2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of micro Bonner Ball Detectors for measurement of neutron energy spectrum in epi-thermal region
| Project/Area Number |
17K19088
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
瓜谷 章 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10213521)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
|
| Keywords | 中性子 / 熱外中性子 / エネルギースペクトル / 共鳴 / ボナー球 / 液体減速材 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は、マイクロボナー検出器の設計のために、モンテカルロシミュレーションコードPHITSを用い、各検出器要素の応答関数を評価した。特に熱外中性子領域に感度を持たせるため、共鳴吸収ピークを有するAu、In、Mn、W、Ni箔でポリエチレン減速材周囲を覆うことで、数eVから数keVまでの範囲に特徴的な応答を示す検出器の設計と、いくつかのプロトタイプ検出器を製作した。
このプロトタイプ検出器を、京都大学原子炉実験所原子炉重水照射設備において応答評価試験を行った結果、10^9 cm2/sオーダーの中性子フラックス下で正常に動作し、また中性子感度が10-7 cm2のオーダーであり、BNCT中性子場においても十分出力線形性が保てることが確認された。
初年度の研究を通して、有限個数のボナーボールを用いたスペクトル測定では得られる中性子スペクトルの精度に限界があるとの知見を得た。これを受けて、2年目は、水などの液体減速材中で減速された熱中性子分布を、高空間分解能を有する中性子検出器で測定し、その分布形状からアンフォールディング手法を用いて中性子のエネルギースペクトルを得る手法についても並行して検討を行った。その結果、この液体減速材を用いる手法の方が、特に熱外領域などの低エネルギー中性子に対しては、より正確なスペクトル評価が得られる可能性があるとの知見を得た。また実際に液体減速材を用いる検出器の特性をシミュレーションにより評価するとともに、試作機を用いてその応答を熱外中性子場において実験的に得た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度は、当初提案したマイクロボナー球の試作と、シミュレーションと実験の両面による特性評価を中心に研究を行った。研究を進める上で、有限個数のボナー球を用いるよりも、水などの液体減速材中で減速された熱中性子分布を、高空間分解能を有する中性子検出器で測定し、その分布形状からアンフォールディング手法を用いて中性子のエネルギースペクトルを得る方が、特に熱外領域などの低エネルギー中性子に対しては、より正確なスペクトル評価が得られる可能性があるとの知見を得た。
この知見に基づき、名古屋大学で開発中のBNCT（ホウ素中性子捕捉療法）用中性子場に、この液体減速型の新しく試作した検出器を持ち込み、熱外中性子を照射して、その応答を観察する実験を行った。シミュレーションから得られる熱中性子分布と、不確かさの範囲内で同等とみなせる熱中性子分布を実験的に得られることを示すことができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
２年間の研究の結果、有限個数のボナー球を用いるよりも、、水などの液体減速中で減速された熱中性子分布を、高空間分解能を有する中性子検出器で測定し、その分布形状からアンフォールディング手法を用いて中性子のエネルギースペクトルを得る方が、特に熱外領域などの低エネルギー中性子に対しては、より正確なスペクトル評価が得られる可能性があるとの知見を得た。したがって、２０１９年度は、この液体減速材を用いる方法の検討を主として進めることとする。名古屋大学で開発中のBNCT用中性子場において計測を行い、実際にアンフォールディングを施し、中性子スペクトルを得ることを試みる。実験で得られたスペクトルと、シミュレーションで評価した中性子スペクトルとの比較を通し、本手法の妥当性について結論付ける。
|
| Causes of Carryover |
物品購入等を進める中で、端数が生じてしまったため。2019年度は、新規配分と合わせて全額を使用する予定である。
|
Research Products
(2 results)
