超精密研磨金属鏡を用いた中性子貯蔵ボトルの製作と応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08558048
• Section: 試験
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 宇津呂 雄彦 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (50027421)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 達也 明昌機工株式会社, 開発グループ, 研究技術職 ; 難波 宏邦 住友電気工業株式会社, 光学部品開発室, 室長研究職 ; 海老沢 徹 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (30027453) ; 川端 祐司 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (00224840)
• Keywords: 中性子ボトル / 超冷中性子 / 中性子鏡 / 精密研磨 / 中性子反射 / ステンレス鋼

Research Abstract

(1)まず、現在の技術で最も高精度の精密金属加工による光学的表面を有する金属鏡の具体的政策方法として、ダイヤモンド精密研削加工と電解複合精密研磨加工について比較検討した。
(2)その結果、前者は研削加工線幅内では数nmの表面粗さの達成が可能であるが、大きな凹凸の加工線間境界部が周期的に形成されること、中性子反射臨界速度の大きいステンレス鋼等の硬質材には不向きであり、且つ加工速度が遅く大面積鏡の加工に不利であること、一方複合研磨は電解条件と機械研磨条件の多様な組み合わせにより高度の超精密研磨が可能であり、且つ大面積の硬質材でも実用的な加工速度を有することが判った。
(3)種々の加工条件の電解複合精密研磨により、数種の材質規格のSUS材について寸法10cmx6cmの金属鏡試料を多数試作し、これらについて中性子反射率精密測定装置を用いて中性子反射性能の精密測定を実施した。その結果、超冷中性子ボトル用鏡製作に最適な電解複合精密研磨の加工条件が明らかになった。
(4)種々の形状・構造の中性子ボトルについて、その中性子貯蔵性能の数値解析を行い、中性子貯蔵に最適のボトル形状・構造として、円筒型ボトル・接線入射構造を決定した。
(5)特にボトルの中性子注入弁及び取り出し弁の部分については、弁閉鎖中の間隙からの中性子漏洩を低減させるために、弁構造について詳細な検討を行った。
(6)これらの試作・特性測定及び設計検討に基づき、内径50cm、長さ60cmの大容積円筒型接線入射構造の超精密研磨SUS310S鏡製中性子ボトルを製作した。

Research Products

• [Publications] 宇津呂雅彦: "超冷中性子崩壊実験におけるボトル条件の最適化に関する研究" 京都大学原子炉実験所第30回学術講演会報文集. 285-300 (1996)
• [Publications] Masahiko UTSURO: "Ultracold Neutron Bottle for Neutron Decay Studies" Pro.International Symposium on Advance in Neutron Optics and Related Research Facilities. 147-152 (1996)
• [Publications] 川端祐司: "超冷中性子閉じ込め実験による反射壁との異常相互作用測定" 第4回中性子シンポジウム講演概要集. 96- (1996)
• [Publications] 秋山信道: "精密研磨金属製導管の超冷中性子輸送特性" 京都大学原子炉実験所第31回学術講演会報文集. 237-242 (1997)
• [Publications] 川端祐司: "超冷中性子閉じ込め異常測定装置の設置と特性測定" 京都大学原子炉実験所第31回学術講演会報文集. 243-250 (1997)