2020 Fiscal Year Research-status Report
核物質検知のための可搬型チェレンコフ中性子検出器の開発
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20K15213
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| Research Institution | National Research Institute of Police Science |
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Principal Investigator |
田辺 鴻典 科学警察研究所, 法科学第二部, 研究員 (60822070)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核物質 / 中性子 / 放射線計測 / チェレンコフ検出器 / 核セキュリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではアクティブ中性子法用の中性子検出器として、新たに水チェレンコフ検出器（WCD：Water Cherenkov Detector）の開発を行うことで、非常に低コストかつ可搬性のある核物質非破壊測定システムの実現を目指す。WCDにおいては中性子とガンマ線の弁別が課題となるが、水に塩化ガドリニウムを溶解させ、中性子起因の発光量を増加させることで両者の弁別を狙う。
本年度はアクティブ中性子法の１つである回転照射法へのWCDの適用性について、シミュレーション（PHITSコード）による検証を行った。対象核物質としては天然ウランを想定し、核物質の周囲にモデレーターとしてポリエチレンブロックを設置した体系において検知可否を検証した。結果として、単純に従来検出器（He-3計数管）をWCDに置き換えるだけでは、核物質の検知が困難であることを確認した。しかし、ガンマ線の混入を1/10程度まで低減することで、核物質の検知が実現可能であることも示された。また、プロトタイプ検出器製作のため、検出器を構成する各要素（反射材、光電子増倍管、塩化ガドリニウム濃度）について、実験による最適化を行った。反射材については４種類、光電子増倍管については３種類を比較検討した。さらに、３種類の波長変換剤について効果を検証した。実験の結果、塩化ガドリニウムの添加により、中性子起因の発光量のみが増加することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は回転照射法へのWCDの適用性について、シミュレーションによる検証を行った。また、プロトタイプ検出器製作のため、検出器を構成する各要素（反射材、光電子増倍管、塩化ガドリニウム濃度）について、実験による最適化を行った。さらに、波長変換剤の効果についても検証した。COVID-19により実験日程に遅延が生じたが、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は昨年度の実験結果に基づき、プロトタイプ検出器の製作を行う。また、様々な条件（核物質の種類や量、遮蔽体の有無等）について、シミュレーションにより検知可否の検証を行う。さらに、アクティブ中性子法装置と組み合わせ、核物質を用いた実証実験を行う。
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| Causes of Carryover |
COVID-19により実験日程が遅延し、備品の購入も遅れたため、次年度、実験用備品の購入に充てる。
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