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2016 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, 理学研究科, 教授 (60272522)

研究分担者 竹田 敦  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40401286)
伏見 賢一  徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (90274191)
関谷 洋之  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)
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

今年度も、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、タリウム添加ヨウ化ナトリウム(NaI(Tl))検出器結晶の放射性不純物濃度を低減させるように処理した中型NaI(Tl)結晶を用いて、低バックグラウンド測定を神岡地下実験室で実施した。電子換算エネルギーで1.5keVの低エネルギー閾値を達成し、その領域において世界の競合他実験グループと同等レベルの約4事象/day/keV/kgの計数率を得た。残留カリウム濃度は、昨年度に較べて1/20に低減させることに成功したが、残留210Pbの濃度は劣化していた。追加配分により、これまでに開発した高純度化の技術を活用した直径・高さ5インチの大型NaI(Tl)検出器を製造するための結晶を製造した。
2.に関して、今年度も地下実験室Aで3種類の分析装置の開発と構築を進めた。シンチレータ結晶の内部不純物分析装置については、システムの構築はほぼ完了し、現在、CaF2(pure)溶融品試料の放射能測定を行っている。表面α線分析装置は、ノイズ源の特定と低減を行い、さらに測定試料の容易な交換に対応した真空容器の設置を行った。ラドン分析装置については、純キセノンから残留ラドンを効率良く分離する技術の開発及び、ラドンの膜試料透過率分析装置の開発に取り組んだ。
3.に関して、今年度から本新学術研究用の放射能データベースの試験運用を始めた。領域内の各実験グループから提供された分析データの入力を開始した。
4.に関して、第3回「極低放射能技術」研究会を2017年2月に岐阜県飛騨市流葉山荘に於いて開催し、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。今回の参加者は47名であった。

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、4.研究会での情報の共有、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、年度までに高純度の素材を見出せなかった素材の放射性不純物を低減させた。残留210Pbに関しては低減を確認できなかったが、濃度が高くなってしまった原因について検討した結果、Pbイオンの濃度が極めて低い(10-18モル比)ために過量のイオン除去樹脂を必要とする可能性があることが判明した。追加配分により、製造工程を改善し、さらなる高純度化の技術を施した大型NaI(Tl)結晶を製造した。
2.について、今年度の計画通り、地下実験サイトにおいて、ラドン分析装置の開発、表面アルファ分析装置の開発、シンチレータ結晶の内部不純物分析装置の開発に取り組んだ。昨年度に判明した想定外のノイズの問題は解決し、分析装置の試験運用と新たな分析装置の開発を並行して進めている。
3.についての目標は、「学術研究員を雇用し、本新学術領域関係者から提供される放射能測定データを集積し、神岡での放射能データベースの運用を開始する」ということであったがこの目標の通りに遂行できた。さらに、昨年度までに構築した試験サーバーにおいて、さらなる改善を施した。
4.については、計画通り、「極低放射能技術」研究会を主催した。

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。NaI(Tl)結晶の更なる高純度化に向けては、連携研究者の硲隆太准教授が整備した高感度ICP-MS装置を利用できるようになったため、本装置を活用しつつ開発に取り組む。検出器を製造する前にあらかじめ純度を測定することが可能となり、今後はより低コストで高純度の放射線検出器を開発することが可能となる。
ラドン分析装置については、キセノン中ラドン分離技術の開発、膜透過率測定装置の開発に加えて、80Lラドン検出器の低バックグラウンド化や、水中ラドン分析技術の改善にも取り組む。また、領域内の各実験グループに関連する分析作業も行う。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

    (39件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 6件、 招待講演 19件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Measurement of Radon Concentration in Super-Kamiokande's Buffer Gas2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakano, H. Sekiy, S. Tasaka, Y. Takeuchi, R. A. Wendell, M. Matsubara, M. Nakahata
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.04.037

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dark matter search project PICO-LON2016

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

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 718 ページ: 042022

    • DOI

      10.1088/1742-6596/718/4/042022

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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, Sei Yoshida
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings: Proceedings of ISRD2016

      巻: 11 ページ: 020003

    • DOI

      10.7566/JPSCP.11.020003

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 神岡地下実験で用いられる低放射線部材に関する放射線データベースの開発(2)2017

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] PICO-LON宇宙暗黒物質探索実験報告2017

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] NaI(Tl)による宇宙暗黒物質探索(PICO-LON):シミュレーション開発2017

    • 著者名/発表者名
      折戸玲子
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Search for neutrinos associated with Gravitational event GW150914 using Super-Kamiokande2017

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      第3回超新星ニュートリノ研究
    • 発表場所
      東北大学(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2017-03-04 – 2017-03-05
  • [学会発表] PICO-LONの報告2017

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] SK-Gdの報告2017

    • 著者名/発表者名
      関谷洋之
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射能データベースの構築2017

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 高感度NaI(Tl)結晶シンチレータ検出器を用いた宇宙暗黒物質探索に対する感度評価2017

    • 著者名/発表者名
      神崎学慈
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
  • [学会発表] Radon background study in Super-Kamiokande2017

