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論文

Simulation study on unfolding methods for diagnostic X-rays and mixed $$gamma$$ rays

橋本 周; 大高 雅彦; 荒 邦章; 神野 郁夫; 今邨 亮*; 三上 研太*; 野宮 聖一郎*; 尾鍋 秀明*

Journal of Nuclear Science and Technology, 46(1), p.76 - 82, 2009/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

X線のエネルギー分布を測定する光子検出器について、先に報告したが、ここでは、その検出器を用いた、診療X線と$$^{137}$$Csと$$^{60}$$Coの混合$$gamma$$線源の測定に用いるアンフォウルディング手法について論じる。さまざまな診療X線に対する応答関数は相互の区別がほとんどつかず、誤差低減法によるアンフォウルディング手法は十分に機能しない。この場合、スペクトルサーベイ手法が有効である。しかしながら、混合$$gamma$$線の測定では誤差低減法は適用可能である。両ケースにおいて、ニューラルネットワーク手法の適用が期待できることも示された。

論文

InSb cryogenic radiation detectors

神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; Xiang, R.*; 中村 龍也; 片桐 政樹

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 568(1), p.416 - 420, 2006/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:29.85(Instruments & Instrumentation)

開発研究を進めているInSb半導体を用いた放射線検出器について、$$alpha$$線,$$gamma$$線及び中性子に対する検出特性とInSbの基本特性についての研究状況を報告した。ショットキーバリア型InSb検出器について4.2Kから40Kまで温度を変化させて、5.5MeVの$$alpha$$線のエネルギースペクトルを測定した結果、40Kでもピークとして検出可能であることが確認できた。PN接合型InSb検出器を用いて、$$gamma$$線検出を試みた結果、ピークにはならないが60keVの$$gamma$$線を検出できることを確認した。以上の研究結果をベースに今後InSb半導体放射線検出器の特性改善を進める。

報告書

Frischグリッド付きアバランシェダイオードを用いた低被曝量CT開発の基礎研究,原子力基礎研究H13-011(委託研究)

今西 信嗣*; 伊藤 秋男*; 神野 郁夫*; 吉田 紘二*; 尾鍋 秀明*

JAERI-Tech 2005-007, 45 Pages, 2005/03

JAERI-Tech-2005-007.pdf:6.84MB

低被曝量CT開発の基礎として、高効率・高計数率を実現するFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器の基礎研究を行った。このため、Siを用いた一体型Frischグリッド付き検出器を製作し、その動特性を研究した。また、表面活性化法によるSi接合の開発を行い、製作したpn接合が整流性の電流-電圧特性を示すことを確認した。さらに、低被曝X線撮像法としてフィルターX線とエネルギー差分法を用いることを提案した。本方法では白色X線を用いたエネルギー差分法に比較して、被曝量が30%まで低減可能であることを確認した。低被曝X線撮像法とFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器とを組合せることにより、高性能X線撮像システム・低被曝CTの開発を行うことができる。

論文

Use of liquid helium-3 as a neutron converter for a semiconductor-based neutron detector

中村 龍也; 片桐 政樹; 荒殿 保幸; 神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.399 - 401, 2004/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.14(Instruments & Instrumentation)

液体ヘリウム3を中性子コンバータとしInSb半導体検出素子で二次粒子を検出する低温中性子検出器を開発した。本低温検出器では液体状態にあるヘリウム3を中性子コンバータとして用いることで中性子とヘリウム3との核反応の結果生じた二次粒子飛程が100ミクロン以下となるため高位置分解能が期待される。また、液体ヘリウム3ではコンバータ厚さを容易に均一制御できることから検出効率の空間一様性にも優れることが予想される。試作した中性子検出器を1.6Kにて動作させ中性子検出特性試験を行い、本検出器が中性子を安定に検出することを確認し、高い位置分解能,高い効率一様性,薄い検出厚さ等を有する低温中性子検出器の実現可能性を検証することができた。

論文

Cryogenic neutron detector by InSb semiconductor detector with high-density helium-3 gas converter

中村 龍也; 片桐 政樹; 荒殿 保幸; 神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 520(1-3), p.76 - 79, 2004/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:52.27(Instruments & Instrumentation)

