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永井 晴康; 中山 浩成; 佐藤 大樹; 谷森 達*
第52回可視化情報シンポジウム講演論文集, 4 Pages, 2024/07
原子力施設の事故により放出された放射性プルームの3次元分布を定量的に可視化するための革新的モニタリング手法を提案し、その解析手法の実現可能性を仮想データを用いた試験により示す。提案する手法は、電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)によるガンマ線分光イメージングとドップラーライダーによる3次元気流場測定に基づくリアルタイム高分解能大気拡散シミュレーションの組合せである。ETCCは、対象とする放射性プルーム中の特定の放射性核種からの直達ガンマ線の入射方向分布画像を取得できる。放射性プルームの3次元分布は、対象の周囲複数個所に設置したETCCの直達ガンマ線画像とリアルタイム大気拡散シミュレーションによるプルームの濃度分布予測を融合した逆解析により再構築される。解析手法を試作し、大気拡散と放射線輸送の数値シミュレーションにより生成された仮想的なデータを用いて試験を行った。
Parker, J. D.*; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 中谷 健; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; et al.
Materials Research Proceedings, Vol.15, p.102 - 107, 2020/05
At the RADEN instrument, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging using event-type neutron imaging detectors. We are continually working to improve these detectors for better spatial resolution and shorter measurement times and, as a user facility, to improve the ease-of-use of their control and analysis software. In particular, we are actively developing a 
He-based gaseous micropattern detector known as the Micro-pixel chamber based Neutron Imaging Detector (
NID). We have recently redesigned the NID control software to allow full integration into the automated experiment control system at RADEN, and we are carrying out optimization of the analysis algorithms for improved image quality and rate performance.
初川 雄一*; 早川 岳人*; 塚田 和明; 橋本 和幸*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.
PLOS ONE (Internet), 13(12), p.e0208909_1 - e0208909_12, 2018/12
被引用回数：3 パーセンタイル：29.51(Multidisciplinary Sciences)電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)を用いて放射性同位元素
Tcの画像撮像を実施した。Tcは、204, 582, 835keVの3本の
線を放出し、濃縮同位体
Moを用いてMo(p,n)Tc反応で合成される。濃縮Mo同位体三酸化物の再利用について実験を実施し、再生率70
90%を達成した。画像は3本の線それぞれを用いて解析し取得した。その結果、線エネルギーが高いほど空間分解能が向上することが判り、Tcのような高エネルギー線放出核を利用することで、ETCCが人体の深部の組織や器官の医療画像撮像に有効であることを示唆する結果を得た。
Tc for Compton camera imaging初川 雄一; 橋本 和幸; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 永井 泰樹; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1283 - 1285, 2015/02
被引用回数：2 パーセンタイル：17.42(Chemistry, Analytical)
Tcは広く医療診断に用いられている放射性診断薬であり、数多くの標識化合物が開発されている。近年天体核物理分野で開発されてきたコンプトンカメラの医療用への応用研究が行われているが141keVの放出線を有するTcは線エネルギーが低くコンプトンカメラには不向きである。そこでより高エネルギー線を放出するテクネチウム同位体の開発が求められている。800keVの線を放出するTcはコンプトンカメラ用RIの候補の一つである。本研究ではタンデム加速器でTcを生成し、これを京都大学で開発されているコンプトンカメラでの撮像実験に供した。
原田 正英; Parker, J. D.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫; 酒井 健二
Physics Procedia, 43, p.314 - 322, 2013/00
被引用回数：1 パーセンタイル：53.08(Physics, Applied)研究の目的は、PIC検出器を用いて、中性子共鳴吸収のテスト実験を行い、その定量性を確認することである。検出器は、NOBORUの分光器室内のモデレータから14.5mに設置した。試料は、厚さ5, 10, 20, 100mのタンタル箔を用い、検出器の15cm上流に設置した。実験では、試料の有り無しでの透過スペクトルを測定した。この測定では、バックグランド成分は小さくない。そこで、中性子輸送計算より、バックグランド成分の源は、分光器室内の散乱中性子であることを確認した。そこで、測定データから、バックグランド成分を差し引いた。最終的に、実験値と核データとの差は、7%程度であることがわかった。
