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2016 年度 実績報告書

原子核乾板を用いた宇宙線ミューオンラジオグラフィ技術の高度化と新分野への応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 15H04241
研究機関名古屋大学

研究代表者

森島 邦博  名古屋大学, 高等研究院(未来材料・システム), 特任助教 (30377915)

研究分担者 大城 道則  駒澤大学, 文学部, 教授 (00365529)
中野 敏行  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (50345849)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード宇宙線 / ラジオグラフィ / 原子核乾板 / ミュオグラフィ / 放射線計測 / ピラミッド / 大型構造物 / 非破壊検査
研究実績の概要

宇宙線を用いた大型構造物の非破壊イメージング技術(宇宙線ラジオグラフィ)の開発を進めた。
前年度の開発において製造可能となった最大800nm粒子径の大粒子原子核乳剤の各種性能評価を行った。特に、粒子径に対する最適な増感条件などを求め従来の性能よりも感度(単位長さ当たりの銀粒子数)が向上する成果を得た。また、同時に潜像退行特性の向上も確認した。これらの結果より、大粒子化する事で、観測時間の長期化および読み取り速度の向上の可能性を示した。
また、年間通して100平方メートルの面積に相当する検出器の製造体制を確立し、宇宙線ラジオグラフィ観測への大規模展開を開始した。この規模の原子核乾板を用いた実験は、大学で製造する規模としては過去最大規模であり、前年度比約10倍の製造速度に相当する。宇宙線イメージングにおいては、過去に使用した原子核乾板の10倍規模を達成した。
この原子核乾板をエジプトクフ王のピラミッド観測へ適用した。その結果、ピラミッドの北側入り口の上部に未知の空間構造を発見した。この他、名浜岡原子力発電所2号機での圧力容器および格納容器下部の観測実証、名古屋大学NUBRIDGE(コンクリート橋梁)の観測による空間検出試験など様々な環境下での試験を進めた。
これらの観測データを解析する技術として以下の2つの手法による宇宙線イメージングのシミュレーション技術開発を進めた。1つ目の方法は、3次元的な既知の立体構造を元に経路長を求める事で高速に結果を得る方法である。2つ目の方法は、宇宙線粒子をGEANT4と呼ぶシミュレーターを用いてモンテカルロ的に追跡する精密な計算手法である。これらのシミュレーション結果と得られたデータを比較することで、未知の構造を探索する手法の開発を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度に実施したエジプトの屈折ピラミッドの観測による空間検出の実証によりクフ王のピラミッド内部での宇宙線観測の許可を得た。クフ王のピラミッドでは、北側入り口から続く下降通路および女王の間の2つの既知の空間に原子核乾板を設置して観測を行った。その結果、ピラミッドの北側入り口の上部に未知の空間構造を発見した。更に、その未知の空間周辺の複数箇所への原子核乾板の設置を行い、多方向からのその空間の詳細解析を進めている。女王の間に設置した原子核乾板についても解析を進めている。
浜岡原子力発電所2号機の観測も前年度に引き続き実施し、サブドレンと呼ぶ既設の立坑内部へ検出器を設置し、防水・防塵性能を確認し、原子炉の圧力容器下部および格納容器下部を視野にとらえる事を実証した。更に、地下2階に検出器を設置して最大規模の統計による原子炉底部の精密な観測を実施した。これらのデータの解析により福島第一原子力発電所の原子炉下部領域への適用可能性の評価を進めている。
名古屋大学のコンクリート橋梁施設を利用した観測では、複数の設置位置からの観測により、橋梁内の空間構造を立体的にとらえることに成功した。これらの様々な環境下での宇宙線の精密解析のために、宇宙線のエネルギーや粒子種の識別が可能なECC(原子核乾板の積層構造)の設置を行い、それらの分析を始めた。
観測データと開発したシミュレーションとの複合解析により、観測可能な空間の大きさを見積もる手法の開発を進め、例えば、クフ王のピラミッドの下降通路上部に発見した空間の大きさを1~2m程度と見積もる事が出来た。

