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論文

Neutron resonance fission neutron analysis for nondestructive fissile material assay

弘中 浩太; Lee, J.; 小泉 光生; 伊藤 史哲*; 堀 順一*; 寺田 和司*; 佐野 忠史*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1054, p.168467_1 - 168467_5, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168467
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

We propose neutron resonance fission neutron analysis (NRFNA), an active nondestructive assay (NDA) technique, to improve the capability to identify and quantify a small amount of fissile material in a sample. NRFNA uses pulsed neutrons to induce fission reactions in the sample. Fission neutrons are detected by a neutron-gamma pulse shape discrimination (PSD) scintillation detector with time-of-flight (TOF) technique. The obtained nuclide-specific resonance peaks in the neutron energy spectrum provide information to identify and quantify a fissile material in the sample. The possibility of using PSD for NRFNA was confirmed through a test experiment using a natural uranium sample. We successfully observed the resonance peaks from $$^{235}$$U(n,f) reaction and showed that NRFNA would be useful for measuring a small amount of fissile material in a sample.

論文

Neutron/$$gamma$$-ray discrimination based on the property and thickness controls of scintillators using Li glass and LiCAF(Ce) in a $$gamma$$-ray field

冠城 雅晃; 島添 健次*; 寺阪 祐太; 富田 英生*; 吉橋 幸子*; 山崎 淳*; 瓜谷 章*; 高橋 浩之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1046, p.167636_1 - 167636_8, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167636
 被引用回数：3 パーセンタイル：94.27(Instruments & Instrumentation)

波形分別手法を実施せず、強い$$gamma$$線場において熱中性子検出器をするための無機シンチレーターの厚さと性質の制御に焦点を当てた。測定では、0.5mmならびに1.0mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$(Liガラス)ならびにLiCaAlF$$_6$$結晶(LiCAF:Ce)を採用し、上記のシンチレーターを結合させた光電子増倍管からのパルス信号を1Gspsのデジタル信号処理に入力し、360ns間の波形面積を積分した。$$^{60}$$Coの$$gamma$$線場において、0.5mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$では0.919Gy/hまで中性子検出器が可能であった。一方で、0.5mm厚のLiCAF:Ceは、0.473Gy/hまで中性子検出が可能であったが、0.709Gy/hで中性子検出器が不可能であり、中性子/$$gamma$$線分別において、GS20$$^{rm{TM}}$$は、より良いエネルギー分解能と高中性子検出効率により、LiCAF:Ceよりも優れている結果であった。

論文

J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器トンネル内の中性子測定

山本 風海; 畠山 衆一郎; 大津 聡*; 松本 哲郎*; 吉本 政弘

Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.494 - 498, 2021/10

J-PARC 3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では、2021年5月現在、およそ740kWで中性子ターゲットに向けた連続運転を行っている。機器の放射線損傷の検討のために、加速器運転中のビームロスによる中性子やガンマ線などの二次粒子のスペクトルの評価方法を検討しているが、ビームロス量が過多であった場合は、ビームロスによって発生する中性子やガンマ線を識別することは困難となる。しかしRCSでは、入射直線部を除きほとんどロスが発生していないことが、ロスモニタの出力および残留線量の測定よりわかっている。そこで、今回は運転後の線量が現在の運転状況において数十マイクロSv/h程度である出射分岐ダクトの近傍において、液体シンチレータを用いて中性子-ガンマ線の弁別が可能か予備試験を行った。試験の結果、検出器に入ってくる二次粒子のレートは弁別可能なレベルであることが判った。

論文

Development of dose monitoring system applicable to various radiations with wide energy ranges

佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 山口 恭弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(9), p.768 - 778, 2005/09

https://doi.org/10.3327/jnst.42.768
 被引用回数：17 パーセンタイル：73.42(Nuclear Science & Technology)

高エネルギー加速器施設の作業環境,環境中のバッグランドに存在する中性子,光子,ミューオンによる線量を高感度に測定できる線量測定システムDARWIN(Dose monitoring system Applicable to various Radiations with WIde energy raNges)を開発した。この測定システムは、検出器に液体有機シンチレータをLi-6含有ZnS(Ag)シンチレータで取り囲んだホスウィッチ型検出器を用い、各粒子に起因する信号を波形弁別により識別し、これに線量変換係数を乗じることでリアルタイムで線量を評価することができる。実験及び計算により、DARWINは、従来のモニタに比べ感度,適用粒子の多様性及び適用エネルギー範囲の点で優れた特性を有することを明らかにした。

