2021 Fiscal Year Annual Research Report
Radon reduction in dark matter search experiment by the development of ultra-low activity molecular sieves
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19K03893
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
小川 洋 日本大学, 理工学部, 助手 (20374910)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 暗黒物質探索 / ラドン / 吸着剤 / 極低放射能技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、暗黒物質検出器に用いられる希ガスから、暗黒物質探索実験のバックグラウンドとなる放射性不純物ラドンや、発光特性を減衰させる不純物を除去するために、極低放射能の吸着剤モレキュラーシーブス(MS)を独自に開発し、暗黒物質探索の感度向上を目指す研究である。特に、放射性不純物であるラドンの吸着を第一の目標とする。MSは、一定の孔サイズを持ち、不純物を選択的に吸着可能である。特に、5A型のMSにラドンの吸着能力がある。ただし、暗黒物質探索実験に使用するためには、MS自身の放射性不純物を極限まで削減する必要があることから、放射能のスクリーニングによる材料の選定と、MSの開発を実施した。
2019年度は、日本大学理工学部において、極低放射能の4A型MSの製作と、製作したMSの放射能の評価を実施した。MSの材料をHPGe検出器でのスクリーニングを実施し、極低放射能の材料として選定した。製作したMSは、市販のMSと比較すると、226Raについては99%, 232Thについては97%の削減となった。これにより、材料の選定で、極低放射能モレキュラーシーブスの製作は可能であることが分かった。
2020年度は、より放射性不純物が少ない、新材料による4A型MS製作手法を確立した。そして、5A型MSのためのイオン交換用カルシウム材料について、イオン交換手法の確立を行った。
2021年度は、4A型MSを固化剤によって固化し、イオン交換することで5A型MSを開発することに成功した。本研究で製作されて5A型MSは、英国シェフィールド大、神戸大において、ガス循環試験が実施され、ガス中からのラドンの吸着が確認された。
日本大学理工学部でも、ラドン湧き出し、吸着試験用のセットアップについては、小型のラドン吸着システムを製作した。放射能計測用として、80L静電捕集型ラドン検出器および、比例計数管の開発を行った。
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