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LCS-NRFによる同位体3Dイメージング法の基盤確立

研究課題

研究課題/領域番号 18H01916
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分31010:原子力工学関連
研究機関京都大学

研究代表者

大垣 英明  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (10335226)

研究分担者 加藤 政博  分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 特任教授 (30185871)
静間 俊行  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員 (50282299)
早川 岳人  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員 (70343944)
豊川 弘之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (80357582)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード同位体3Dイメージング / LCSガンマ線 / NRF / NRF-CT / 同位体 / 3次元画像 / CT / 同位体イメージング / NRF-CT[ / レーザーコンプトンガンマ線 / 光核共鳴 / 光核共鳴散乱
研究成果の概要

本研究の成果は
①波長1896nm、出力50Wのファイバーレーザーとこの光学系をUVSOR-IIIのBL-01U整備し、ガンマ線発生量を従来の約10倍増強した。②このレーザーコンプトンガンマ線と、206Pb,208Pbの濃縮同位体ターゲットを用いて、Pb-208(高濃縮)の選択的同位体3D-CTイメージの取得に成功した③。④Fusion Visualization法を開発し、目標を上回る空間分解能1mmのPb-208 同位体CT画像再構成に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究開発により、原子力安全に必須の核セーフティ/セキュリティに対し、基盤技術となる特定の同位体のサンプル中での3次元分布を、ガンマ線を用いて、実用可能な時間内での3次元分布の取得を可能にした。本技術は従来シミュレーション研究のみが世界中で実施されてきたが、本研究で実験的に本技術の実証を行うとともに、短時間・高分解画像の取得法までも提示した、意義のある研究成果を得た。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Extreme Light Infrastructure(ルーマニア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ELI-NP/IFIN-HH(ルーマニア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Comprehensive simulation study on CT isotope imaging beyond the experiment on the <sup>208</sup>Pb based on nuclear resonance fluorescence2022

    • 著者名/発表者名
      Negm Hani、Zen Heishun、Ohgaki Hideaki
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 60 号: 7 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1080/00223131.2021.2016511

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Nondestructive Isotope-Selective Tomographic Imaging of 208Pb Distribution via Nuclear Resonance Fluorescence2021

    • 著者名/発表者名
      Ali Khaled、Zen Heishun、Ohgaki Hideaki、Kii Toshiteru、Hayakawa Takehito、Shizuma Toshiyuki、Toyokawa Hiroyuki、Fujimoto Masaki、Taira Yoshitaka、Katoh Masahiro
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 号: 8 ページ: 3415-3415

    • DOI

      10.3390/app11083415

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fusion Visualization Technique to Improve a Three-Dimensional Isotope-Selective CT Image Based on Nuclear Resonance Fluorescence with a Gamma-CT Image2021

    • 著者名/発表者名
      Ali Khaled、Zen Heishun、Ohgaki Hideaki、Kii Toshiteru、Hayakawa Takehito、Shizuma Toshiyuki、Katoh Masahiro、Taira Yoshitaka、Fujimoto Masaki、Toyokawa Hiroyuki
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 号: 24 ページ: 11866-11866

    • DOI

      10.3390/app112411866

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Demonstration of tomographic imaging of isotope distribution by nuclear resonance fluorescence2019

    • 著者名/発表者名
      Zen Heishun、Ohgaki Hideaki、Taira Yoshitaka、Hayakawa Takehito、Shizuma Toshiyuki、Daito Izuru、Yamazaki Jun-ichiro、Kii Toshiteru、Toyokawa Hiroyuki、Katoh Masahiro
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 3 ページ: 035101-035101

    • DOI

      10.1063/1.5064866

    • NAID

      120006715538

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Evaluation of the gamma-ray CT image resolution by LCS gamma-ray beam in UVSOR-III2022

    • 著者名/発表者名
      Khaled Ali, Hideaki Ohgaki, Heishun Zen, Toshiteru Kii, Takehito Hayakawa, Toshiyuki Shizuma, Hiroyuki Toyokawa, Yoshitaka Taira, Masaki Fujimoto, Masahiro Katoh
    • 学会等名
      日本原子力学会2022年春の年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Proposal study for the fused visualization technique of 3D NRF-CT and a high-resolution gamma-CT image2021

    • 著者名/発表者名
      K. Ali, H. Ohgaki, H. Zen, T. Kii, T. Hayakawa, T. Shizuma, H. Toyokawa, Y. Taira, M. Fujimoto, M. Katoh
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nuclear Photonics (NP2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fused CT imaging technique to improve 3D isotope-selective NRF-CT image2021

