2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on a new detection method for underground cavity using a neutron source
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21K04951
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
米田 政夫 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 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (90469817)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 空洞探査 / 中性子 / 中性子線源 / 回転照射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、中性子線源を用いた新しい空洞探査法を開発することである。中性子線源を取付けた円盤を測定対象物（道路表面等）近傍で高速回転させて中性子照射（回転照射）を行い、測定対象物から反射してくる中性子を計測することで地中空洞を直接検知する。本研究で用いた回転照射装置は、半径約20cmの円盤の縁付近に中性子線源(Cf-252)を取付けたもので、円盤を数千rpmで回転させることが可能である。
回転照射装置と対象物の間に、熱中性子を測定するためのHe-3検出器を配置し、対象物から反射する熱中性子の時間推移を調べた。まず、コンクリートを用いた測定対象物に対するシミュレーションを実施し、コンクリート内での中性子挙動の詳細を調べた。コンクリートから反射する中性子数（中性子検出器で測定される値）は、空洞の有無によって異なる。中性子の定常ビームを照射した場合、空洞が無い方が反射中性子は多くなることは自明であるが、パルス照射の場合は、コンクリートからの反射中性子数の時間推移は空洞有無によって傾向が異なり、照射後しばらく時間が経過すると、空洞が有る方が多くなる現象も有り得ることが分かった。これは空洞が存在すると、空洞がない場合に比べて、より深部で反射する中性子が増えるためであると考えられる。この現象はパルス中性子を用いた場合であるが、回転照射を用いることでも空洞探査が可能であることを解析的及び回転照射を模擬したシミュレーションによって明らかにした。更に、回転照射で得られる測定データの評価方法についても考案した。基礎実験では、昨年度に用いた計測装置の改良を行い、モーター等から発生するノイズによる影響を低減させた。ポリエチレンブロックからなる測定対象物に対する空洞検知実験を行い、低速回転(300rpm)と高速回転(4000rpm)のデータを用いて空洞を検知することができた。
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