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2018 年度 実績報告書

LCS-NRFによる同位体3Dイメージング法の基盤確立

研究課題

研究課題/領域番号 18H01916
研究機関京都大学

研究代表者

大垣 英明  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (10335226)

研究分担者 加藤 政博  分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 教授 (30185871)
静間 俊行  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50282299)
早川 岳人  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (70343944)
豊川 弘之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (80357582)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード同位体イメージング / 光核共鳴散乱 / レーザーコンプトンガンマ線 / CT
研究実績の概要

A Nuclear Resonance Fluorescence (NRF) method is a powerful tool for investigation not only of the nuclear physics, but also of isotope imaging inside the spent nuclear fuel canisters and nuclear wastes. We have been developing an isotope imaging technique by using NRF. The absorption can be measured by sample material and “witness target”.
A demonstration experiment of the NRF-CT imaging by using LCS gamma-ray beam has been carried out at the LCS gamma-ray beamline, BL1U, at UVSOR-III where 5.4 MeV LCS gamma-rays with a flux of 1×107 photons/s can be available. In 2018, we upgraded the energy of LCS gamma-rays up to 5.5 MeV and about 10 times higher flux by replacing the IR fiber laser.
By using NRF absorption method a NRF-CT image has been taken for a sample target consists of aluminum, stainless steel, and lead rods. The NRF signals from the witness target (natural lead) were measured by a Ge detector. At the same time, transmission gamma-rays have been measured by a LaBr3(Ce) detector which gives a density distribution of the sample target. The segmented CT reconstruction method has been developed and we obtained clear 208Pb distribution.
After the upgrade of the UVSOR-III BL01 LCS beamline, we have been trying to take a real isotope image by using enriched targets, 206Pb and 208Pb. The experiment has been performed and the isotope CT image reconstruction is under processing. To obtain a high resolution image and 3D CT have also been planned.

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

計画通り、ファイバーレーザー等の整備を完了し、ガンマ線発生とその測定を年度内に終了した。

今後の研究の推進方策

同位体を用いた2次元CT画像の取得を次年度までに終了し、1mmの高空間分解能を目指す。更に3次元画像の取得と本手法の確立、更には実用に向けた課題抽出を最終年度に行う。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] ELI-NP/IFIN-HH(ルーマニア)

    • 国名
      ルーマニア
    • 外国機関名
      ELI-NP/IFIN-HH
  • [雑誌論文] Demonstration of tomographic imaging of isotope distribution by nuclear resonance fluorescence2019

    • 著者名/発表者名
      Zen Heishun、Ohgaki Hideaki、Taira Yoshitaka、Hayakawa Takehito、Shizuma Toshiyuki、Daito Izuru、Yamazaki Jun-ichiro、Kii Toshiteru、Toyokawa Hiroyuki、Katoh Masahiro
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 ページ: 035101~035101

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5064866

    • 査読あり
  • [学会発表] 高平均出力”パルス”レーザーで守る社会セキュリティー2019

    • 著者名/発表者名
      大垣 英明, 全 炳俊,早川 岳人, 静間 俊行
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] CT Isotope Imaging Using Nuclear Resonance Fluorescence for Future Nuclear Safeguards: Monte Carlo Simulation of Prototype2018

    • 著者名/発表者名
      H. Negm, H. Zen, H. Ohgaki
    • 学会等名
      EMSES 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Demonstration of NRF-CT Imaging by Laser Compton Backscattering Gamma-Rays in UVSOR2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ohgaki, T. Kii, I. Daito, H. Toyokawa, Y. Taira, T. Hayakawa, T. Shizuma, M. Katoh, J. Yamazaki, H. Zen
    • 学会等名
      Nuclear Photonics 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] UVSORにおけるLCS-NRFによる 同位体CT測定システムの アップグレード計画2018

    • 著者名/発表者名
      大垣英明,全炳俊,ネグムハニ,紀井俊輝,早川岳人,静間俊行,加藤政博,藤本 将輝,豊川弘之,平義隆
    • 学会等名
      日本原子力学会秋の大会
  • [学会発表] LCSγ線源を用いた非破壊同位体分布計測の現状と将来展望2018

    • 著者名/発表者名
      大垣英明
    • 学会等名
      NINS分野融合型WS 量子ビームを用いた次世代非破壊分析技術とその応用 惑星物質科学との可能性
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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