2016 Fiscal Year Annual Research Report
原子核乾板を用いた宇宙線ミューオンラジオグラフィ技術の高度化と新分野への応用展開
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15H04241
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森島 邦博 名古屋大学, 高等研究院(未来材料・システム), 特任助教 (30377915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大城 道則 駒澤大学, 文学部, 教授 (00365529)
中野 敏行 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (50345849)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 宇宙線 / ラジオグラフィ / 原子核乾板 / ミュオグラフィ / 放射線計測 / ピラミッド / 大型構造物 / 非破壊検査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙線を用いた大型構造物の非破壊イメージング技術（宇宙線ラジオグラフィ）の開発を進めた。
前年度の開発において製造可能となった最大800nm粒子径の大粒子原子核乳剤の各種性能評価を行った。特に、粒子径に対する最適な増感条件などを求め従来の性能よりも感度（単位長さ当たりの銀粒子数）が向上する成果を得た。また、同時に潜像退行特性の向上も確認した。これらの結果より、大粒子化する事で、観測時間の長期化および読み取り速度の向上の可能性を示した。
また、年間通して100平方メートルの面積に相当する検出器の製造体制を確立し、宇宙線ラジオグラフィ観測への大規模展開を開始した。この規模の原子核乾板を用いた実験は、大学で製造する規模としては過去最大規模であり、前年度比約10倍の製造速度に相当する。宇宙線イメージングにおいては、過去に使用した原子核乾板の10倍規模を達成した。
この原子核乾板をエジプトクフ王のピラミッド観測へ適用した。その結果、ピラミッドの北側入り口の上部に未知の空間構造を発見した。この他、名浜岡原子力発電所2号機での圧力容器および格納容器下部の観測実証、名古屋大学NUBRIDGE（コンクリート橋梁）の観測による空間検出試験など様々な環境下での試験を進めた。
これらの観測データを解析する技術として以下の2つの手法による宇宙線イメージングのシミュレーション技術開発を進めた。1つ目の方法は、3次元的な既知の立体構造を元に経路長を求める事で高速に結果を得る方法である。2つ目の方法は、宇宙線粒子をGEANT4と呼ぶシミュレーターを用いてモンテカルロ的に追跡する精密な計算手法である。これらのシミュレーション結果と得られたデータを比較することで、未知の構造を探索する手法の開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度に実施したエジプトの屈折ピラミッドの観測による空間検出の実証によりクフ王のピラミッド内部での宇宙線観測の許可を得た。クフ王のピラミッドでは、北側入り口から続く下降通路および女王の間の2つの既知の空間に原子核乾板を設置して観測を行った。その結果、ピラミッドの北側入り口の上部に未知の空間構造を発見した。更に、その未知の空間周辺の複数箇所への原子核乾板の設置を行い、多方向からのその空間の詳細解析を進めている。女王の間に設置した原子核乾板についても解析を進めている。
浜岡原子力発電所2号機の観測も前年度に引き続き実施し、サブドレンと呼ぶ既設の立坑内部へ検出器を設置し、防水・防塵性能を確認し、原子炉の圧力容器下部および格納容器下部を視野にとらえる事を実証した。更に、地下2階に検出器を設置して最大規模の統計による原子炉底部の精密な観測を実施した。これらのデータの解析により福島第一原子力発電所の原子炉下部領域への適用可能性の評価を進めている。
名古屋大学のコンクリート橋梁施設を利用した観測では、複数の設置位置からの観測により、橋梁内の空間構造を立体的にとらえることに成功した。これらの様々な環境下での宇宙線の精密解析のために、宇宙線のエネルギーや粒子種の識別が可能なECC（原子核乾板の積層構造）の設置を行い、それらの分析を始めた。
観測データと開発したシミュレーションとの複合解析により、観測可能な空間の大きさを見積もる手法の開発を進め、例えば、クフ王のピラミッドの下降通路上部に発見した空間の大きさを1~2m程度と見積もる事が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在の性能と比べてより長期間の連続観測が可能な原子核乾板検出器の開発と製造技術の向上、得られた宇宙線データ解析技術の高度化およびシミュレーション技術の高度化を進める。得られたデータ解析の手法開発として、クフ王のピラミッド内部で得られた複数地点からの観測データの複合解析法の開発により宇宙線トモグラフィ解析へと発展させるための基礎データの取得を進める。これまでにピラミッド内部や原子力発電所施設内、屋外など様々な観測環境でデータの取得を行っており、それぞれの環境下での検出器の性能の差異や解析に用いている宇宙線のエネルギー領域の違いなどの理解を深めるための統一的な分析方法の開発を進める。
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| Remarks |
上記ページの執筆、管理を行っている。
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Research Products
(46 results)
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[Presentation] 大粒子原子核乾板の開発2017
Author(s)
西尾晃, 森島邦博, 毛登優貴, 久野光慧, 眞部祐太, 北川暢子, 桑原謙一
Organizer
日本物理学会2017年年次大会
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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