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2015 年度 実績報告書

極低放射能技術による宇宙素粒子研究の高感度化

計画研究

研究領域宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究
研究課題/領域番号 26104008
研究機関神戸大学

研究代表者

竹内 康雄  神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60272522)

研究分担者 伏見 賢一  徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 教授 (90274191)
関谷 洋之  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)
竹田 敦  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40401286)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード低放射能 / ラドン / NaI / 純水 / バックグラウンド / 地下実験 / 素粒子実験 / 暗黒物質
研究実績の概要

今年度は、主に、1. 極微量放射性不純物の測定・除去、2. 超高感度放射性物質スクリーニングシステム構築、3. 情報発信システムの構築、4. 研究会での情報の共有、に取り組んだ。
1.に関して、NaI(Tl)検出器結晶の高純度化を進めるため、226Raの除去とカリウムの対策を行った。平成28年2月に直径10.16 cm、高さ7.62 cmの超高純度NaI(Tl)検出器を完成させ、神岡地下実験施設において低バックグラウンド測定を行った。その結果、DM-ICEと同等の低バックグラウンド環境を達成することに成功した。
2.に関して、H27年度から、神岡宇宙素粒子研究施設の地下実験室A(LAB-A)の共同利用を開始し、システムの構築を始めた。まず、2.5mx12m程度のスペースの床に帯電防止シートを敷設し、透明シートで覆い、HEPAフィルターを設置し、クラス10相当の清浄度のクリーンな環境を構築した。その後、3種類の分析装置の構築を始めた。
3.に関して、既存の海外の放射能データベース(radiopurity.org)の開発者と情報交換を行い、本新学術研究用の放射能データベースの構築を進めた。データベースの基本構造について、より扱いやすい構造を定義し、CSV形式のファイルによる一括uploadを実現するスクリプトを開発した。
4.に関して、第2回「極低放射能技術」研究会を2016年3月に徳島大学に於いて開催し、現行の各実験グループおよび実験系の各公募研究に関連する低放射能技術に関する問題や研究の進捗などに関して議論した。各研究グループの最先端の問題点なども議論するために、昨年度と同様に研究会の内容は一般には非公開とした。今回の参加者は58名であった。来年度も継続してこのような機会を持つ予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、1.極微量放射性不純物の測定・除去、2.超高感度放射性物質スクリーニングシステム構築、3.情報発信システムの構築に取り組む計画であった。この目標に対して、各種の要素技術の開発や装置の準備など、おおむね順調に進展していると判断する。
1.について、今年度の計画通り、超高純度NaI(Tl)検出器を完成させ、神岡地下実験施設において低バックグラウンド測定を行った。その結果、電子換算エネルギー20 keVにおける計数率は7/day/keV/kgとなった。完成したNaI(Tl)に含まれる放射性不純物の濃度は、ウラン系列については約3 ppt、トリウム系列は1 ppt以下の超高純度になった。
2.について、今年度の計画通り、H27年度から地下サイトに実験室の確保ができた。環境の整備も順調で、クラス10相当のクリーンな環境を構築した。3種類の分析装置の開発には時間を要している。ラドン分析装置は、80Lラドン検出器、1Lラドン検出器、Raspberry Piを用いたデータ収集システム、冷凍機、等を用いたテストベンチを構築中である。今年度は冷却トラップを用いた純空気中及び純アルゴン中のラドンの予備的な吸着試験を行った。表面α線分析装置は、既存装置を移設し、地下実験室A (LAB-A)での装置の立ち上げと動作確認を行った。LAB-Aで試験運転を行った所、想定外のノイズが存在する事が判明し、対策が必要な状況である。装置の移設前には見られなかったのでLAB-Aの環境に因るものであるかどうか調査をすすめる。シンチレータ結晶の内部不純物分析装置は、装置の設計と構築が終わり、今年度シールドの構築を行った。来年度からの測定に向けて準備が整った。
3.について、本新学術研究用の放射能データベースの準備が整い、データ入力が可能な状態になった。現在、試験サーバーで運用テストを行っている。