中村 龍也; 田中 浩基; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 相澤 一也; 越智 敦彦*; 谷森 達*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 573(1-2), p.187 - 190, 2007/04
被引用回数：9 パーセンタイル：56.22(Instruments & Instrumentation)大強度パルス中性子源を用いた中性子散乱実験では高位置,高時間分解能を有する二次元中性子ガス検出器が必要不可欠である。われわれは二次元ガス検出器の各信号チャンネルすべてを個別に読み出し高速デジタル信号処理を行う検出器システムを開発した。検出素子としてマルチワイア、あるいはマイクロストリップを用いた検出器システムについてコリメートした冷中性子ビームを用いて性能評価試験を行った。マルチワイア素子では6atm He30% CF
混合ガス条件において1.5mmの位置分解能と約100nsの時間分解能を有することを確認した。また、マイクロストリップ素子においても同様の試験を8気圧までのガス条件において行ったのでそれらの試験結果について発表する。
原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫
no journal, ,
本研究は、透過性が高くエネルギー弁別が可能なパルス中性子の特性を活かし、共鳴吸収に着目して、二次元的に材料分析を行うことを目的とした。二次元検出器としては、京都大学で開発が進められているPICを用い、J-PARCのNOBORUにて、実験を行った。共鳴吸収の妥当性をみるために、厚さの既知のタンタル試料を用いて、中性子の透過スペクトルを測定し、核データからの予測値と比較した。その結果、測定値は、予測値とほぼ良い一致を示した。なお、関連する研究も含め、現状のPICの性能としては、空間分解能で200m程度、時間分解能で約1秒、最大計数率で約1MHzまで期待できることがわかった。さらに、ビスマスやインジウム,タンタルなど、共鳴吸収断面積の大きな物質を測定し、二次元分布を測定することができた。
原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫
no journal, ,
本研究は、透過性が高くエネルギー弁別が可能なパルス中性子の特性を活かし、共鳴吸収に着目して、二次元的に材料組成分析を行うことを目的とした。二次元検出器としては、京都大学で開発が進められているPICを用い、J-PARCのNOBORUにて実験を行った。共鳴吸収の定量性を確認するために、タンタル試料(厚さ20mと100m)を用いて、中性子の透過スペクトルを測定し、核データからの予測値と比較した。バックグランド成分を除去した後、核データと実測値を比較した場合、Ta20mで、約7%の精度で一致することを確認できた。
藤 健太郎; 山岸 秀志*; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 越智 敦彦*; 谷森 達*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、大強度の核破砕中性子を利用する中性子散乱実験施設(物質・生命科学実験施設:MLF)が存在する。大強度パルス中性子を有効に利用するためには、高速応答,高位置分解能,高検出効率等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要である。ここではマイクロピクセル検出素子を用いたガス二次元中性子検出器(micro-pixel gas chamber: MPGC)の特性評価を行った結果を報告する。有感面積50
50mm,検出ピクセル間隔0.4mmのマイクロピクセル検出素子を使用した。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガス(He+CF)を用い、中性子とHeとの相互作用により生成する二次粒子を検出している。封入ガス中での二次粒子の飛程に関して実測、及びシミュレーションを行ったところ、両結果が一致していることを確認した。よって二次粒子により生成する電子信号を正確に検出しており、二次元中性子検出システムとして正常に動作していることがわかった。
原田 正英; Parker, J.*; 澤野 達哉*; 窪 秀利*; 谷森 達*; 篠原 武尚; 前川 藤夫
no journal, ,
Neutron Resonance Absorption method (NRA) which is one of the imaging methods is very suitable for nondestructive analysis of element distributions in a sample. In this study, the NRA test experiments used by Micro Pixel Chamber (PIC) developed by Kyoto University as a detector were done at NOBORU in J-PARC to confirm the quantitativity. The detector was located at 14.5 m from the moderator. A sample was located at 15 cm upstream from the detector. Neutron intensity, neutron irradiation field size and -ray intensity were controlled by a rotary collimator, slits and a filter exchange device. Thin tantalum foils of 20 m and 100 m in thickness were used as a sample. Transmittance spectra were obtained from the measured transmission spectra with and without the samples. It was found that the measurement error in case of the tantalum sample of 100m in thickness was within about 7% compared with nuclear data.
