| 研究課題/領域番号 |
23K04634
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 富山高等専門学校 |
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研究代表者 |
高田 英治 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (00270885)
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| 研究分担者 |
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70589340)
小川 国大 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (90632274)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2026年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 高速中性子カメラ / 35Cl / 核反応 / 高速中性子 / Cl含有シンチレータ / 中性子カメラ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合実験装置におけるプラズマ挙動解析やテロ防止に適用可能な、高分解能と高いS/N特性を兼ね備えた、新しい小型軽量な散乱型高速中性子カメラを開発する。
従来の散乱型高速中性子カメラは、主に水素原子と高速中性子の弾性散乱のみを利用していたため、方向分解能が低かった。本研究では、近年開発された塩素含有無機シンチレータ（CLYC(Cs2LiYCl6）等）を吸収体として原子核反応を利用し、かつ導波路型構造を導入して即時波高値判定を行う。中性子エネルギー推定の飛躍的な精度向上・バックグランドγ線の影響除去による大幅なS/N比向上を可能にし、小型軽量・高精度・高方向分解能な高速中性子カメラを実現する。
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| 研究実績の概要 |
高速中性子カメラに適したシンチレータ材料を選定するため、Ce含有LaCl3を合成して中性子、γ線照射時の特性評価を行った。実験は252Cf中性子源および加速器中性子源（大阪大学OKTAVIAN装置）を用いて行った。その結果、Ce濃度が1%程度の場合に35Cl(n, α)反応およびγ線による電子生成について、PSD値（検出器での生成パルスについて立ち上がり部分および全パルスの積分値から計算される指標）によって弁別が可能であることを確認した。従来の論文報告とはPSD値の分布がやや異なっているが、γ線起因と考えられる分布とは異なる位置に分布していることを確認した。Ce含有量が0%の場合でも弁別自体は可能と見込まれるが、信号パルスが非常に遅いことから、1%のサンプルを中心に検討することとした。
今後、測定されたイベントから35Cl(n, α)反応によるものを抽出し、高速中性子カメラへの適用を試みる予定である。具体的には、初段の高速中性子を散乱するシンチレータ（プラスチックシンチレータまたはスチルベン）およびLaCl3におけるエネルギー付与量から高速中性子の散乱角度を求め、散乱コーンを描画することでその重なりから線源位置を推定する。
一方で、LaCl3による信号は、Ce含有量が3%の場合でも時定数がμsオーダーと大きく、高計数率領域への適用性は低いことも予想される。今後はLaCl3以外の材料についても検討する予定である。また、シンチレータの導波路構造化についても取り組み、その効果を検証するように進める。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
シンチレータ合成に時間を要したこと、および生成されたシンチレータの時間応答が遅いことなどから、使用するシンチレータの確定に時間を要している。そのため、予定よりはやや遅れていると認識している。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究分担者と協力し、できるだけ早く使用するシンチレータ材料を確定するよう、合成・評価を行う予定である。シンチレータ材料確定後に導波路形状のシンチレータを合成し、導波路型とすることによるバックグランド低減効果などを評価する。さらに、並行して高速中性子カメラとして動作させるためのソフトウェア開発を行い、ADCから得られた信号から高速中性子の入射方向を予測するシステムの構築を進める。
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