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
  • [学会発表] はじめに、趣旨説明2017

    • 著者名/発表者名
      竹田 敦
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] ラドン分析装置 (薄膜透過ラドン分析)2017

    • 著者名/発表者名
      小林 兼好
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面α分析装置2017

    • 著者名/発表者名
      橋本 隆
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] シンチレーター結晶の内部不純物分析装置2017

    • 著者名/発表者名
      梅原 さおり
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Radon monitoring in Kamioka mine2017

    • 著者名/発表者名
      P. Guillaume
    • 学会等名
      第三回「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      流葉山荘(岐阜県、飛騨市)
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] HK detector design especially for low-energy events2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi
    • 学会等名
      International workshop on Supernova at Hyper-Kamiokande
    • 発表場所
      東京大学(東京都、文京区)
    • 年月日
      2017-02-12 – 2017-02-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 日本のこれまで(古代史)2017

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      ダークマター懇談会
    • 発表場所
      神戸大学梅田インテリジェントラボラトリ(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2017-01-27 – 2017-01-28
    • 招待講演
  • [学会発表] PICO-LON計画について2017

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      ダークマター懇談会
    • 発表場所
      神戸大学梅田インテリジェントラボラトリ(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2017-01-27 – 2017-01-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高純度NaI(Tl)検出器による宇宙暗黒物質探索2017

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      研究会「放射線検出器とその応用」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2017-01-23 – 2017-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 高感度NaI(Tl)結晶シンチレータ検出器を用いた宇宙暗黒物質探索に対する感度評価2017

    • 著者名/発表者名
      神崎学慈
    • 学会等名
      研究会「放射線検出器とその応用」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2017-01-23 – 2017-01-25
  • [学会発表] 二重ベータ崩壊観測用CaF2に使用する波長変換素子の開発2017

    • 著者名/発表者名
      森健太朗
    • 学会等名
      研究会「放射線検出器とその応用」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2017-01-23 – 2017-01-25
  • [学会発表] スーパーカミオカンデにおける最新結果(太陽ニュートリノ、SK-Gd、等)2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      東京大学宇宙線研究所 共同利用研究成果発表会
    • 発表場所
      宇宙線研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-12-09 – 2016-12-10
    • 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2016

    • 著者名/発表者名
      竹内康雄
    • 学会等名
      東京大学宇宙線研究所 共同利用研究成果発表会
    • 発表場所
      宇宙線研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-12-09 – 2016-12-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 地下素粒子原子核実験におけるラドン(222Rn)2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      新学術 "宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究"計画研究B,E班 合同若手研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2016-11-21 – 2016-11-22
    • 招待講演
  • [学会発表] PICO-LON dark matter search2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fushimi
    • 学会等名
      International Workshop on “Double beta decay and underground science, DBD16”
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2016-11-08 – 2016-11-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ダークマターとニュートリノ2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      第1回 宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • 発表場所
      宇宙線研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-10-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-Kamiokande検出器を用いた太陽ニュートリノ解析の最新結果2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      第1回 宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • 発表場所
      宇宙線研究所(千葉県、柏市)
    • 年月日
      2016-10-30 – 2016-10-30
    • 招待講演
  • [学会発表] スーパーカミオカンデ検出器における太陽ニュートリノ解析の最新結果2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県、宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 神岡地下実験で用いられる低放射線部材に関する放射線データベースの開発2016

    • 著者名/発表者名
      中野佑樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県、宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] PICO-LON宇宙暗黒物質探索実験報告2016

    • 著者名/発表者名
      伏見賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県、宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 新規活性炭素のキセノンガス雰囲気中のラドン吸着・脱着の性能2016

    • 著者名/発表者名
      田阪茂樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県、宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] Solar neutrino results from Super-Kamiokande2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakano
    • 学会等名
      38th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2016)
    • 発表場所
      シカゴ (米国)
    • 年月日
      2016-08-03 – 2016-08-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 高感度NaI(Tl)結晶シンチレータ検出器の宇宙暗黒物質探索に対する感度評価2016

    • 著者名/発表者名
      神崎学慈
    • 学会等名
      放射線夏の学校
    • 発表場所
      リゾートイン白浜(千葉県、南房総市)
    • 年月日
      2016-08-02 – 2016-08-04
  • [学会発表] (3)Studies on ZnWO4 crystals for the direction-sensitive dark matter search2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sekiya
    • 学会等名
      (2)Identification of Dark Matter 2016 11th International Conference
    • 発表場所
      ロンドン (英国)
    • 年月日
      2016-07-17 – 2016-07-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radon assay and radioactivity database in Kamioka2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeuchi
    • 学会等名
      XXVII International conference on neutrino physics and astrophysics (Neutrino 2016)
    • 発表場所
      ロンドン (英国)
    • 年月日
      2016-07-04 – 2016-07-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Radon background study in Super-Kamiokande2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakano
    • 学会等名
      XXVII International conference on neutrino physics and astrophysics (Neutrino 2016)
    • 発表場所
      ロンドン (英国)
    • 年月日
      2016-07-04 – 2016-07-09
    • 国際学会
  • [備考] 宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究

    • URL

      http://www.lowbg.org/ugnd/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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