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本研究は原子炉建屋内で使うことができる安全で小型の固体原子炉ニュートリノ検出器の開発を行った。本研究に適した国内の商用原子炉がすべて停止中であることから、中性子線源を用いた擬似ニュートリノ反応や宇宙線、自然放射線などのバックグラウンドのデータを新潟大学の実験室において十分に取得し、これを解析してニュートリノ検出器の性能評価を行った。
１）Gd含有の新型プラスチックシンチレータを用いた4個のプロトタイプニュートリノ検出器（合計重量82kg）の周囲に配置した宇宙線VETOカウンターの調整、環境γ線や中性子バックグラウンドの遮蔽増強を行った。ニュートリノ反応事象に対応するデータの取得には、擬似ニュートリノ反応線源として、中性子とγ線を同時に放出するAm/Be線源[4.4MeV(γ)+4～8MeV(中性子)]を用いた。
２）この線源を使用したテスト実験によって得られた擬似ニュートリノデータを解析し、プロトタイプ検出器の性能評価を行った。その結果、平均中性子捕獲時間としては、22.3±1.4μsと求まった。これはGeant4によるシミュレーション結果(23.0±0.9μs)と誤差の範囲で一致した。また、検出器のエネルギー分解能(30%)などの量を求めた。
３）プロトタイプ検出器（重量約20kg）から得られた性能の情報を用いてシミュレーターを調整し、この検出器を50個並べて約１トンの検出器とした場合の原子炉モニターの性能を評価した。その結果、現在の検出器デザインでは、一般的な商用原子炉の核燃料交換の前後におけるニュートリノ量の差を有意(3σ)に確認するためには、15日間の測定が必要であることがわかった。また、使用済核燃料(150トン)の6%(Pu-239：約90kg相当)が不正に取り出された場合、これに伴うニュートリノ数の減少を11日間の測定で2σの有意度で検知可能であることがわかった。
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