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Lee, J.; 児玉 有; Rossi, F.; 弘中 浩太; 小泉 光生; 堀 順一*; 佐野 忠史*
第44回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2023/11
核不拡散・核セキュリティ総合支援センターでは、試料中に含まれる少量の核分裂性物質を特定し定量する能力を向上させるための技術として、中性子飛行時間法を用いた中性子共鳴核分裂中性子分析(Neutron Resonance Fission Neutron Analysis: NRFNA)の技術開発を進めている。本発表会では、核分裂性物質の非破壊分析のために進めているNRFNA技術の紹介及びその基礎実験の結果について報告する。
余語 覚文*; Lan, Z.*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Mirfayzi, S. R.*; Wei, T.*; 森 隆人*; Golovin, D.*; 早川 岳人*; 岩田 夏弥*; et al.
Physical Review X, 13(1), p.011011_1 - 011011_12, 2023/01
被引用回数：3 パーセンタイル：88.42(Physics, Multidisciplinary)Neutrons are powerful tools for investigating the structure and properties of materials used in science and technology. Recently, laser-driven neutron sources (LDNS) have attracted the attention of different communities, from science to industry, in a variety of applications, including radiography, spectroscopy, security, and medicine. However, the laser-driven ion acceleration mechanism for neutron generation and for establishing the scaling law on the neutron yield is essential to improve the feasibility of LDNS. In this paper, we report the mechanism that accelerates ions with spectra suitable for neutron generation. We show that the neutron yield increases with the fourth power of the laser intensity, resulting in the neutron generation of 
in 
at a maximum, with 
Wcm
, 900 J, 1.5 ps lasers. By installing a "hand-size" moderator, which is specially designed for the LDNS, it is demonstrated that the efficient generation of epithermal (0.1-100 eV) neutrons enables the single-shot analysis of composite materials by neutron resonance transmission analysis (NRTA). We achieve the energy resolution of 2.3% for 5.19-eV neutrons 1.8 m downstream of the LDNS. This leads to the analysis of elements and isotopes within sub-
s times and allows for high-speed nondestructive inspection.
Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 児玉 光雄*; 河村 弘
Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 9 Pages, 2012/10
JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。このJMTRでは中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRは2012年に再稼働する予定であるが、その一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、3種類の異なった金属Be(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、未照射における引張強度などの特性データを取得するとともに、金属Beと水との相互作用の解明、照射試験計画及び新たに実施するJMTRでの照射試験準備、特性試験技術開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の特性試験結果及び今後の試験計画について報告する。
Dorn, C. K.*; 土谷 邦彦; 波多野 雄治*; Chakrov, P.*; 児玉 光雄*; 河村 弘
JAEA-Conf 2011-003, p.93 - 97, 2012/03
JMTRは1968年に臨界に達して以来、世界でも有数の材料試験炉である。このJMTRでは中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRは2011年に再稼働する予定であるが、その一環として、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、3種類の異なった金属ベリリウム(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、材料の純度,焼結方法,引張強度などの特性データを取得するとともに、金属ベリリウムと水との相互作用の解明、新たに実施するJMTRでの照射試験準備、特性試験技術の開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の特性試験結果について報告する。
中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.
no journal, ,
本研究では、プラナー型ポジトロン放出核種画像化システム(PETIS)を用いて、Cdの吸収・移行特性が異なる2品種のイネにおけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。実験材料にはCdを地上部に多く蓄積する品種の「長香穀」と日本型標準品種である「日本晴」を用いた。植物の根にポジトロン放出核種の
Cdを投与した後、Cdより放出されるポジトロンの消滅位置の2次元分布を連続的に得ることにより植物体内におけるCdの移行・蓄積を可視化した。その結果、「長香穀」と「日本晴」の地上部へのCdシグナルの蓄積のパターンにおいて明らかな違いが確認された。
中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.
no journal, ,
コメへのカドミウム(Cd)の蓄積を抑制するためには、イネにおけるCdの長距離輸送機構を解明し、それらを制御する必要がある。しかし、これまでの研究ではそのメカニズムは十分に明らかになっていない。そこで本研究では、Positron Emitting Tracer Imaging System(PETIS)を用いて、Cdを地上部に多く蓄積する品種イネ「長香穀」におけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。PETISにより得られた画像データより根,葉鞘基部,葉などの部位からCdのシグナルの経時変化であるTime-Activity Curve(TAC)を抽出し、Cd動態の品種間差の解析を試みたところ、イネが根から吸収したCdは実験開始後、数時間で地上部に到達することが確認された。植物体の各部位から抽出したTACの解析を行ったところ、地上部へのCdシグナルの蓄積のパターンは「長香穀」と対照品種「日本晴」では明らかに異なっていることが確認できた。
中村 進一*; 工藤 順一*; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 鈴井 伸郎; 伊藤 小百合; 河地 有木; 石岡 典子; 藤巻 秀; et al.
