2014 Fiscal Year Research-status Report
核物質量を測定するためのパルス中性子を用いた新しい遅発中性子解析法の開発
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25420906
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三澤 毅 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (70219616)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核物質 / 中性子 / 核セキュリティー / 加速器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウラン等の核物質の量を測定することは、核燃料の臨界安全を確保するためばかりではなく、海上輸送用コンテナ等に違法に隠匿された核爆弾の原料となり得る核物質を探知するという核テロを防ぐ核セキュリティ対策としても重要な課題である。本研究においては核物質の探知・定量方法として、パルス中性子を用いた遅発中性子雑音解析法という新しい測定解析手法を提案し、そのための核燃料を用いた基礎実験と解析を行うことを通じて本解析法の有効性と問題点を明らかにし、さらに新しい実験手法を開発することを目的としている。
当初の予定では本年度に京都大学臨界集合体実験装置において濃縮ウラン体系とコッククロフト・ウォルトン加速器でのDT反応によるパルス状中性子発生装置を組み合わせて核物質探知の基礎実験を行なう予定であったが、原子力規制庁による研究炉の新規制基準の審査が長引いているためこれらの実験を行うことができなかった。そこで天然ウランとAm-Be中性子源を組み合わせて未臨界体系における実験を行った。従来は中性子検出器のみでの計測を検討していたが、測定精度向上のため新たにガンマ線での計測も併用して行う新しい実験手法の開発を進めることができた。その結果、ガンマ線のエネルギースペクトルと検出時間を同時に測定し、ガンマ線エネルギーを適切に設定して雑音解析を行うことにより核分裂反応の連鎖反応を検知すること、すなわち核燃料の探知を行うことができることが判った。ガンマ線検出器は中性子検出器に比べて検出効率が高いため、本州法で採用することは非常に有効であると考えられる。また、昨年度までの実験で得られた測定データをもとに、遅発中性子による中性子源増倍法という新しい実験手法を開発し、これにより未臨界体系での未臨界度測定の精度を向上させることができることが判った。
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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
当初の予定では本年度に京都大学臨界集合体実験装置において濃縮ウラン体系とコッククロフト・ウォルトン加速器でのDT反応によるパルス状中性子発生装置を組み合わせて核物質探知の基礎実験を行なう予定であったが、原子力規制庁による研究炉の新規制基準の審査が長引いているためこれらの実験を行うことができなかった。
しかし、この間に新たにガンマ線を用いた雑音解析法の実験と解析を行うことができ、ガンマ線と中性子を併用することの有効性について確認することができた。また昨年度までの実験データを基に、遅発中性子源による中性子源増倍法という新しい実験手法の有効性についても確認することができた。そのためほぼ当初の目的通り研究は進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度も原子力規制庁による研究炉の新規制基準の審査が長引くことが予想されるため、京都大学臨界集合体実験装置を用いた実験を行うことは難しいと考えられる。しかし、今年度、京都大学臨界集合体実験装置の実験室に新たに小型のパルス状中性子発生装置（IEC実験装置）が設置されたので、この装置と天然ウランを組み合わせた核物質探知実験を行うことを予定している。さらにAm-Be中性子源と天然ウランによるガンマ線計測実験を引き続き実施し、ガンマ線の雑音解析法のさらなる進展を目指す。
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| Causes of Carryover |
平成26年度は原子力規制庁による研究炉の新規制基準の審査が長引いたため、臨界実験装置および併設したコッククロフト型DT加速器が使用できなく、当初計画していた研究予定を変更せざるを得なかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成26年度中に天然ウランを用いた新しい実験を開始し、さらに年度末には新たに別のパルス状の中性子を発生することができる装置を設置し、平成27年度より実験に供することができるようになった（この装置の設置は当初の計画には無かった）。そのため、これらの実験を展開するための測定装置等（データ収集装置、および検出器）を年度当初に購入し研究を遂行する予定である。
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