で導入した26トンの硫酸ガドリニウムのゲルマニウム検出器によるスクリーニングが完了した。
(2) 硫酸ガドリニウム水や希ガス中の希ガスRI測定: スーパーカミオカンデでリアルタイムラドン検出器2台の運用を開始した。アルゴンガス中のクリプトンをレーザー共鳴イオン化で測定することに成功した。
(3) 地下環境中性子測定: 神岡地下実験室の環境中性子を1年以上測定した。
(4) Gd3+イオン発光測定: 硫酸ガドリニウム水のGd3+イオン発光がスーパーカミオカンデの測定にとって問題ないことを実証した。
(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: 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中の希ガスRI測定: リアルタイムラドン検出器を追加で1台開発し、スーパーカミオカンデで3台を運用する。高感度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。
(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室における環境中性子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ウンドを低減し、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を系統的に理解する。
(4) Gd3+発光測定: 励起スペクトルの波長範囲を広げる。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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