2020 Fiscal Year Research-status Report
Direct measurement of ultra high magnetic field by using spin polarized neutron
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20K20922
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有川 安信 大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (90624255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 透 大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (10135650)
余語 覚文 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (50421441)
根来 誠 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (70611549)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | スピン偏極中性子 / スピン偏極重水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン偏極中性子とは磁気の向きをそろえた特殊な中性子のことである。電荷は持たず磁気をもつその特殊な性質から応用研究は多いものの、これまでのスピン偏極中性子といえば大型加速器による大量に中性子を発生させたのちに、スピンの揃った成分だけを抽出して利用している。このプロセスは極めて効率が悪く、発生総中性子数に比べて極めて少ない割合の中性子しか利用できない。本研究では、スピン偏極させた重水素にX線を照射することで、重水素を光核分解して中性子を発生させるというこれまで着目されていなかった核反応に着目し、発生の段階でスピン偏極した中性子を直接発生させることができるかどうかという研究を行う。
1年目の成果として、理論研究が大きく進み、X線のエネルギーが特定の範囲内である時に、重水素のスピンがそのまま中性子スピンに受け渡される、すなわち発生時点からスピン偏極した中性子を発生させられるはずであるという理論が構築できた。スピン偏極重水素を生成するための装置開発について、すでに先行研究を進めてきたが、必要とされる装置類のうち半分程度が揃った。実験の準備が整いつつある。
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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
スピン実験に関わる装置開発はやや遅れている。小型のオレンジ色のレーザー装置の開発がキーテクノロジーであったが、高出力化の際に励起用半導体レーザーの損傷が問題となることがわかり、励起用半導体レーザーを３台の並列にして、負荷を分散提言することで、長時間運転しても全く損傷が起こらないようになった。レーザー開発の専門家の協力を得ながら開発がすすみ、レーザーエネルギーの高出力化の見通しができた。
一方、レーザーエネルギーが目標に比べて足りない状況ではあったが、スピン偏極の実験を行い、確かに少ない量ではあるがスピン偏極していることがわかり、この手法が妥当であることが確認された。
また、当初計画であった装置開発以外にも特に理論研究が進み、フィジビリティの高い研究手法が固まった。またこの技術に関して特許出願を行うことができた。またこの研究成果をさらに発展させて、超小型装置でスピン偏極かつ、指向性とエネルギー制御性と、低エネルギー性を兼ね揃えた中性子ビーム発生と、その産業応用化に向けた研究課題で外部資金を獲得した。これら計画以上の成果がいくつも出始めており、総合的に進捗区分(1)を選択する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度（2年目）は重水素スピン偏極実験に向けた装置開発を早期に完了させ、スピン偏極の実験を集中的に行う。
3年目は中性子発生の実験を集中的に行い、それを用いた磁場の計測を実現する。
本年度（2年目）の詳細計画は、オレンジ色のレーザー開発に関して、高強度化のために市販レーザー発振器を研究用のブレッドボード上に設置し直し、すべての光学部品に調整ネジをつけて発振効率を限界まで高める改造をおこなう。また励起用半導体レーザーは、これまでのファイバー付きレーザーをやめて、大強度仕様の面発光並列型に変えて、光を集光レンズで集める設計に帰る。これにより10枚程度まで励起レーザーの強度をあげることができる。これにより、重水素スピン偏極に十分なエネルギーを、従来装置にくらべて1/10のサイズで出力できるようになる。
スケジュールは、レーザー装置の開発の完了予定時期は2021年の夏までを予定している。重水素スピン偏極の標的の感性は2022年3月までを予定している。これを用いた中性子発生実験を2022年度前半に実施する。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] スピン偏極重水素の核分解反応を用いた低エネルギー・スピン偏極・高指向性中性子の発生に向けた研究2020
Author(s)
有川安信, 佐藤透A, 香川晃B,C, 根来誠B,C, 北川勝浩B,C, 中尾采美, 浅野将唯, 安部勇輝, Alessio Morace, 余語覚文, 中井光男, 白神宏之, 兒玉了祐,
Organizer
日本物理学会春季大会
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[Presentation] レーザー核融合燃焼履歴計測にむけた ポッケルス効果を用いた超高速中性子計測2020
Author(s)
有川安信, 太田雅人, 中嶋誠, Valynn Mag-usara, 浅野将唯, 中尾采美、安部勇輝, Morace Alessio, 椿本孝治, 吉田英次, 藤岡慎介, 坂和洋一, 中井光男, 白神宏之, 兒玉了祐 大友明, 山田俊樹, 梶貴博, 鎌田隼, 山田千由美
Organizer
日本物理学会秋季大会
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[Presentation] Ultra-fast response neutron detector for inertial confinement fusion2020
Author(s)
Yasunobu Arikawa, Masato Ota, Makoto Nakajima, Shoi Asano, Ayumi Nakao, Yuki Abe, Morace Alessio, Shinsuke Fujioka, Youich Sakawa, Mitsuo Nakai, Hiroyuki Shiraga, Ryosuke Kodama, Johan Frenje, Maria Gatu Johnson,
Organizer
AsiaAeanPlasmaPhysicsSociety
Int'l Joint Research / Invited
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