論文

CsI(Tl)/Plastic phoswich detector enhanced in low-energy $$gamma$$-ray detection

山外 功太郎; 堤 正博; 大石 哲也*; 吉澤 道夫; 吉田 真

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 550(3), p.609 - 615, 2005/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.05.054
 被引用回数：5 パーセンタイル：41.01(Instruments & Instrumentation)

大面積プラスチックシンチレーション検出器の低エネルギー領域の感度を改善するため、薄板状CsI(Tl)シンチレータとプラスチックシンチレータとを組合せたホスウィッチ検出器を開発し、その実用可能性を評価した。検出限界放射能を向上するため、立ち上がり時間解析を用いたCsI(Tl)信号成分の分離抽出を行った。検出限界放射能の評価から、大面積プラスチック検出器の前面に薄板状CsI(Tl)を貼り付けることで、その検出可能エネルギー範囲を数十keVまでに拡張可能であることが明らかになった。

論文

Discrimination of neutrons and $$gamma$$ ray by a neutron detector comprising a superconducting tunnel junction on a single crystal of Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$

中村 龍也; 片桐 政樹; 曽山 和彦; 浮辺 雅宏*; 池内 隆志*; 大久保 雅隆*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.402 - 404, 2004/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.05.020
 被引用回数：8 パーセンタイル：48.76(Instruments & Instrumentation)

Li$$_{2}$$B$$_{4}$$O$$_{7}$$単結晶上に製作した超伝導トンネル接合素子(STJ)による低温中性子検出器の中性子/$$gamma$$線弁別性能を評価した。本検出器はLiあるいはBでの中性子核反応の結果励起される多数の低エネルギーフォノンを単結晶表面に製作されたSTJ素子により測定することで中性子を検出する。本検出器のX線(5.9keV),$$gamma$$線(1.17, 1.33MeV)、及び中性子に対する放射線応答特性を詳細に測定した結果、STJ素子のフォノン検出信号波形の立ち上がり時間が放射線種により異なることを初めて明らかにし、この特徴を利用することで$$gamma$$線,X線などのバックグランド信号と中性子信号とを簡便に弁別できることを確認した。

論文

Real-time [$$^{11}$$C]methionine translocation in barley in relation to mugineic acid phytosiderophore biosynthesis

Bughio, N.*; 中西 啓仁*; 清宮 正一郎*; 松橋 信平; 石岡 典子; 渡辺 智; 内田 博*; 辻 淳憲*; 長 明彦; 久米 民和; et al.

Planta, 213(5), p.708 - 715, 2001/09

https://doi.org/10.1007/s004250100552
 被引用回数：16 パーセンタイル：36.74(Plant Sciences)

オオムギが土壌中の鉄を獲得するために分泌するムギネ酸の前駆体であるメチオニンが、植物体のどこに起源をもつかを明らかにするために、リアルタイムでの[$$^{11}$$C]メチオニン転流をポジトロンイメージング法を中心とした計測により行なった。外部から供給した[$$^{11}$$C]メチオニンが鉄欠乏オオムギの根に保持され、ムギネ酸生合成に使われたこと、地上部から根へのメチオニンの移行が見られなかったことなどから、ムギネ酸の前駆体であるメチオニンは植物体の根に起源をもつと結論した。

論文

Preliminary examination of the applicability of imaging plates to fast neutron radiography

松林 政仁; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 吉井 康司*; 岡本 孝司*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 463(1-2), p.324 - 330, 2001/05

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(01)00303-5
 被引用回数：17 パーセンタイル：74.75(Instruments & Instrumentation)

高速中性子ラジオグラフィは高速中性子の物質に対する透過率が熱中性子よりも大きいことから工業製品の非破壊検査手法として期待されている。高速中性子の検出法には金属箔を用いる転写法、トラックエッチ法、シンチレータを用いるフィルム法等があるが、最終的な画像取得までの所要時間、高速中性子ビームに含まれる$$gamma$$線に対する感度等の点で一長一短がある。このため、X線、$$beta$$線等の好感度二次元放射線検出器として開発されたイメージングプレート(IP)の高速中性子ラジオグラフィへの適用を試みた。高水素含有樹脂と高速中性子との反応により発生する反跳陽子をIPで記録するとともに、重ねたもう1枚のIPを用いて画像処理により$$gamma$$線の補正を行った。鉛、アクリル樹脂等から構成されるサンプルを高速中性子炉弥生で撮影した結果、$$gamma$$の補正が適切になされた高速中性子ラジオグラフィ画像を得ることができた。