InSb半導体検出素子と高密度ヘリウム3ガスとからなる低温中性子検出器を開発し、その中性子検出性能を評価した。ヘリウム3ガスを中性子コンバータとする中性子検出器では、チャンバー内に封入されるヘリウム3ガスの密度が高い程、位置分解能等の検出器性能が向上する。しかしながら、チャンバー内に封入可能なガス圧はその機械的強度により制限されること、また、高ガス圧下ではガス増幅率が低減するため良好な信号対雑音比で信号を読み出すことが困難となる、といった問題があった。そこでわれわれは4.2Kの低温環境を利用することで10気圧程度のガス圧においても常温,数100気圧に相当するガス密度を実現し、かつ、中性子捕獲反応の結果生成される二次粒子を低温動作可能なInSb半導体素子で直接検出することによりそれらの問題の解決を図った。4.2K,12.5気圧で動作させた試作低温中性子検出器によりその中性子検出特性試験を行い、低温,高ガス圧下においても本検出器は中性子を安定に検出できることを確認し、高い位置分解能,高い効率一様性,薄い検出厚さ等を有する低温中性子検出器としての実現性を検証することができた。

論文

Cryogenic neutron detector comprising an InSb semiconductor detector and a supercritical helium-3 gas converter

中村 龍也; 片桐 政樹; 荒殿 保幸; 神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*

Review of Scientific Instruments, 75(2), p.340 - 344, 2004/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.88(Instruments & Instrumentation)

数10ミクロン以下の位置分解能と数ナノ秒の時間分解能を持つ中性子検出器として、InSb半導体素子と超臨界ヘリウム3ガスとからなる低温中性子検出器を提案し試作検出器によりその検出原理を確認した。従来のヘリウム3ガスを使用した中性子検出器において数10ミクロンの高い位置分解能を得るには100気圧を超えるガスを封入する必要がある。そのような条件下では、十分なガスゲインが得られないこと、また、チャンバの機械的制限を受ける等の問題があった。われわれは、4.2Kという低温環境を積極的に利用することで常温100気圧以上に相当するヘリウム3ガス密度を数気圧のガス圧で実現し、かつ、低温下で高速に動作するInSb半導体検出素子で中性子捕獲反応により生じるプロトン,トリトンを直接検出しその解決を図った。本検出手法によると4.2K, 10気圧程度のヘリウム3ガス圧下で数10ミクロン以下の位置分解能と数ナノ秒の時間分解能も期待される。試作検出器を用いて4.2K, 1.6気圧以下のガス圧において中性子検出性能を評価した結果、中性子を検出できること,現状で約80nsecの時間分解能を持つことなどを確認した。

論文

Undoped-type InSb radiation detector with rapid rise time

菱木 繁臣*; 神野 郁夫*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*; 中村 龍也; 片桐 政樹

Radiation Detectors and Their Uses, p.113 - 117, 2003/00

InSb半導体検出器は従来のGe半導体検出器と比較して2倍以上のエネルギー分解能,7倍以上の検出効率等が期待されている放射線検出器である。これまでInSb半導体素子としては人為的にドーパントを添加しn型、あるいはp型である基板を使用してきたが、今回われわれは不純物の量を極めて抑えた非不純物添加単結晶InSb基板(undoped InSb)を用いてSchottky型半導体放射線検出素子を製作しその放射線検出特性を4.2Kから115Kまでの温度範囲において評価した。製作した検出器は全ての測定温度において整流性を示し、アルファ線を検出することを確認した。また、信号出力の立ち上がり時間が4.2-70Kまでの範囲においてほぼ一定の約350nsecを示し、従来のp型InSb半導体素子のそれと比較して20倍程度改善することを確認した。

論文

Research of superconducting tunnel junction X-ray detectors with direct signal observation method using a fast current readout system

岸本 牧; 片桐 政樹; 中村 龍也; 大久保 雅隆*; 浮辺 雅宏*; 倉門 雅彦*; 神野 郁夫*; 福田 大治*; 高橋 浩之*; Kraus, H.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 444(1-2), p.124 - 128, 2000/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:62.29(Instruments & Instrumentation)