no journal, ,
本研究では、プラナー型ポジトロン放出核種画像化システム(PETIS)を用いて、Cdの吸収・移行特性が異なる2品種のイネにおけるCdの動態を画像化し、それらを解析することにより、その機構の解明を目指した。実験材料にはCdを地上部に多く蓄積する品種の「長香穀」と日本型標準品種である「日本晴」を用いた。植物の根にポジトロン放出核種のCdを投与した後、Cdより放出されるポジトロンの消滅位置の2次元分布を連続的に得ることにより植物体内におけるCdの移行・蓄積を可視化したところ、長香穀における地上部へのCdシグナルの蓄積量が、日本晴と比較して数倍高い結果が得られた。
Cd translocation and accumulation in rice plants (oryza sativa) by using PETIS (Positron Emitting Tracer Imaging System); Comparison between Nippon-Bare and Cho-kou-koku中村 進一*; 工藤 順一*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 伊藤 小百合*; 石岡 典子; 伊藤 正志*; 川本 朋彦*; 松本 眞一*; 小玉 郁子*; et al.
no journal, ,
We visualized Cd long-distance transport and accumulation of two rice varieties (japonica rice cv Nippon-Bare and indica rice cv Cho-Kou-Koku) by using PETIS (Positron Emitting Tracer Imaging System). Imaging of Cd signals accumulation demonstrated that Cd was accumulating in the base of leaf sheath, especially. Patterns of Cd accumulation in their shoots were different when their time courses of Cd accumulation in their shoots were compared. Our experimental results suggested that indica rice cv Cho-Kou-Koku might have mechanism to accumulate Cd in their shoots positively.
Lan, Z.*; 余語 覚文*; Mirfayzi, S. R.*; 早川 岳人*; 小泉 光生; Wei, T.*; Shi, B.*; 石本 崇*; Golovin, D.*; 森 隆人*; et al.
no journal, ,
High penetration power of neutrons is potentially useful for realizing opaque object analysis in non-destructive way. Large-scale particle accelerators and nuclear reactors are mostly used for development of neutron analyzing method. A Laser-Driven Neutron Source (LDNS) has been proposed as a new approach of neutron generation for non-destructive analysis. Demonstration experiments on neutron resonance measurement ware performed at ILE, Osaka Univ., Japan. The Peta-watt laser LFEX was used to shoot a CD (deuterated plastic) foil target to produce accelerated charged deuterons. Neutrons are generated by nuclear reaction between a cylindrical beryllium and the accelerated deuteron, and then moderated by a high-density polyethylene (HDP). Neutrons of 1
20 eV were observed with a neutron detector at a 1.8 m using neutron resonance diagnosis technology. This report describes the results of the first experimental demonstration.
余語 覚文*; Mirfayzi, S. R.*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; 岩本 晃史*; 早川 岳人*; 小泉 光生; Golovin, D.*; 森 隆人*; Lan, Z.*; et al.
no journal, ,
大阪大学のLFEXレーザー施設において、大強度レーザーを用いたパルス中性子源(LDNS)の開発およびそれを利用した応用研究を進めている。レーザーは、パルス巾が1.5psで、最大出力は、1kJ(1.5
10
Wcmである。開発した中性子源は1cm程度の大きさで、数十マイクロメータに収束したレーザーをターゲットに照射し、それによって生成したMeVもの高速イオン(水素や重水素粒子)を直径5mmのベリリウムに当てて、核反応により中性子を生成するものである。中性子の生成量は、1ショットあたり10
で、この生成量は、入射エネルギーの4乗で増加することが分かった。さらに、生成した中性子を数cmの大きさのモデレータで減速させ、離れた位置に設置した中性子検出器により、中性子発生から検出までの飛行時間を測定するTOF測定を行った。試料を透過させて中性子の減衰を調べる実験を行った結果、核反応の共鳴による減衰の観測に成功した。
余語 覚文*; Lan, Z.*; 早川 岳人*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Mirfayzi, S. R.*; 小泉 光生; 森 隆人*; Wei, T.*; 藤岡 慎介*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動中性子源は、高強度レーザーパルスを薄膜の1次ターゲットに集光して、プラズマの作る瞬間的な電場でMeVエネルギーイオン(陽子・重陽子)を発生し、それを2次ターゲット(ベリリウム等)に照射して、短パルスの高速中性子を発生する。2次ターゲットに小型の減速材を取り付けて、パルス熱外中性子を発生し、1.8mのビームラインで飛行時間法によるエネルギースペクトルを分析した。ビームラインに銀(Ag),タンタル(Ta),インジウム(In)の合板を設置したところ、3.81eV (
In), 4.28eV (
Ta), 5.19eV (
Ag)に共鳴吸収によるディップを計測した。これらの共鳴吸収スペクトルは、レーザー1パルスで発生する中性子で計測されたものである。講演では、実験結果の詳細と、将来的なシングルショット分析への応用可能性について議論する。
Lan, Z.*; 余語 覚文*; Mirfayzi, S. R.*; 小泉 光生; 早川 岳人*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Golovin, D.*; 森 隆人*; Wei, T.*; et al.
no journal, ,
Neutron resonance diagnosis technology has been developed on reactors and accelerators for over ten years. By employing neutron beams with high transmittance, it is possible to analyse elementary composition, internal temperature and shock waves of thick objects in a non-destructive way. We developed a new approach to generate short-pulse epithermal neutron beams using relativistic intensity laser for the neutron resonance spectral diagnosis, which is known as Laser-driven Epithermal Neutron Source (LDENS). The neutron resonance measuring experiment was implemented at ILE, Osaka Univ. with peta-watt laser LFEX. The experimental results in 2020 demonstrated that LDENS is applicable for neutron resonance measurement. In 2021 experiments, we developed the system to record neutron spectrum with higher quality. Multiple resonance peaks of various isotopes with different temperature were clearly measured. The presentation will introduce the experimental results and discussions including characteristic evaluation of LDENS and temperature dependency of neutron resonance peaks.