論文

A Factorization of LET effects of ion induced photostimulated luminescence

阿部 健*; 斎藤 究*; 藤 健太郎; 小嶋 拓治; 酒井 卓郎

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.103 - 105, 1999/10

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Review-99-025.pdf

イメージングプレート(IP, 組成BaFBr:Eu$$^{2+}$$)を用いてサイクロトロンから得られるイオンビームの線種、エネルギー弁別測定技術を開発するため、輝尽発光のLET特性の機構に関する研究を行った。この結果、IPの励起スペクトル応答における線種・エネルギー依存性が、入射イオンの蛍光体層への侵入深さによるものだけでなく、特に重イオンでは入射イオンのLET効果にもよることが、スペクトル成分の分離解析によりわかった。また、このLET効果は、IP中のBr及びFのF$$^{-}$$センターのレベルに相当するスペクトルに現れていることが明らかになった。さらに、1kGy以上の線量域における輝尽発光量の低下は、基材のポリエチレンテレフタレートの劣化でなく、輝尽発光体の損傷によることがわかった。これらにより、IP応答のLET特性及びその機構をほぼ明らかにした。

論文

Simultaneous counting of radiation emitted from actinides with improved phoswich detectors by applying optical filter

臼田 重和; 安田 健一郎; 桜井 聡

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.58 - 61, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00024-3
 被引用回数：10 パーセンタイル：57.38(Chemistry, Physical)

燃料サイクル施設におけるアクチノイドの挙動を検知するために、$$alpha$$線を含む放射線の同時計測法を研究してきた。今までに、$$alpha$$,$$beta$$,$$gamma$$線の波形弁別のためにはZnS(Ag)、NE102A及びNaI(Tl)又はBGOを組合わせたホスウィッチ検出器が優れていること、さらに$$alpha$$,$$beta$$($$gamma$$)線及び速又は熱中性子の波高・波形弁別のためにはZnS(Ag)及びアントラセン又は$$^{6}$$Liガラスの組合わせが適していることを報告した。最近、ZnS(Ag)からの出力パルスの立上り時間を光学フィルターである程度調整できることを見出した。例えば、シャープカットフィルターを用いると立上り時間をより遅く、反対にバンドパスフィルターはより速くすることができる。これらはホスウィッチを構築する場合、好都合である。本発表では、光学フィルターを適用した改良型ホスウィッチ検出器の特性について述べる。

論文

A Response of an imaging plate to heavy ion beams and its LET effects

阿部 健*; 小嶋 拓治; 鈴谷 卓之*; 村上 泰朗*; 斉藤 究*; 藤 健太郎*; 酒井 卓郎; 武部 雅汎*

Radiation Detectors and Their Uses, p.323 - 328, 1998/00

異種放射線混在場における線種・エネルギー弁別画像計測技術を確立するため、イメージングプレート(IP,輝尽発光体:BaFBr:Eu$$^{2+}$$)の放射線応答特性を調べており、既にX($$gamma$$)線、電子線及び軽イオンビームに関しては、IPに含まれる色素の効果や放射線の飛程のちがいを利用した弁別方法を見出した。今回はより高い線エネルギー付与(LET)をもつKrまでの重イオンに対する応答特性を調べた。照射後のIPの光励起スペクトルは、500及び600nmにおいてそれぞれF及びBrの色センターに起因するピークをもつが、これを近似関数を用いて成分分離すると他にも小ピークがあり、これらの存在と強度変化が元のピークの位置や形を決めていることが新たにわかった。さらにこの成分がフェーディング挙動に関連することが示唆された。また照射後光ブリーチングを行うと、ピーク成分が個別に励起光強度に依存し、この現象が機構解明に結びつくことが考えられた。

論文

Phoswich detectors for simultaneous counting of $$alpha$$-,$$beta$$($$gamma$$)-rays and neutrons

臼田 重和; 桜井 聡; 安田 健一郎*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 388(1-2), p.193 - 198, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(97)00327-6
 被引用回数：37 パーセンタイル：91.4(Instruments & Instrumentation)

波形弁別手法を用いて、$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び中性子同時計測のためのホスウィッチ検出器を開発した。この検出器は、$$alpha$$線計測のためのZnS(Ag)、$$beta$$($$gamma$$)線及び速中性子計測のためのアントラセン及び熱中性子計測のための$$^{6}$$Li-ガラスシンチレータの組合わせ、即ち、$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び速中性子同時計測用のZnS(Ag)/アントラセン並びに$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線、速中性子及び熱中性子同時計測用のZnS(Ag)/アントラセン/$$^{6}$$Li-ガラス ホスウィッチである。それぞれの放射線に対して満足できる波形弁別特性が得られている。

