| 研究課題/領域番号 |
14380229
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
鬼柳 善明 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80002202)
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| 研究分担者 |
加美山 隆 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50233961)
平賀 富士夫 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00228777)
澤村 晃子 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30001316)
金子 純一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90333624)
古坂 道弘 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60156966)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | メタンハイドレート / 中性子減速材 / 中性子非弾性散乱 / 中性子全断面積 / パルス中性子 / Pulse neutron / Coupled moderator / Decouuled moderator |
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| 研究概要 |
メタンハイドレートの中性子断面積の特性を知るために、中性子非弾性散乱実験を行い、そのデータ解析を進めた。メタン分子の回転は自由回転に近く、最低レベルを1.1meVとして自由回転モデルで計算することによって、上手く実験でのエネルギーレベルが再現できる。しかし、これだけでは散乱強度を全て説明できなかった。この原因としてメタンの氷格子中での並進運動が考えられ、4.4meVと7.4meVに大ケージと小ケージに対応すると思われるピークがあることが分かった。これらのピークは実験的に初めて明らかにされたものである。水分子の揺動運動については、メタンハイドレートと氷で、強度分布に少し差がみられた。しかし、全体としては、メタンハイドレートの断面積は、メタン単体の断面積と氷の断面積を足し合わせることによって近似出来ることが分かった。
メタンハイドレートの中性子エネルギースペクトルと放出時間分布の測定を、結合型と非結合型の減速材タイプについて行った。結合型減速材においてはスペクトルの形は、氷のものに近かった。ピークエネルギーは、メタンや水素が約3meVであるのに対して、約7meVと高くなっていた。そのため、熱中性子領域では強度が高いが、冷中性子領域ではかなり低くなっている。非結合型減速材においても、同様の結果が得られ、水素減速材やメタン減速材よりも特性は劣っていた。また、中性子放出時間は、他の減速材より広い分布を示しており、この観点からも劣ることが示された。この結果から、メタンハイドレートは、熱中性子から冷中性子までの広いエネルギー領域でスペクトル強度があまり変化しないという特徴を持つが、冷中性子領域では、強度がメタンや水素より劣る。これは、減速が良いメタンの効果があまり大きくなく、氷の特徴が主として表れたためと考えられる。この減速材を冷中性子源として使用するメリットはあまりないと考えられる。
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