マイクロCTを用いたBNCT用小型中性子検出器の自己遮蔽効果に関するシミュレーション研究

Simulation study of self-shielding effect of a small neutron detector for BNCT using a micro-CT system

石川 諒尚; 増田 明彦*; 渡辺 賢一*; 藤 暢輔   

Ishikawa, Akihisa; Masuda, Akihiko*; Watanabe, Kenichi*; Toh, Yosuke

BNCT用リアルタイム中性子モニタとして、光ファイバの先端に小片状無機中性子シンチレータを配した小型中性子検出器の開発を進めている。シンチレータを粒径数百mに小片化することで、中性子イベントの波高値を変化させずにガンマ線ノイズの波高値を抑制することができる。これまで、小片質量により検出器の中性子感度を制御してきたが、より厳密に検出器応答を理解するためには、小片の微細形状を把握する必要がある。本研究では、分解能数m程度の形状撮像が可能なマイクロCTシステムにより、小型中性子検出器に用いる小片状無機中性子シンチレータ(GS10, Scintacor)の形状撮像実験を行った。電子天秤を用いた事前測定では、撮像実験に用いたGS10小片の質量は311gであった。得られたマイクロCT画像から抽出したGS10小片体積とGS10の密度(2.5g/cm)から算出した小片質量は30.6gであり、電子天秤による測定結果と一致した。この結果から、マイクロCT撮像により、小片の微細形状を把握することが可能であることが明らかになった。また、小片の三次元形状データを組み込んだモンテカルロシミュレーションにより、25meV1MeVの中性子に対する検出器の自己遮蔽効果を計算した。計算の結果、25meVの中性子に対する自己遮蔽効果による実効断面積の低下は0.5%であった。低エネルギー中性子ほどLi(n,t)反応の断面積は大きく、自己遮蔽効果は強く現れる。したがって、本検出器の自己遮蔽効果が測定結果に与える影響は十分小さいことがわかった。今後は、本検出器を用いて水ファントム内反応率プロファイルの高精度測定を行うことで、水ファントム内深部の反応率勾配から高速中性子混入率を判定するReD-GraM法について検討を進める。

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