低エネルギー陽子入射反応からの高エネルギーガンマ線を用いた核物質検知技術の開発

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23H01894
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 片渕 竜也 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40312798)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石塚 知香子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10399800) ; 相楽 洋 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60401519) ; 田辺 鴻典 科学警察研究所, 法科学第二部, 研究員 (60822070)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Keywords: 核物質検知 / 核セキュリティ / 中性子 / ガンマ線 / 光核反応 / 光核分裂

Outline of Annual Research Achievements

中性子検出器の信号を処理・記録するためのデータ収集装置を購入・整備した。このデータ収集装置はデジタル波形処理技術を活用したシステムであり、放射線検出器からの高度な信号処理が可能である。このデータ収集装置を用いて、液体シンチレーション検出器EJ-301からの信号取り込みテストを実施し、中性子とガンマ線の区別が適切に行えることを確認しました。信号処理パラメータの最適化により、中性子とガンマ線を効果的に識別するための最適な信号処理パラメータを決定した。これに基づいて、検出器システムの性能向上に取り組んだ。
同時に、核データベースを活用して既存の核データに関する調査を行った。また、理論的な検討では、モンテカルロシミュレーションを使用して、想定されるガンマ線が核物質に衝突した際に生じる光核分裂反応の発生率を計算した。これにより、実験条件においてどの程度の信号が期待されるかを推定し、実験の実行可能性を評価した。計算結果から、実験条件下で十分な計数が得られることを確認した。
この結果を踏まえ、将来の実験に向けて検出器システムの改良や実験計画の検討を行った。特に、今後、実験条件下での信号強度やバックグラウンドノイズの影響を調査することの重要性が再認識された。
さらに、共同研究者で打合せを行い、緊密な連携を取りながら実験計画の詳細な設計と実施に向けて研究を進めた。実験の進行に必要な機器や材料の整備など、今後の実験に向けてさまざまな準備を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

既存核データの調査、光子源の開発、検出系の開発、理論的検討すべてにおいて順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

加速器からのガンマ線を用いて光核反応を起こさせる。光核反応から放出される中性子を令和5年度に整備した検出器系で測定する。実験結果をベースに核物質検知法の開発を行う。開発にあたっては、実験と理論計算の両方を活用する。