2018 年度実績報告書

大強度ビームのための荷電変換入射方式における放射化の研究

研究課題

研究課題/領域番号	16K05027
研究機関	国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究代表者	吉本政弘国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (80414605)
研究分担者	金正倫計国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主席 (10354747) 岡部晃大国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (90437286) 加藤新一国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 博士研究員 (20770605) [辞退]
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	大強度陽子加速器 / 荷電変換ビーム多重入射 / 放射化
研究実績の概要	本研究の目的は、大強度陽子ビーム実現のための重要な要素である『荷電変換ビーム多重入射方式』において課題となる入射部周辺の強い放射化の原因を明らかにすることである。先行研究から、放射化の主要因は荷電変換フォイルから放出される二次粒子である、と推定しているが、そのことを実験的に明らかにするために以下のことを実施した。(1)フォイルとは無関係のビームロス等による放射線の影響を排除した新たな実験系を構築する。(2)フォイルから放出される二次粒子の粒子種及びエネルギーを同定するための手法を確立する。 (1)については、実機と同じ荷電変換フォイルの導入装置と、二次粒子計測用ポートを有した真空容器から構成したものを設計した。最終年度の夏期期間に全機器の設置が完了し、秋以降からビーム試験を開始した。この実験系は二次粒子計測だけでなくビーム照射試験場としての活躍も期待されている。 (2)については、①放射線カウンタによる直接計測と②サンプル片による放射化法による間接計測を並行して進めてきた。①はプラスチックシンチレータとスチルベンシンチレータを組み合わせた放射線カウンタの開発を進め、陽子・中性子・ガンマ線を弁別しながらスペクトル計測を目指している。Cf252中性子線源を用いたオフライン試験及びJ-PARC RCSサブトンネル内での予備試験で、中性子・ガンマ線の弁別測定を実証した。②については、実機フォイル周辺で銅サンプルによる放射化試験を実施し、PHITSシミュレーションとの比較から、高エネルギー領域の陽子及び中性子による放射化への寄与の相違を明らかにした。ビームを用いた総合試験では、フォイルから放出される二次粒子の兆候をとらえることが出来た。弁別性能の向上と外乱となる周辺放射線の除去を進めることで詳細なスペクトル計測が可能となり、高エネルギー領域での放射線計測に有益であると考えられる。