2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26293136
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
栗原 俊一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (60215069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 研究員 (80133099)
吉岡 正和 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (50107463) [Withdrawn]
松本 浩 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 研究員 (90132688) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 癌治療 / 放射線 / 中性子源 / 照射損傷 / 可視化 / BNCT / 格子欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の内容は中性子標的への陽子ビーム照射に伴う照射損傷（ブリスタリング）の観察方法の開発と、それを用いて進められるブリスタリングに強い中性子標的の開発からなる。
平成26年度に開発に着手したレーザー反射を用いた長距離からの照射損傷（ブリスタリング）観察装置の試験を行い、その観察方法の評価を行った。基本的には物質の反射率の差を偏光を用いて高感度に検出する方法である。問題となる要素は、観察する対象が中性子標的という高放射線場に置かれた物体であるため、遮蔽体を経て、あるいは距離を離す、という方法が避けられない。本観察方法は光学的な観察方法であるため間に遮蔽体を置くことは避けたい。一方通常の偏光光源では距離を離すことは難しい。このため、レーザーを光源として採用することを検討した。偏光（s波、p波）の反射強度の角度依存性を利用するためにHe-Neレーザーの偏光光源を用いた。
ブリスタリングの起こる物質の違いにより検出のし易さの違いが判ってきた。平成27年度には単純金属、および炭素系材料の観察を行なってきた。本研究の目的とする中性子発生用標的物質は基本的に金属であり、本検出法は有効であることが判明した。さらに様々な物質の照射損傷による変化の観察を試み、ある種の炭素系材料など、光の反射率の低いものに関しては有効ではないが、金属以外の物質でも反射率の変化が期待できるものに対しては有効な観察法であることが判った。
前述の観察方法の開発の目的である通常、照射損傷には弱いとされる中性子標的材料の、物質そのものの構造に着目した耐ブリスタリング特性の向上といった面から実機での使用を想定した耐ブリスタリング中性子標的の試作を行った。固体表面、あるいは結晶粒界に水素を意図的に拡散させる構造をもたせることを着想したが、その現実化のために直径63.5mmの中性子標的用ベリリウム金属の成膜の試験を行った。
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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
当初予定していたBNCT装置によるブリスタリング観察は、その加速器の建設が遅れたため類似の観察が行えるJ-PARCのLinac開発用試験加速器の資源を用いて観察を行った。また、つくばのコッククロフト前段加速器を用いた試料の観察も行った。観察を行った試料はBeの金属試料、および炭素系材料であり、それぞれ反射率の高いものと低いものの双方を観察したことになる。これにより本観察方法の適用範囲を知ることができた。
本課題の２番目の内容である、ブリスタリングに強い中性子標的の開発に関しては以下の通りである。Be の構造そのものをその製造時に制御し、水素を拡散、放出し易いようにしようとする試みは実機サイズの中性子標的が作製可能であるかどうか見極めが必要であった。物理蒸着法(PVD)によりBeの膜を形成した試験片の作製による知見の蓄積から今年度には実際の加速器への取り付けを想定した大きさの直径63.5mmのBe部分を持つ標的を作製した。各種の特性試験等を進行中であり、作製時の条件と特性との関係が明らかになりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
陽子ビーム照射に伴う照射損傷（ブリスタリング）の観察方法の開発に関しては、Be純金属と炭素系材料以外に各種の代表的な材料の照射損傷の見え方を蓄積し、本方法の適応範囲を明らかにする。研究の動機は中性子標的の開発から開始された照射損傷の観察法であったが、中性子標的に限らず様々な材料での照射損傷のその初期段階からの観察方法として、どのように見えるか、検出が可能であるか、照射中のその場観察の面からの本方法の妥当性を検討する。
ブリスタリングに強い中性子標的の開発に関しては、物理蒸着法(PVD)によるBe成膜の中性子標的でどのようなエネルギーの陽子ビームに対応できるかを検討したい。耐ブリスタリング特性を維持しながら、中性子の生成効率を出来るだけ低下させずに低エネルギーの陽子ビームに対応できるかどうかということは、将来の小型中性子源の雛形を提案することに繋がると考えられる。今や小型陽子加速器は市販品が得られるようになりつつある。一方、中性子標的は特に2MeV程度の低エネルギー陽子ビームに関しては高強度化が困難な状況となっている。したがって本課題の今後の進むところは、そのような困難な状況に対する解決策を提示する可能性があると考える。
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた国際会議が日本の年度を越えて開催されたため、平成27年度内の経費が発生しなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際会議の参加が複数予定されており、そのための経費を確保する。
INTDS 2016(iThemba LABS, Western Cape, South Africa)等を予定している。
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Research Products
(7 results)
