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本研究の目的は、中性子源を用いた革新的な核物質検知手法を開発することである。本研究手法は、測定対象物の近傍で中性子線源を高速回転させ、その間に観測される中性子カウントの時間変化の形状から核物質検知を行うものである。本手法の主要装置である回転照射装置は平成30年度に製作済みである。令和元年度は、中性子検出装置及び計測システムの整備を行い、それらを京都大学複合原子力科学研究所にあるKUCAに設置し、核物質検知の実証実験に取り組んだ。
ここで中性子検出器装置は、核分裂中性子を効率的に検知するために用いるものである。直径2.5cm、長さ100cmのHe-3検出器(4気圧)を6本横並びに配置し、その側面部を1.2cm厚のポリエチレン板で囲んでいる。そのポリエチレン板の外周部を厚さ1mmのカドミウム板及び厚さ5mmのボロンゴムで覆っている。各He-3検出器にSCA機能を有するアンプを取り付け、各アンプから出力される中性子検知信号(TTL信号)をマルチチャンネルスケーラー(MCS)に接続して中性子カウントの時間変化を求める。なお、MCSには回転照射装置から出力される回転信号をトリガーとして取り込んでいる。
実験で用いた中性子線源は約5MqのCf-252線源である。この線源1個を回転照射装置に取り付け、ポリエチレンで囲んだ核物質（U-235を約60g含む天然ウラン約8kg）に対して測定を行った。回転速度は750rpmと3000rpmであり、1回の測定時間は20分である。実験の結果、低速回転：750rpmでは、核物質の有無で中性子カウントの時間変化に差異は生じなかった。一方、高速回転：3000rpmでは、核物質有無によって時間変化に有意な差異が生じ、核物質を検知することができた。また、この結果はシミュレーション計算と一致しており、回転照射装置が所期の性能を発揮していることも確認できた。
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