超短基線反ニュートリノ欠損解明の為の基礎研究

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25400292
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中村 健悟 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 講師 (10400219)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 4th ニュートリノ

研究概要

Ce/Pr反ニュートリノ線源をカムランド外水槽にインストールする可能性を検証した。この線源はガンマ線も出すため、人体への影響を無くす為に厚さ16 cmのタングステンで遮蔽しなければならない。タングステンに含まれる自然放射能 (U-238/Th-232/Co-60/K-40)がカムランド実験に及ぼす影響を調べた。カムランド実験に影響を与えない為の上限値はシミュレーションより、それぞれ32, 3.0, 200, 1200 Bq/kg 以下である必要があるのだが、Plansee社製のタングステンサンプルをGe検出器で調べた所、それぞれ500, 230, 1.5, 80 mBq/kg で、ガンマ線遮蔽としてのタングステンの使用には問題ない事が分かった。
また、約３トンもの構造物をカムランド外水槽にインストールするので、カムランド本体の強度の検討を開始した。本体強度の詳細解析結果は未だ得られていないが、概算では必要強度が得られそうであることが分かった。しかし局所的な荷重が発生する為、補強が必要で有ることが分かった。今後、詳細設計を行なわなければならない。
次に、カムランドの存在する神岡鉱山茂住坑内でのCe/Pr反ニュートリノ線源の運搬方法の検討を行った。約３トンという重量の割に大きさは比較的小さいので (約60cm×約60cm×約60cm)、カムランド外水槽入口までの運搬には問題ことがわかった。今後は、法律上、クリアしなければならない点を洗い出し、対策を立てていかなければならない。

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

タングステン素材の適正が確認出来たので、ほぼ予定通りである。

今後の研究の推進方策

実際にカムランド外水槽にインストールする為のカムランドの構造解析を終わらせ、インストール方法の検討を行なう。また、反ニュートリノ線源を輸入する際に必要な、法律上の手続き等の検討を始める。

研究成果

• [雑誌論文] CeLAND: search for a 4th light neutrino state with a 3 PBq 144Ce-144Pr anti νe generator in KamLAND (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Gando, Y. Gando, S. Hayashida, H. Ikeda, K. Inoue, K. Ishidoshiro, H. Ishikawa, M. Koga, R. Matsuda, S. Matsuda, T. Mitsui,D. Motoki, K. Nakamura, Y. Oki, M. Otani, I. Shimizu, J. Shirai, F. Suekane, A. Suzuki, Y. Takemoto et al. Ce-LAND collaboration
  • 雑誌名: arXiv 巻: 1312.0896 ページ: 1,67
• [学会発表] CeLAND実験：KamLAND検出器へのCe反ニュートリノ源の導入 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 健悟
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] CeLAND実験：シミュレーションによるバックグラウンド事象の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田 さゆり
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] CeLAND実験：ステライルニュートリノ探索における系統誤差の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水 格
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140327-20140330