    • 著者名/発表者名
      K. Ali, H. Ohgaki, H. Zen, T. Kii, T. Hayakawa, T. Shizuma, H. Toyokawa, M. Katoh, M. Fujimoto, Y. Taira
    • 学会等名
      日本原子力学会2021年秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Non-destructive Inspection for the hidden isotopes using Laser Compton scattering gamma rays2021

    • 著者名/発表者名
      K. Ali
    • 学会等名
      2021 Ajou & Kyoto & Zhejiang Joint Symposium on Energy Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fused 3D visualization for NRF-CT with a high-quality gamma-CT image2021

    • 著者名/発表者名
      Khaled Ali, Hideaki Ohgaki, Heishun Zen, Toshiteru Kii, Takehito Hayakawa, Toshiyuki Shizuma, Hiroyuki Toyokawa, Yoshitaka Taira, Masaki Fujimoto, Masahiro Katoh
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Image Reconstruction of the Enriched Isotope 208Pb Using Nuclear Resonance Florescence Absorption Method in UVSOR-BL1U2019

    • 著者名/発表者名
      Khaled Ali
    • 学会等名
      10th Japan-Korea Joint Summer School on Accelerator and Beam Science, Nuclear Data, Radiation Engineering and Reactor
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Demonstration of Isotope CT Using NRF Absorption Method in UVSOR-BL1U2019

    • 著者名/発表者名
      Khaled Ali
    • 学会等名
      Workshop on "Generation and Application of High Brightness Electron Beam"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Demonstration of Isotope CT Using NRF Absorption Method in UVSOR-BL1U2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ali, H. Ohgaki, H. Zen, T. Kii, T. Hayakawa, T. Shizuma, H. Toyokawa, Y. Taira, V. Iancu, G. Turturica, Calin. A. Ur., M. Fujimoto, M. Katoh
    • 学会等名
      日本原子力学会秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Proposal of Gamma-ray Imaging Application: Tomographic imaging of isotope distribution by nuclear resonance fluorescence using LCS beam2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ohgaki
    • 学会等名
      ELI-NP 1st user workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LCSガンマ線によるアイソトープイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      全炳俊
    • 学会等名
      第25回HiSOR研究会 小型放射光リングによる多彩な量子ビームの発生と応用
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Progress of Isotope-Specific CT Imaging Experiment at BL1U2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zen, K. Ali, T. Shizuma, T. Hayakawa, Y. Taira, H. Toyokawa, M. Fujimoto, G. V. Turturica, V. Iancu, C. A. Ur, T. Kii, M. Katoh, H. Ohgaki
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Three-Dimensional gamma-CT Scan System in BL1U-UVSOR-III2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ali, H. Ohgaki, H. Zen, T. Kii, T. Hayakawa, T. Shizuma, H. Toyokawa, Y. Taira, V. Iancu, M. Katoh
    • 学会等名
      日本原子力学会2020年春の年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高平均出力”パルス”レーザーで守る社会セキュリティー2019

    • 著者名/発表者名
      大垣 英明, 全 炳俊,早川 岳人, 静間 俊行
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CT Isotope Imaging Using Nuclear Resonance Fluorescence for Future Nuclear Safeguards: Monte Carlo Simulation of Prototype2018

    • 著者名/発表者名
      H. Negm, H. Zen, H. Ohgaki
    • 学会等名
      EMSES 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Demonstration of NRF-CT Imaging by Laser Compton Backscattering Gamma-Rays in UVSOR2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ohgaki, T. Kii, I. Daito, H. Toyokawa, Y. Taira, T. Hayakawa, T. Shizuma, M. Katoh, J. Yamazaki, H. Zen
    • 学会等名
      Nuclear Photonics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] UVSORにおけるLCS-NRFによる 同位体CT測定システムの アップグレード計画2018

    • 著者名/発表者名
      大垣英明,全炳俊,ネグムハニ,紀井俊輝,早川岳人,静間俊行,加藤政博,藤本 将輝,豊川弘之,平義隆
    • 学会等名
      日本原子力学会秋の大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] LCSγ線源を用いた非破壊同位体分布計測の現状と将来展望2018

    • 著者名/発表者名
      大垣英明
    • 学会等名
      NINS分野融合型WS 量子ビームを用いた次世代非破壊分析技術とその応用 惑星物質科学との可能性
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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