線望遠鏡の社会応用 電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の医療応用園田 真也*; 奈部谷 章*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 窪 秀利*; 古村 翔太郎*; 谷森 達*; 松岡 佳大*; 水村 好貴*; et al.
no journal, ,
SPECTやPETのような既存の核医学イメージング装置では測定可能な線のエネルギーが限られているため使用できる薬剤に制限がある。電子飛跡検出型コンプトカメラ(ETCC)にはこのような制限は無いため新しい薬剤開発の促進が期待できる。本研究では医療用線カメラを開発し医療機能イメージングの可能性を広げ、医療に貢献すること目指している。
加倉井 和久; 奥 隆之; 林田 洋寿; 酒井 健二; 篠原 武尚; 中村 充孝; 脇本 秀一; 山崎 大; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; et al.
no journal, ,
We report the development efforts in neutron beam techniques for both the steady state and pulsed neutron source instruments at JRR-3 research reactor and J-PARC/MLF spallation source, both located on the site of Japan Atomic Energy Agency (JAEA), Nuclear Science Research Institute in Tokai. Especially the recent developments of polarized neutron techniques, neutron focusing and detecting devices achieved within the "Neutron Beam Fundamentals Development" project supported by the Quantum Beam Technology Program of MEXT will be presented.
加倉井 和久; 鬼柳 善明; 大山 研司*; 猪野 隆*; 高橋 浩之*; 谷森 達*
no journal, ,
中性子偏極・集光・検出及びイメージング等の中性子ビーム基盤技術研究を発展させ、その基盤技術をJ-PARC及びJRR-3の中性子科学研究施設の実験装置に導入し、中性子ビームの高品質化,高輝度化,高精度化を実現することを目指した「中性子ビーム利用高度化技術の開発」プロジェクトが平成20-24年度にかけて文部科学省の量子ビーム基盤技術開発プログラムの中で北海道大学,東北大学,日本原子力研究開発機構,高エネルギー加速器研究機構,東京大学,京都大学の連携のもと、実施された。この講演ではこのプロジェクトの開発成果および波及効果を中心に中性子基盤技術開発の進展を報告する。
園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 篤史*; 久保 英俊*; 木村 正太郎*; 澤野 達也*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.
no journal, ,
京都大学において開発されたコンプトンカメラの医療用撮像への性能評価実験を行った。線源としては京都大学薬学部で作られたF-18および原子力機構において生成されたTc-95mを用いた。新しく開発されたコンプトンカメラにおいてF-18およびTc-95mを用いた撮像に成功した。
NID) with boron converter for energy-resolved neutron imaging at J-PARCParker, J. D.*; 篠原 武尚; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 及川 健一; 瀬川 麻里子; Su, Y. H.; et al.
no journal, ,
At the Energy-Resolved Neutron Imaging System RADEN of the J-PARC MLF, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging. To carry out measurements at RADEN, we have been developing and testing cutting-edge detector systems employing micro-pattern detectors and high-speed, all-digital data acquisition systems. One such detector, the Micro Pixel Chamber based Neutron Imaging Detector (NID), provides a spatial resolution of less than 250 m FWHM, 26% detection efficiency for thermal neutrons with 
He for conversion, and count rate capacity of 8 Mcps. By replacing the He gas with a boron-based converter, we aim to increase the count rate capacity three-fold while maintaining good spatial resolution. This is made possible by the significantly reduced event size for the alpha from the 
B-neutron interaction as compared to the lighter proton and triton in the He case.