今後の研究の推進方策

現在の性能と比べてより長期間の連続観測が可能な原子核乾板検出器の開発と製造技術の向上、得られた宇宙線データ解析技術の高度化およびシミュレーション技術の高度化を進める。得られたデータ解析の手法開発として、クフ王のピラミッド内部で得られた複数地点からの観測データの複合解析法の開発により宇宙線トモグラフィ解析へと発展させるための基礎データの取得を進める。これまでにピラミッド内部や原子力発電所施設内、屋外など様々な観測環境でデータの取得を行っており、それぞれの環境下での検出器の性能の差異や解析に用いている宇宙線のエネルギー領域の違いなどの理解を深めるための統一的な分析方法の開発を進める。

備考

上記ページの執筆、管理を行っている。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] The Egyptian Ministry of Antiquities/Cairo University(Egypt)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      The Egyptian Ministry of Antiquities/Cairo University
  • [国際共同研究] HIP(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      HIP
  • [雑誌論文] Development of nuclear emulsion for muography2017

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Morishima, Akira Nishio, Masaki Moto, Toshiyuki Nakano, Mitsuhiro Nakamura
    • 雑誌名

      ANNALS OF GEOPHYSICS

      巻: 1 ページ: 60

    • DOI

      10.4401/ag-7387

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 原子核乾板による宇宙線ラジオグラフィ技術の開発とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 雑誌名

      放射線

      巻: 42 ページ: 97-102

  • [雑誌論文] 宇宙線を用いた福島第一原子力発電所の非破壊イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 雑誌名

      日本写真学会誌

      巻: 79 ページ: 42-47

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 原子核乾板による宇宙線ラジオグラフィ2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 雑誌名

      日本写真学会誌

      巻: 79 ページ: 48-53

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 原子核乾板による福島第一原子力発電所原子炉内部の宇宙線ミューオンラジオグラフィ2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 雑誌名

      非破壊検査

      巻: 5月号 ページ: 211-214

  • [雑誌論文] 宇宙線ミューオンによる原子炉、ピラミッドの非破壊調査2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 雑誌名

      建築と社会

      巻: 97 ページ: 14-15

  • [学会発表] 原子核乾板を用いた透過型ミューオンラジオグラフィによる浜岡原子力発電所2号機格納容器下部の観測(その4)2017

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 西尾晃, 久野光慧, 毛登優貴, 眞部祐太, 北川暢子, 中村光廣, 辻建二, 大山正考
    • 学会等名
      日本原子力学会 2017春の年会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-29
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプト・ギザのクフ王のピラミッド内部における宇宙線観測(1)2017

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプト・ギザのクフ王のピラミッド内部における宇宙線観測(2)2017

    • 著者名/発表者名
      久野光慧, 森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 大粒子原子核乾板の開発2017

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子, 桑原謙一
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 厚型支持体原子核乾板の塗布技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 北川暢子, 西尾晃, 久野光慧, 毛登優貴
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] エマルションチェンバーを用いた宇宙線の地上観測2017

    • 著者名/発表者名
      北川暢子, 森島邦博, 西尾晃, 久野光慧, 毛登優貴, 眞部祐太
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプトピラミッドの宇宙線ラジオグラフィ2017

    • 著者名/発表者名
      久野光慧
    • 学会等名
      第31回固体飛跡検出器研究会
    • 発表場所
      量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-10
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたコンクリート構造体の宇宙線ラジオグフィ2017

    • 著者名/発表者名
      毛登優貴
    • 学会等名
      第31回固体飛跡検出器研究会
    • 発表場所
      量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-10
  • [学会発表] Emulsion Cloud Chamberを用いた宇宙線ミューオンの地上観測2017

    • 著者名/発表者名
      北川暢子
    • 学会等名
      第31回固体飛跡検出器研究会
    • 発表場所
      量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-10
  • [学会発表] 角度精向上を目指した厚型支持体原子核乾板の開発2017

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太
    • 学会等名
      第31回固体飛跡検出器研究会
    • 発表場所
      量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-10
  • [学会発表] Cosmic-ray Tomography2017

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Morishima
    • 学会等名
      RIMS研究集会2016「偏微分方程式の逆問題とその周辺」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2017-01-25 – 2017-01-27
  • [学会発表] 原子核乾板による宇宙線イメージング技術の開発とピラミッド調査への応用2017

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      平成28年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2017-01-13 – 2017-01-13
    • 招待講演
  • [学会発表] ScanPyramids : Measurement of Cosmic-rays with Nuclear Emulsion inside Pyramids at Egypt2017

