2016 Fiscal Year Research-status Report
ダイヤモンドナノ結晶による干渉性散乱を利用した中性子減速材の開発
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15K13413
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三島 賢二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (20392136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田崎 誠司 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40197348)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 中性子 / ダイヤモンドナノ結晶 / 中性子反射材 / 中性子減速材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイヤモンドナノ結晶はその量子的効果により小さい運動量の中性子に対して通常の1000倍以上の散乱断面積を持つ。この性能を正しく評価し新しい中性子反射材としての利用を促進することが本研究の目的である。2016年度はダイヤモンドナノ結晶の高密度サンプルの作成に成功し、その微分散乱断面積の測定した。
1)ダイヤモンドナノ結晶の高密度化:ダイヤモンドナノ結晶は通常粉末状であり、0.4~0.5g/cm3とダイヤモンド密度の1/6程度しかない。反射材として大きな反射率を得るにはより高密度の状態であることが望ましい。そこでダイヤモンドナノ結晶の粉末を150-300MPaで加圧し、1.1g/cm3と2倍以上の密度を得ることに成功した。
2)微分散乱断面積および全散乱断面積の測定:J-PARC中性子全散乱装置(NOVA)のビームタイムに公募し、2016年前期と後期の2回のビームタイムを取得した。そこでダイヤモンドナノ結晶の微分散乱断面積および全断面積を測定した。NOVAは小核から高角までの散乱中性子検出器及び透過検出器を持つ。2016年前期の実験ではパルス中性子の次パルスがオーバーラップする効果により正確なデータが取得できなかったが2016年後期には次パルスを遮蔽するテールカッターの最適化を行いこの問題を解決し、断面積の測定に成功した。微分散乱断面積の積分と全断面積は10%程度の精度で一致した。断面積は粒子サイズから計算で予測されるものと考えて矛盾のない結果が得られた。サンプルとして低密度の粉末と圧縮した個体サンプルの2つの測定を行ったが系統誤差(~10%)以上の違いは見られなかった。
3)中性子反射効果の粒子輸送シミュレーションによる計算:粒子輸送シミュレーション(Phits)に今回測定したダイヤモンドナノ結晶の微分散乱断面積を入力し、反射シミュレーションを行えるよう計算環境の構築を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2015年度後期にJPARCのビームタイムを申請予定であったが、ターゲットトラブルのため公募が出なかった。その為断面積の測定が半年ずれ込んだ。 そのため計画が全体として半年送れた状態にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在断面積の評価が実際に中性子反射材として利用するためのダイヤモンドナノ結晶を購入する。反射材として原理実証を行うための容器をシミュレーションをもとに設計、作成する。小型中性子源を用いた実験を行う。
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| Causes of Carryover |
2015年度後期にJPARCのビームタイムを申請予定であったが、ターゲットトラブルのため公募が出なかった。その為断面積の測定が半年ずれ込んだ。 そのため計画が全体として半年送れた状態にある。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実際に中性子反射材として利用するためのダイヤモンドナノ結晶を購入する。
反射材として原理実証を行うための容器をシミュレーションをもとに設計、作成する。
小型中性子源を用いた実験を行う。
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