超伝導トンネル接合X線検出器のトンネル接合部における準粒子の流れを正確に調べるためには、直接接合部を流れる電流を測定する必要がある。そこでわれわれは110MHzという非常に広い周波数帯域を持つ超高速電流アンプを開発し、TuSTJとNbSTJを用いたX線検出実験に用いた。その結果、従来の電荷増幅型アンプではわからなかった、トンネル接合部での準粒子の流れを直接観測することができるようになった。

論文

Charged particle emissions in fission process

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 大槻 勤*; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 神野 郁夫; H.J.Kim*; B.J.Qi*; et al.

Nuclear Physics A, 538, p.299C - 306C, 1992/00

核分裂の機構について、最近中性子データから、核分裂が、ゆっくりしたプロセスであり、分裂核の励起エネルギーのかなりの部分は核分裂する前の段階で中性子放出の形で行われる事が報告されている。この講演では、核分裂過程から放出される荷電粒子(陽子とアルファ粒子)の測定データを報告する。荷電粒子の場合、核分裂以前に放出される部分は、統計モデルでほぼ再現でき、中性子データで示されている程のゆっくりした核分裂プロセスという仮定は必要でなくなる。又、分裂核から放出される荷電粒子データは、複合核の励起エネルギーと共に分裂核の励起エネルギーも増大しているように見える。この事実は、scissionでの励起エネルギーがほぼ一定で複合核の励起エネルギーに依らないとする中性子データの結論と矛盾する。これら荷電粒子データの示すところを報告する。

論文

Feasibility study of silicon surface barrier detector as charged particle identifier

神野 郁夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(11), p.1061 - 1064, 1991/11

これまで、シリコン表面障壁型半導体検出器(SSB)の残余損失は、(1)重イオンによって生成されたプラズマ柱が誘電体の性質を持つことから理論的に導出できること、(2)この誘電体効果モデルにより残余損失の実験結果が明瞭に説明できること、及び(3)誘電体効果モデルの遮蔽係数がほぼ電子・正孔対密度に比例することを報告して来た。本論文では、SSBを用いた測定において、重イオンのエネルギーのより正確な導出法、SSB内の重イオンの飛程の導出法、及び粒子識別法の提案を行う。この方法で求めた重イオンのエネルギーと飛程は、計算で得られたそれらの値と良い一致を示した。エネルギーと飛程とから陽子数、質量数を求める方法を確立することにより、SSBを荷重粒子識別検出器として用い得る可能性があめる。

論文

Conceptual design of transmutation plant

滝塚 貴和; 高田 弘; 神野 郁夫; 西田 雄彦; 赤堀 光雄; 金子 義彦

LA-12205-C, p.707 - 721, 1991/11

高エネルギー陽子加速器と未臨界TRU燃料炉心を組み合わせたTRU消滅処理プラントの概念検討を行った。炉心はTRU合金燃料から構成され、ナトリウムで冷却される。1.5GeV、39mAの陽子ビームが炉心中心のタングステンターゲットに入射される。炉心で年間250kgのTRUが消滅し、820MWの熱出力が発生する。このプラントは蒸気タービンを用いて246MWの電力を発生し、加速器電力を自給することが可能である。

論文

Mass yield curves in low-energy proton-induced fission of $$^{233}$$U, $$^{235}$$U, $$^{236}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{239}$$Pu, $$^{242}$$Pu, $$^{244}$$Pu, $$^{241}$$Am and $$^{243}$$Am

大槻 勤*; 永目 諭一郎; 塚田 和明*; 篠原 伸夫; 馬場 澄子*; 橋本 和幸; 西中 一朗*; 末木 啓介*; 初川 雄一; 畑 健太郎; et al.