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Morishima
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on “Quest for the Origin of Particles and the Universe”
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-01-05 – 2017-01-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of nuclear emulsion with thick plastic base for improvement of angular accuracy2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Manabe
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on “Quest for the Origin of Particles and the Universe”
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-01-05 – 2017-01-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Large Crystal Nuclear Emulsion for Cosmic-ray Radiography2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Nishio
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on “Quest for the Origin of Particles and the Universe”
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-01-05 – 2017-01-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙線による大型構造物の非破壊イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      ViEW 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement of Cosmic-rays with Nuclear Emulsion inside Egyptian Pyramids2016

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Morishima
    • 学会等名
      「ニュートリノフロンティアの融合と進化」研究会2016
    • 発表場所
      石川県
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-30
  • [学会発表] 宇宙線イメージングで探るピラミッドの謎2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      画像関連学会連合会秋季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプト・ピラミッド内部における宇宙線イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      毛登優貴
    • 学会等名
      画像関連学会連合会秋季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] 原子核乾板塗布装置の基礎開発2016

    • 著者名/発表者名
      久野光慧
    • 学会等名
      画像関連学会連合会秋季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] 臭化銀結晶サイズの異なる原子核乾板の基本特性2016

    • 著者名/発表者名
      西尾晃
    • 学会等名
      画像関連学会連合会秋季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] 厚型支持体による角度精度向上を目指した原子核乾板の開発2016

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太
    • 学会等名
      画像関連学会連合会秋季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] ScanPyramid muography project2016

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Morishima
    • 学会等名
      MUOGRAPHERS 16
    • 発表場所
      Delegation of the European Union to JapanEU
    • 年月日
      2016-11-07 – 2016-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子核乾板による宇宙線ラジオグラフィ技術の高度2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部裕太, 北川暢子, 中村光廣
    • 学会等名
      日本火山学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      富士吉田市民会館
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-15
  • [学会発表] 宇宙線ラジオグラフィによる火山観測にむけた原子核乾板検出器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 中村光廣
    • 学会等名
      日本火山学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      富士吉田市民会館
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-15
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプト・ダハシュールの屈折ピラミッド内部における宇宙線観測(1)2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 原子核乾板を用いたエジプト・ダハシュールの屈折ピラミッド内部における宇宙線観測(2)2016

    • 著者名/発表者名
      久野光慧, 森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 眞部祐太, 北川暢子
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 宇宙線ラジオグラフィ大規模展開に向けた原子核乾板検出器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      西尾晃, 森島邦博, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部裕太, 北川暢子, 桑原謙一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 原子核乾板の角度精度向上を目指した支持体の開発2016

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太, 森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 原子核乾板の性能向上を目指した大粒子乳剤の開発2016

    • 著者名/発表者名
      毛登優貴, 眞部祐太, 西尾晃, 久野光慧, 桑原謙一, 森島邦博
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24
  • [学会発表] 原子核乾板を用いた宇宙線ラジオグラフィ:ピラミッド内部透視2016

    • 著者名/発表者名
      久野光慧, 森島邦博, 西尾晃, 毛登優貴, 眞部裕太, 北川暢子
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟 朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] 原子核乾板を用いた透過型ミューオンラジオグラフィによる浜岡原子力発電所2号機格納容器下部の観測(その3)2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博, 中村光廣, 辻建二, 山崎直
    • 学会等名
      日本原子力学会 2016秋の大会
    • 発表場所
      久留米シティプラザ
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] 原子核乾板による宇宙線ラジオグラフィ2016

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      2016年度日本写真学会年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [学会発表] 大粒子原子核乾板の読み取り性能2016

    • 著者名/発表者名
      毛登優貴
    • 学会等名
      2016年度日本写真学会年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [学会発表] 名古屋大学製最小電離粒子検出用原子核乾板の長期間特性2016

    • 著者名/発表者名
      西尾晃
    • 学会等名
      2016年度日本写真学会年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [学会発表] 原子核乾板塗布装置の基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      久野光慧
    • 学会等名
      2016年度日本写真学会年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [学会発表] 大粒子原子核乾板の金硫黄増感による光感度の変化2016

    • 著者名/発表者名
      眞部祐太
    • 学会等名
      2016年度日本写真学会年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [備考] 宇宙線ミューオンラジオグラフィ

    • URL

      http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/appli/muon/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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