NID) for energy-resolved neutron imaging with high rate and high spatial resolution at the J-PARC/MLFParker, J. D.*; 原田 正英; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; Su, Y. H.; 高田 淳史*; et al.
no journal, ,
To carry out energy-resolved neutron imaging at RADEN, we use cutting-edge detector systems employing micro pattern detectors and data acquisition systems based on Field Programmable Gate Arrays to provide the necessary sub-s time resolution, high counting rates, and event-by-event background rejection. One such detector, the Micro Pixel Chamber-based Neutron Imaging Detector ( NID), provides a spatial resolution of 120 m (
), time resolution of 0.6 s, 18% detection efficiency for thermal neutrons, and effective sensitivity of less than 10-12. We have recently increased the rate capacity from 600 kips to more than 4 MPs via an upgrade of the front-end electronics and tested a new gas mixture optimized for better spatial resolution and higher detection efficiency. In this presentation, we will discuss the ongoing development of the NID and show results of recent on-beam tests performed at RADEN.
園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 寛之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 久保 英俊*; 古村 翔太郎*; 澤野 達哉*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.
no journal, ,
F-18による点線源および棒状ファントムをもちいた新しく開発したETCCカメラによる撮像および原子力機構において生成したTc-95mから発せられる204, 583, and 835keVの線による多重エネルギー撮像を行った。この開発により位置分解能を10度から8度に改善することができた。さらにシンチレーターの厚みを1radから2radに増加させ、ガス圧を1気圧から3気圧に増すことにより検出効率を5倍程度改善することにより新たなETCCの開発を行い、数時間要していたマウスのイメージングを0.1-2.0MeVの多種類のRIから発せられる多種の線に対して20分以内での撮像が期待できる。
Tc for Compton camera imaging初川 雄一; 塚田 和明; 橋本 和幸; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 永井 泰樹; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.
no journal, ,
近年開発されたコンプトンカメラを用いる新しい医療用診断システムの開発のためにテクネチウム同位体Tc-95m(Tc), Tc-96(
Tc)の生成研究を行った。コンプトンカメラはコリメーターを使用することなく高い位置分解能での撮像が可能であるため、高効率での線測定が行える。従来行われているTc-99mによるSPECT診断に比べて1/5から1/10での被曝量で同等の撮像が行えることが期待できる。本研究では高エネルギー線を必要とするコンプトンカメラ撮像用にTc (T
= 60 d; E = 204, 582 and 835keV)とTc (T = 4.28 d, E = 778 and 812keV)をタンデム加速器による陽子核反応により生成し、これの分離精製法について発表を行う。
永井 晴康; 寺田 宏明; 谷森 達*
no journal, ,
原子力機構では、東京電力福島第一原子力発電所事故における教訓や詳細解析による対応経験から、原子力緊急時に関する様々な対応について、大気拡散シミュレーションを最大限に活用するために、大気拡散予測システムWSPEEDI-IIの予測性能と信頼性を高めるための研究開発を進めている。本報告では、現在実施している研究開発として、様々な条件に対する詳細な大気拡散計算結果を即座に作成できる大気拡散データベースシステム、大気拡散シミュレーションと環境モニタリングデータの融合解析により原子力事故時に放射性物質の放出源情報を推定するシステム、及び放射性物質の大気拡散シミュレーションと放射線計測を融合して大気中放射性核種の3次元濃度分布を導出するシステム(プルーム可視化システム)について紹介する。
線画像から推定する手法開発,3; 仮想線画像と応答関数の作成古田 禄大; 佐藤 大樹; 中山 浩成; 永井 晴康; 谷森 達*
no journal, ,
CLADS補助金事業「ガンマ線画像から大気中3次元核種分布及び流出量を逆解析する手法の開発」において、大気放出された放射性核種からの線を電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)で撮影した画像から、線源核種の濃度分布と放出量を推定する逆解析手法の開発を進めている。得られた濃度分布と放出量を大気拡散計算の入力データとして用いることで、拡散計算の予測精度を向上させることができる。本研究では、シミュレーションによってETCCの仮想線画像と逆解析に使用する応答関数行列を作成し、逆解析手法の開発及び検証を行う。この仮想線画像と応答関数の作成について報告する。
