2020 Fiscal Year Research-status Report
背景事象の飛躍的削減による地表でのMeVニュートリノ測定
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19K03891
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
川崎 健夫 北里大学, 理学部, 教授 (00323999)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 恭平 福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (30722540)
岩田 修一 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 助教 (80791904)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 原子炉 / プラスチックシンチレータ / 高速中性子 / 原子炉ニュートリノ / 中性子検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の前半の目的である、原子炉で発生する反電子ニュートリノの観測については、2019年度に行った発電所内での2か月間の測定により完了した。エネルギースペクトルを高い有意度で観測することに成功し、当初の予想よりも早期に高い成果が得られたと言える。2020年度は、さらに背景事象を削減することにより「リアルタイム(一日程度の測定)」で反電子ニュートリノを測定する測定器の開発を目指した。
一日1000程度の信号事象に対して、環境放射線による偶発事象、宇宙線による高速中性子事象とも深刻である。どちらも２～３桁削減することが必要である。シミュレーションによって、測定器全体としては中性子検出部と陽電子測定部を分離することにより、エレクトロニクス・データ収集系を複雑にすることなく、背景事象を削減することができることが判った。この設計では、陽電子のエネルギー測定の効率を維持するために、中性子検出部を「薄く」する必要がある。
また、小型の検出器で高い測定効率を維持するために、中性子検出のための吸収材料(反応原子核)をGdから6Liに変更することとした。中性子検出材料として、6Li-ZnSシンチレータシートを用い、シンチレーション光を効率的に測定できる検出器の設計と試作・測定を行った。このとき、「薄い」形状ではシンチレーション光の伝播効率が極端に低下することが判ったため、多数の小型半導体光検出器(MPPC)を採用して、全体に配置する設計が望ましいことが判った。
陽電子測定部については、厚いブロック型のシンチレータを用いて、同じくMPPCを表面全体に等間隔に配置して、反応位置が正確に測定できる設計を試みた。シミュレーションと実機の試作は行ったが、その性能評価までは完了できなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度に主目的の１つである原子力発電所における測定は完了したので、当初の予定よりも早く、後半の課題である新しい測定器の開発に注力している。
2019年度の原子炉ニュートリノの測定・観測結果については、2020年度中に既に複数の学会や研究会において発表している。
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| Strategy for Future Research Activity |
背景事象を削減する測定器の設計においては、小型光検出器(MPPC)の性能と配置の最適化が重要なポイントである。反射や波長変換材を用いた、高効率でのシンチレーション光の測定が行える設計の最適化や複数のMPPCを使用するための回路・読み出し系の設計と製作を行う。2021年度中に、将来の目標である「リアルタイム」原子炉ニュートリノ測定器を構成する「ユニット」検出器を完成させ、加速器電子ビーム等を用いた性能評価を行う。また、並行して、宇宙線・環境放射線を除去するための「ベト」検出器の製作も行う。
これらの構成要素が十分な性能を示すことが確認出来れば、複数のユニットを組み合わせた大型の測定器による、原子炉ニュートリノの観測性能を推定することができる。原子炉付近での測定計画を立案し、１～２年以内の発電所内における測定に向けた準備を進める。
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Research Products
(3 results)
