2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H01076
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
藤 暢輔 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 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (60354734)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 即発ガンマ線分析 / 飛行時間法 / 中性子フィルター / 中性子共鳴捕獲分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非破壊元素分析は、試料を再利用することができ、迅速で簡単に結果が得られるなどの利点があるため、破壊分析がためらわれる希少な試料や破壊分析が困難な放射性物質を含む試料などを分析する際に非常に有効な分析手法として知られている。本研究では、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)に設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)を用いた非破壊元素分析法の研究開発を実施している。即発ガンマ線分析(PGA)は、中性子が捕獲される際に放出されるガンマ線のエネルギーとその強度を測定する事によって元素の種類と含有量を知ることができる非破壊分析法である。中性子共鳴捕獲分析(NRTA)も非破壊分析法であるが、こちらは中性子が元素毎に異なるある特定のエネルギーを持つときに、非常に良く中性子を捕獲する特性、いわゆる共鳴反応を利用した手法であり、飛行時間法(TOF)によって中性子のエネルギーを決定している。ANNRIでは、このPGAとNRTA(TOF)を組み合わせた分析手法である飛行時間法を用いた即発ガンマ線分析法(TOF-PGA)を実施することができる。この分析手法に中性子フィルターを適用する事による高度化と、中性子遮蔽の強化や専用の解析ソフト、データベース、補正法の開発等によって高度化されたTOF-PGA法の確立を目指している。本年度は、実験のための標準試料作成と、昨年度に製作した中性子フィルター（ブランクを含めて8個）を用いた実験を行った。また、専用の解析ソフト、ガンマ線や中性子共鳴に係るデータベース、定量値を得るために必要となる自己遮蔽効果などの補正法の開発を進め、ANNRIで得られたTOF-PGAの実験データ解析に用いる事ができることを確かめた。さらに、より効率化された新しいタイプの中性子フィルターの開発を行い、その中性子フィルターを用いた予備実験も実施した。
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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
標準試料として、パラジウム、錫、カドミウム等の低エネルギー領域に中性子共鳴を持つ元素(核種)のほか、中性子散乱断面積が大きい元素(核種)としてカーボン、アクリル（水素の試料として）試料を準備した。昨年度に開発した中性子フィルターは、ギャップ高として0（ブランク）,10, 20, 30, 112, 224, 920, 1818μmであり、これらと標準試料を用いた実験を大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)に設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)において行った。実験では、クラスターGe検出器2台のほか、同軸型Ge検出器8台と用い、飛行時間法を用いた即発ガンマ線測定(TOF-PGA)を行った。また、ガンマ線スペクトル等の解析ソフトにパイルアップ補正やデッドタイム補正などを組み込む高度化、核種毎に異なるガンマ線や中性子共鳴のエネルギー等に関するデータベースの整備なども予定通りに進んだ。開発した解析ソフトを用いてTOF-PGA実験で得られたデータの解析を進めており、解析ソフトが正常に機能していることを確かめるとともに、中性子フィルターの評価等を計画通り進めることができた。さらに、これまでのエネルギー固定の中性子フィルターではなく、冷から熱外領域程度までをカバーする中性子フィルターの開発を行った。この新中性子フィルターを用いた予備実験も行い、設計した性能が得られていることを確認出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降は、H29年度に開発した中性子フィルターを用いた本実験を継続するとともに、H30年度に開発した新しいタイプの中性子フィルターを用いた実験も同時に実施する予定である。測定試料は、H30年度に作成したものに加え、5元素(核種)程度を製作する予定である。また、同位体毎の影響を詳細に調べるため同位体濃縮された試料を用いた予備実験も行う予定である。さらに、並行して解析ソフトやデータベースの開発を継続し、補正法に係る実験やそのデータ解析も実施する。また、中性子フィルターの種類の違いによる測定への影響を調査するための実験を行うとともに、中性子フィルターの拡充と試料毎の最適化も図る予定である。
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