Evaluation of light transport property in alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators by a ray-tracing simulation

光線追跡シミュレーションによるセラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器の光伝搬特性の評価

大図 章  ; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 春山 満夫; 呉田 昌俊   ; 中村 龍也  ; 鈴木 浩幸; 藤 健太郎  ; 坂佐井 馨  ; 曽山 和彦  ; 瀬谷 道夫

Ozu, Akira; Takase, Misao*; Kurata, Noritaka*; Kobayashi, Nozomi*; Tobita, Hiroshi; Haruyama, Mitsuo; Kureta, Masatoshi; Nakamura, Tatsuya; Suzuki, Hiroyuki; To, Kentaro; Sakasai, Kaoru; Soyama, Kazuhiko; Seya, Michio

日本原子力研究開発機構では、セラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器を開発している。その検出器は、矩形のアルミニウム管とその内側に設置された光反射シート、その内部に対角線状に設置されたガラス板に焼結されたセラミックシンチレータシート、及びアルミニウム管の両端に設置された光電子増倍管で構成される。検出器の中性子検出効率は、内部のシンチレータ光の伝搬特性に影響を受けるため、シンチレータ表面及びガラス面から検出器内部を通過するシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡シミュレーションで調査した。そのシミュレーション結果を実験結果と比較して報告する。

In Japan Atomic Energy Agency, the helium-3 alternative neutron detector using ceramic scintillators for nuclear safeguards is under development with the support of the government. The alternative detector module consists of four components: an aluminum regular square tube, a light reflecting foil put on the inner surface of the square tube, a rectangular scintillator sheet sintered on a glass plate, and two PMTs provided at both ends of the tube. The scintillator sheet is fit on the diagonal inside the square tube. The light transport property of scintillator lights inside the tube influences on the fundamental performance of the alternative detector. Therefore, the properties of the lights emitted on the surface of the scintillator sheet and scintillation lights passing through the glass plate to the PMTs in several arrangements of the scintillator in the tubes were investigated with a ray-tracing simulation. The results are described in comparison with the experimental results.