Lan, Z.*; 余語 覚文*; 早川 岳人*; Wei, T.*; 加美山 隆*; 佐藤 博隆*; 有川 安信*; Mirfayzi, R.*; 小泉 光生; 安部 勇輝*; et al.
no journal, ,
Neutron resonance diagnosis technology has been developed worldwide for over ten years. By employing neutron beams with high transmittance, it is possible to measure the resonance spectral of samples in the neutron beam-line. We developed a new approach to generate short pulse epithermal neutron beams using relativistic intensity laser for the neutron resonance spectral diagnosis, which is known as Laser-Driven Epithermal Neutron Source (LDENS). Benefit from highly focused laser, the LDENS can provide high temporal accuracy with a compact volume of the source. Therefore, the minimal change of neutron resonance peaks caused by Doppler broadening effect of atom temperature could be detected via single pulse of LDENS. In experiment, we measured resonance at 4.28eV of a 0,1mm Ta plate with serial temperature points (300K-600K) and another resonance at 5.18eV of an Ag plate was recorded as a reference of the neutron signal. The experimental data shows the feasibility of isotope-discriminating atomic thermometer using a single shot of LDENS. More results will be reported in the presentation.
Lan, Z.*; Wei, T.*; 早川 岳人*; 加美山 隆*; 佐藤 博隆*; 有川 安信*; Mirfayzi, S. R.*; 小泉 光生; 安部 勇輝*; Morace, A.*; et al.
no journal, ,
A Laser-Driven Neutron Source (LDNS) is a novel neutron that provides neutron beam of ultra-short pulse duration and high flux. This technique would be useful for neutron resonance non-destructive diagnosis application. A demonstration experiment was carried out using an LDNS developed for the LFEX laser of Institute of Laser Engineering, Osaka University. A neutron resonance spectrum was observed with a single laser shot. The technique can be used as a "nuclear thermometer" because the resonance shape is broadened as a function of the sample material temperature.
Lan, Z.*; 早川 岳人*; Wei, T.*; 加美山 隆*; 佐藤 博隆*; 有川 安信*; Mirfayzi, S. R.*; 小泉 光生; 安部 勇輝*; 森 隆人*; et al.
no journal, ,
As a new approach of neutron generation with the ultra-short pulse duration and high flux, a Laser-Driven Neutron Source (LDNS) has been studied. A demonstration experiment of neutron resonance spectroscopy using a LDNS has been performed using the petawatt laser LFEX at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. A CD foil target was used for an high-density plasma generation. Neutrons were produced by the impact of the high energy ions on a boron converter. A high-density polyethylene surrounding the boron converter slowed down neutron energy to epithermal temperature. A single shot neutron resonance experiment was carried out at a neutron beam line of 1.8m. The neutron resonance peak at 4.28 eV of Ta was measured with different temperature.
Lee, J.; 弘中 浩太; 児玉 有; Rossi, F.; 小泉 光生; 堀 順一*; 佐野 忠史*
no journal, ,
核不拡散・核セキュリティ総合支援センターでは、アクティブ中性子非破壊測定技術開発の一環として、中性子飛行時間法を用いた中性子共鳴核分裂中性子分析(NRFNA)の技術開発を進めている。本発表では、核分裂性物質の非破壊分析のために進めているNRFNA技術の紹介及びその基礎実験の結果について報告する。
児玉 有; Lee, J.; 弘中 浩太; Rossi, F.; 小泉 光生; 堀 順一*; 寺田 和司*; 佐野 忠史*
no journal, ,
原子力機構では、高放射能を有する試料に含まれる核物質を同定・定量する非破壊技術の一つとして、パルス中性子を用いた中性子共鳴透過分析法の技術開発を進めてきた。少量の核物質を含む試料を分析する場合、他の核種の共鳴の影響を受け、核物質の共鳴が相対的に小さくなる。そこで、核物質の分析能力の向上のために、核分裂中性子を測定・分析する中性子共鳴核分裂中性子分析法を新たに考案し、京都大学複合原子力科学研究所・電子線型加速器施設にて、この分析技術の原理実証のための実験を行った。パルス中性子ビームを天然ウラン試料に照射し、核分裂反応により生じる高速中性子を測定した。中性子検出には、n/g弁別能力のあるプラスチックシンチレータを用いた。入射中性子のエネルギーは、飛行時間法により決定した。エネルギースペクトルを解析したところ、U-235の共鳴ピークを観測することができた。