Physical Review C, 44(4), p.1405 - 1423, 1991/10

 被引用回数:34 パーセンタイル:13.7(Physics, Nuclear)

低エネルギー陽子誘起核分裂における非対称分裂質量収率曲線を種々のアクチニドターゲット核を用いて系統的に調べた。質量収率曲線の山と谷の比は、核分裂核の励起エネルギーに強く依存し、また同じ励起エネルギーで観測した場合、核分裂核の中性子数に大きく依存することが明らかになった。更にこの山と谷の比は、核分裂核の原子番号Z=84から96の領域で系統的に変化していることを見出した。

論文

Incident angle dependence of residual defect in silicon surface barrier detector

神野 郁夫; 池添 博; 大槻 勤*; 林 修平*; 金沢 哲*; 木村 逸郎*

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(6), p.582 - 584, 1991/06

シリコン表面障壁型半導体検出器(SSB)の残余損失について、101.7MeVおよび133.9MeVの$$^{58}$$Niイオン、129.8MeVの$$^{127}$$Iイオンを用いて実験を行った。133.9MeVの$$^{58}$$Niイオンについては、SSBへの入射角度を0、30、45、60度と変化させて、残余損失の入射角度依存性を研究した。使用したSSBの比抵抗は、362$$Omega$$cm、1500$$Omega$$cmおよび2100$$Omega$$cmであった。実験結果は、誘電体効果モデルで解析された。($$^{127}$$Iおよび101.7MeVの$$^{58}$$Niイオンについては、入射角度0度のみ測定した)解析の結果、角度を持って入射したイオンの場合、プラズマ柱の長さが射影された長さ、プラズマ柱内部の電子・正孔対密度が余弦の逆数倍された密度を見做すことにより、よく理解されることがわかった。

論文

Candidate for residual defect in silicon surface barrier detector

神野 郁夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(2), p.87 - 94, 1991/02

シリコン表面障壁型半導体検出器における残余損失を理論的に研究した。電荷収集過程モデルの応用により、残余損失が再結合による損失ではなく、他に原因があることがわかった。残余損失は、誘電体の性質をもつプラズマ柱内部の電子および正孔の動きによって誘起される電荷量が不十分であることによって引き起こされる。電荷収集率を空乏層の厚さ、プラズマ柱の長さおよび検出器の抵抗値の関数として示している。

論文

Conceptual design of transmutation plant

滝塚 貴和; 高田 弘; 神野 郁夫; 西田 雄彦; 赤堀 光雄; 金子 義彦

Proc. of the Workshop on Nuclear Transmutation of Long-lived Nuclear Power Radiowastes, p.79 - 93, 1991/00

日本のオメガ計画、原研における群分離・消滅処理に関する研究開発計画を紹介するとともに、大強度陽子加速器と未臨界TRU燃料炉心を組み合わせたTRU消滅処理プラントの概念設計の概要及び核熱計算結果を報告する。このプラントは1.5GeV、39mAの陽子加速器とナトリウム冷却TRU合金燃料炉心を用いて、熱出力3000MWの軽水炉10基から発生するTRUを消滅処理し、蒸気タービン発電を行って加速器電力を十分自給することができる。

報告書

Core design study for hybrid type trans-uranium nuclides incineration plant, Part 1; Concept

高田 弘; 神野 郁夫; 滝塚 貴和; 赤堀 光雄; 西田 雄彦; 金子 義彦

JAERI-M 90-131, 18 Pages, 1990/08

JAERI-M-90-131.pdf:0.59MB

原子力エネルギーが環境保全の観点からクリーンであるという社会的理解を得るために必要なことの一つに放射性廃棄物処理の技術を確立することがある。ここでは、大強度陽子加速器により駆動される超ウラン元素消滅プラントの炉心設計研究を行なった。標準炉心は、Am-Cm-Pu-YとNp-Pu-Zrの金属燃料とタングステンターゲットより成り、液体ナトリウムで冷却されている。この炉心では、100万キロワット電気出力の軽水炉7.6基分の超ウラン元素を消滅する能力があることが示された。また、燃料体が1000MWD/tonの燃焼度に耐えると仮定すると、初期炉心に装荷した$$^{237}$$Npの中、36%が消滅されることになる。この間の反応度の変動は5.3%$$Delta$$k/kであり、十分臨界未満に保たれる。

論文

A Model of charge collection in a silicon surface barrier detector

神野 郁夫

Review of Scientific Instruments, 61(1), p.129 - 137, 1990/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:26.95(Instruments & Instrumentation)