今後の研究の推進方策

当初の計画通り、坑内での各種放射能分析装置の構築、データベースでの公開に向けて、各種要素技術の開発に取り組む。また、NaI(Tl)結晶の更なる高純度化に向けては、昨年度の研究で課題となっていた40Kの濃度については、カリウムを除去するための対策を施した結果、低バックグラウンド測定のエネルギースペクトルには明瞭なピークがみられなくなった。一方で、検出器周辺素材を起源とする210Pbの影響があり、210Pbによるバックグラウンドが主となっている。この影響を除去するために、周辺物質(ハウジング素材、反射材)の高純度化と材料選定を今後行う。
さらに、領域内で低放射能技術に焦点をあてた研究会を今後も定期的に主催し、最先端の低放射能技術の共有や、新たな連携を行う可能性を探る試みを継続する。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 3件、 招待講演 17件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High purity NaI(Tl) scintillator to search for dark matter2016

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Fushimi, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, Haruo Ikeda, Kunio Inoue, Kyoshiro Imagawa, Gakuji Kanzaki, Alexandre Kozlov, Reiko Orito, Tatsushi Shima, Yasuhiro Takemoto, Yuri Teraoka, Saori Umehara and Sei Yoshida
    • 雑誌名

      JPS conference proceedings

      巻: 印刷中 ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dark matter search project PICO-LON2016

    • 著者名/発表者名
      K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中 ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PICO-LON計画 : 世界一のNaI(Tl)検出器で宇宙暗黒物質探索2015

    • 著者名/発表者名
      伏見 賢一
    • 雑誌名

      放射線

      巻: 40 ページ: 193-200

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] PICO-LON報告:高感度NaI(Tl)検出器による宇宙暗黒物質探索の現状2016

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] Pulse Shape Discrimination for Background Reduction in Underground HPGe Detector2016

    • 著者名/発表者名
      Chan Wei Min
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] XMASSの中性子バックグラウンド2016

    • 著者名/発表者名
      竹田敦
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] PICO-LONの報告2016

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 超低バックグラウンドゲルマニウム検出器を用いたタンタル180mの半減期測定2016

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLANDの報告2016

    • 著者名/発表者名
      池田晴雄
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] SK-Gdの報告2016

    • 著者名/発表者名
      関谷洋之
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] ラドン吸着・放出試験2016

    • 著者名/発表者名
      田阪茂樹
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] シンチレーター内部の不純物分析2016

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面α線分析装置2016

    • 著者名/発表者名
      小林兼好
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] μ-PICを使った表面α線分析2016

    • 著者名/発表者名
      帝釈稜介
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Ge検出器によるXMASS検出器材料スクリーニング2016

    • 著者名/発表者名
      安部航
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] メタルスカベンジャーによる極低放射能化技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      寺岡夕里
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 薄膜蛍光フィルムを用いた表面バックグラウンド除去技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      李暁龍
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 神岡地下実験用放射能データベースの作成2016

    • 著者名/発表者名
      藤田黎、竹内康雄
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会2016
    • 発表場所
      徳島大学(徳島市)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] High purity NaI(Tl) scintiilator to search for dark matter2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fushimi
    • 学会等名
      First International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses (ISRD2016)
    • 発表場所
      KEK (Ibaraki, Tsukuba)
    • 年月日
      2016-01-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地下実験のための放射能分析装置の開発2015

    • 著者名/発表者名
      竹内康雄
    • 学会等名
      平成27年度ICRR共同利用研究成果発表会
    • 発表場所
      東大柏キャンパス(千葉県・柏市)
    • 年月日
      2015-12-19
    • 招待講演
  • [学会発表] PICO-LON報告:NaI(Tl)検出器の純度測定と感度評価について2015

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-20
  • [学会発表] Low energy neutrinos in Super-Kamiokande2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sekiya
    • 学会等名
      XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015)
    • 発表場所
      Centro Congressi Unione Industriale Torino (Torino, Italy)
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PICO-LON dark matter search project2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fushimi
    • 学会等名
      XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015)
    • 発表場所
      Centro Congressi Unione Industriale Torino (Torino, Italy)
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超低バックグラウンドゲルマニウム検出器を用いたタンタル180mの半減期測定2015

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 学会等名
      新学術研究「地下素核研究」2015年領域研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-05-15 – 2015-05-17
    • 招待講演
  • [備考] D01 極低放射能技術による宇宙素粒子研究の高感度化

    • URL

      http://www.lowbg.org/ugnd/?page_id=55

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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