大視野・高空間分解能を実現する中性子イメージング新技術の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K13729
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 大澤 崇人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究副主幹 (70414589)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松林 政仁 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 推進室長 (50354767)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 中性子イメージング / コリメータ / 放電加工

Outline of Annual Research Achievements

中性子イメージングは物質内部を非破壊で観察できる優れた技術である。中性子は水（水素）の構造を可視化できる有益なツールであり、燃料電池内部の水分布の可視化などにも応用されている。一方、申請者らは小惑星探査機はやぶさ2が回収予定の小惑星試料を分析する手法を多角的に検討している。はやぶさ2は水に富む小惑星を目指すため、水の分布を非破壊で可視化する手法として中性子イメージングが検討されたが、現状の中性子イメージングでは空間分解能が低く、応用できないとの結論に至った。そこで本研究では、高分解能を実現する新たなコリメータを開発する。まず2枚のGd板に250μmのスリットを100本切り、垂直にずらして重ねたコリメータを作る。このコリメータを2つ重ねることで分解能可変マルチアレイコリメータを構成する。さらに独自の画像処理プログラムを開発することで50mm×50mmもの大視野と5μmを切る高空間分解能を両立させる、革新的新技術の開発に挑戦する。
初年度は使用するガドリニウム板の調達と加工方法の検討を行った。ガドリニウム板を加工する技術は未だ確立されていないためである。まず放電ワイヤー加工技術の検討を行った。その結果、200μm未満の幅でワイヤー加工ができる加工条件を割り出したが、目的とする加工を全て達成するために必要な時間とコストが膨大となってしまう問題が残った。一方で、より理想的な高速細穴放電加工の実験を行った。ステンレス鋼と同じ加工条件では穴が開かなかったため極間コンデンサを用いることでこの問題を解決したが、現在の加工条件では穴にテーパーが付いてしまうこと、電極がある確率で折れてしまう問題などが判明した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していた放電ワイヤー加工は想定通りの加工精度を達成することが出来たが、予算の充当率の低さのため、全ての板を加工することが予算的に難しいとの結論に至った。そこで最新の加工手法である高速細穴放電加工の検討を行うことになり、進捗がやや遅れ気味となった。

Strategy for Future Research Activity

高速細穴放電加工の条件を突き止めた後にガドリニウムの加工に取り掛かり、コリメータを製作する予定である。

Causes of Carryover

放電加工の条件出しがまだ終わっていないために、加工の発注が初年度に行うことができなかった。そのため次年度使用額が発生した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

放電加工の条件出しが終わった時点でコリメータの加工を発注する予定である。