2022 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic experiments for influence of methyl radical and hydrogen bond on neutron slowing down and scattering data derivation
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19K05339
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
原田 正英 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 J－PARCセンター, 研究主幹 (50354733)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安部 豊 京都大学, 工学研究科, 助教 (80378794)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メチル基 / 水素結合 / 中性子の減速 / 系統的実験 / 散乱データ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、(1)メチル基もしくは水素結合を有する水素含有物質の中性子透過・散乱データを測定して全断面積及び二重微分断面積を系統的に取得すること、(2)理論計算と比較し、メチル基及び水素結合が、中性子の減速過程においてどのような影響を与えるかを明らかにすることである。室温で気体である試料を用いた実験はほとんどないため、これらを含むメチル基もしくは水素結合を含む水素含有物質の実験データを系統的に取得し蓄積することは大きな意義があり、中性子の減速過程に与える影響を明らかにすることに大事な役割を果たす。
2021年度までは、J-PARCの核破砕中性子源における特性試験装置（NOBORU）と非弾性散乱装置（AMATERAS）にて、20K～300Kの温度領域で、軽水、重水、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、p-キシレン、o-キシレン、m-キシレン、2ブチンの中性子透過・散乱データ測定を行った。2022年度は、継続して、室温でガス状試料であるメタン及び水素の液体・固体状態での中性子透過・散乱データ測定を試みた。高加圧や大きなバッファタンクなしに測定できる特殊な形状の試料セルを製作し、低温で液化・固化できることを確認して実験を進めた。透過データは、全断面積へ変換し、他者の実験データや研究分担者の安部らによる計算データとの比較の結果、大きな矛盾がないことを確認した。散乱データは、バナジウム試料データを利用し、散乱データから二重微分断面積への変換を試みた。
測定結果からは、材質の違いは全断面積に大きな違いは見えず、温度の違いによる影響が大きいことが分かった。一方で、散乱データには、材質の違いが存在することが分かった。一方で、散乱データの違いをメチル基の違いで説明するには、さらなる理論解析が必要であることが分かった。今後、理論解析を進め、近日中の論文投稿を進める。
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