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本研究は、米国フェルミ国立加速器研究所(FNAL)における高エネルギー加速器施設において、120GeV陽子で生成した二次粒子線を用いた物質内粒子線挙動測定実験を行うことを目的としている。今年度は、反陽子ターゲットステーションの遮蔽体内外での測定、NuMI(ニュートリノターゲットステーション)での放射線挙動測定を行った。また、測定手段等の検討・改良を進め、統括的な測定システムの構築を目指した。
コンクリート及び鉄のバルク遮蔽体背後における漏洩二次粒子の空間分布及びエネルギースペクトルについては、化学分離法を併せた放射化法を用いて広範囲なエネルギー領域のデータを測定し、粒子・重イオン輸送計算コードPHITS及びMARSによる解析を進めている。鉄遮蔽体内における中性子強度分布の測定結果より、中性子の減弱距離を算出し、簡易計算法の適用範囲についての検証を進めた。ターゲット周囲の空気中残留放射能については、各種の核破砕生成物を捕集・分析を行い、その解析を進めている。中性子検出器からの信号を実時間で処理するカウンター測定に関しては、BF_3検出器と種々のポリエチレン減速材を組み合わせたボナー球検出器において電流モードによる測定が適用可能であることが分かり、従来のパルスモードとの組み合わせで高帯域の計数率に対応した測定法の開発について検討を進めている。NuMIの下流では、岩石等を透過する二次粒子、特にミュオンについて、化学分離法を用いた放射化法等により、粒子スペクトル及び生成核種質量分布等の測定を行った。
これらの成果は、J-PARCなど高エネルギー加速器施設における安全評価に直接的に貢献すると共に、宇宙工学における線量評価及び宇宙線照射効果の研究においても影響を及ぼすものである。
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