シリコン表面障壁型半導体検出器(SSB)における電荷収集過程についてモデルを考案した。このモデルは著者が既に報告しているSSBにおけるプラズマ柱の生成・崩壊のモデルに続くものである。SSB内での電荷収集については、一対の電子、正孔を扱ったRamoの定理があるが、この定理をプラズマ柱の崩壊にともなう多数の電子および正孔に応用した。このモデルは、プラズマ柱の先端、後端の位置を時間の関数として表わし、またプラズマ柱消滅の時刻も算出する。このモデルを用いて、アルファ粒子、$$^{40}$$Arイオンについて、SSBにかけるバイアス電圧を50~200Vに変化させ、誘導電流、誘導電荷を時間の関数として計算した。

論文

Conceptual study of a very small reactor with coated particle fuel

安田 秀志; 神野 郁夫; 松村 和彦*; 滝塚 貴和; 小川 徹; 金子 義彦; 青木 英人*; 尾崎 修*; 荒木 達雄*; 楮 修*; et al.

J. Space Technol. Sci., 5(2), p.5 - 14, 1990/00

宇宙用の超小型炉発電システムの概念の提起を行なった。打ち上げ時の安全性を確保するため被覆粒子燃料は炉心と分離してロケットに積まれる。炉心で発生した熱はリチウムヒートパイプを使って熱電変換器に運ばれ5.4%の熱効率で約80kWeの発電を行う。熱電変換器の二次側はカリウムヒートパイプにより除熱され、ラジエータで空間へ熱放射される。熱電変換器は48パネルで450kg、二次側ヒートパイプと放熱面積72m$$^{2}$$、質量500kgとなった。また、将来技術として期待できるアルカリ金属熱電変換器及び液滴放熱器についても検討を行い、約4倍の電力を発生できる見通しを得た。なお、これらの発電システムの形状、質量は現在日本で開発中のHIIロケットにより打ち上げが可能であることが判った。

論文

A Study on incineration target system

滝塚 貴和; 神野 郁夫; 高田 弘; 小川 徹; 西田 雄彦; 金子 義彦

Emerging Nuclear Energy Systems 1989, p.70 - 74, 1989/00

超ウラン元素廃棄物を陽子ビームを用いて消滅処理するために、以下の条件のもとに、消滅処理システムを検討している。1000MWeの商業炉10基分の超ウラン元素廃棄物(TRU)を処理する。熱電変換効率、加速器効率をそれぞれ0.3、0.5として、自給電力により加速器を運転する。TRU装荷量の10%を1年に燃焼する。固有安全性をもつ。1.5GeV、10mAの陽子加速器を用いる。TRU燃料として、燃料、被覆管直径が4.62mm、5.22mmのバンドルピン型を用いた。NaとPb-Biの二種の冷却材について、それぞれの場合の実効増倍数が0.95となるように、ターゲットの寸法を1m$$times$$1.5m$$times$$1mおよび1.12m$$times$$1.68m$$times$$1mとした。これらのターゲットについて、中性子束分布、エネルギー分布を計算し、燃料最高温度、圧力損失などを求めた。

報告書

Double-energy double-velocity Measurement system for fission fragments and its application

神野 郁夫

JAERI-M 87-173, 102 Pages, 1987/10

JAERI-M-87-173.pdf:2.47MB

核分裂片二重エネルギー二重速度(DEDV)測定しの新しいシステムが開発された。このシステムでは、核分裂片のエネルギーをシリコン表面障壁型半導体検出器(SSB)で測定し、薄膜シンチレーション検出器(TFD)をスタート検出器、SSBをストップ検出器とする飛行時間法で、速度を測定する。DEDV測定システムの開発にあたり、TFDおよびSSBについて、理論的・実験的研究がおこなわれた。TFDとSSBを用いたDEDV測定システムの時間分解能は133psであった。このシステムの応用として、$$^{233}$$U熱中性子核分裂片についてDEDV測定をおこなった。解析結果の分裂片の運動エネルギーおよび中性子放出数は、他のデータと良い一致を示した。このDEDV測定システムを用いて、核分裂現象を詳細に研究することができる。

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