Development of image processing method to significantly improve the energy resolution of WDS-PIXE

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05385
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: Hagura Naoto 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (00710419)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 創 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 核燃料サイクル工学研究所 環境技術開発センター, 研究主幹 (40446399)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 画素ずらし / 超解像処理 / 輝点重心処理 / 波長分散型分光システム / PIXE

Outline of Final Research Achievements

We focused on wavelength dispersive spectroscopic particle induced X-ray emission (WDS-PIXE) to understand the chemical bonding state of complexes that must be separated in the development of reprocessing technology for spent nuclear fuel generated from the use of nuclear power generation. In the conventional WDS-PIXE method, the energy resolution was improved by increasing the size of the apparatus. In this study, we aimed to achieve the same level of energy resolution by combining image processing techniques (center-of-gravity processing, super-resolution processing, and pixel displacement) developed through research and development of neutron radiography, while reducing the size of the device.

Free Research Field

原子力工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小型加速器を用いたMeV級のイオンビームを利用した非破壊分析手法は、必要とする試料量が少なくてよいことや放射化等による二次廃棄物の発生が生じないといった利点があるために現在改めて注目されている。分析のための前処理が基本的に不要である点も重要である。これらの利点を生かして、様々な分野でPIXE法による分析が実施されているが、化学結合状態に関する情報が得られる波長分散型PIXE分析法は、十分に普及しているとは言えない状況である。本研究により、中性子ラジオグラフィに関する研究開発で培われた画像処理を組み合わせた手法による小型化の実現可能性が示されたことは今後の普及に大きな貢献を果たすと考えられる。