論文

Phoswich detectors for flow monitoring of actinide solutions with simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和; 阿部 仁

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(1), p.73 - 79, 1994/01

https://doi.org/10.3327/jnst.31.73
 被引用回数：15 パーセンタイル：77(Nuclear Science & Technology)

$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の同時計測のためのZnS(Ag)/NE102A及びZnS(Ag)/スチルベンホスウィッチ検出器を開発し、その性能を調べた。$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の波形弁別は極めて優れており(FOM:8~11)、また双方のテイリングは無視できる程小さかった(0.03%以下)。ZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチをアクチノイド溶液の実用的なフローモニタリングに応用する目的で、放射線エネルギーとホスウィッチを保護するための金及びアルミニウムマイラー箔の波形弁別特性への影響を詳細に調べた。マイラー箔で保護したZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチを用いて、種々の濃度の濃縮ウラン溶液に対するフローモニタリングテストを行い、良好な結果を得た。

論文

Simultaneous counting of $$alpha$$,$$beta$$ and $$gamma$$ rays with phoswich detectors

臼田 重和; 阿部 仁; 三原 明

Journal of Alloys and Compounds, 213-214, p.437 - 439, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)90954-7
 被引用回数：13 パーセンタイル：68.91(Chemistry, Physical)

薄膜のZnS(Ag)シンチレータは減衰時間が遅く、$$alpha$$線のみに感度を持つ。NE102Aやスチルベンのような有機シンチレータの減衰時間は速く、又無機シンチレータNaI(Tl)、BGOのそれは両者の中間であり、それぞれ$$beta$$及び$$gamma$$線の感度が高い。これらのシンチレータを組合せて、$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線の同時計測のためのホスウィッチ検出器を開発した。必要に応じ、シンチレータの間にNDフィルターを挿入し、それぞれの波高がダイナミックレンジ内に納まるように調整した。開発されたホスウィッチは、いずれも優れた波形弁別特性を示し、立上り時間スペクトルのピークのテイリングも少なかった。本検出器は$$alpha$$放射体を含む放射線モニター用として有用であろう。

論文

Phoswich detectors combining doubly or triply ZnS(Ag), NE102A, BGO and/or NaI(Tl) scintillators for simultaneous counting of $$alpha$$, $$beta$$ and $$gamma$$ rays

臼田 重和; 阿部 仁; 三原 明

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 340, p.540 - 545, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)90135-X
 被引用回数：26 パーセンタイル：87.85(Instruments & Instrumentation)

$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線を同時に計測するためのホスウィッチ検出器を開発した。即ち、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線計測用ZnS(Ag)/Au Mylar/NE102A、ZnS(Ag)/Au Mylar/BGO及びZnS(Ag)/NaI(Tl)並びに$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線計測用ZnS(Ag)/Au Mylar/NE102A/BGO及びZnS(Ag)/NE102A/NaI(Tl)ホスウィッチである。これらは$$alpha$$線計測用のZnS(Ag)薄膜、ZnS(Ag)と立上り時間が異なる$$beta$$及び$$gamma$$線計測用シンチレータを2重または3重に組合せたものである。Au Mylar(金マイラー蒸着膜)は、必要に応じ、光学的NDフィルターとしてZnS(Ag)からの蛍光透過度を低下させるため使用し、それぞれのシンチレータの波高がダイナミックレンジ内に納るように調整した。開発されたホスウィッチの特性を波形弁別法で調べたところ、各放射線について優れた分解能を示すとともに、テイリングも少なかった。

論文

Development of ZnS(Ag)/NE102A and ZnS(Ag)/stilbene phoswich detectors for simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(9), p.927 - 929, 1992/09

https://doi.org/10.3327/jnst.29.927

$$alpha$$線にのみに高感度で且つ減衰時間が比較的遅いZnS(Ag)シンチレータと減衰時間が速い有機シンチレータを組合わせたホスフィッチ検出器-ZnS(Ag)/NE102A及びZnS(Ag)/スチルベンーを製作し、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の立上がり時間スペクトルを測定してその波形弁別特性を調べた。いずれも、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)ピークに対して、極めて大きな分解能(FOM:10及び8)をもつことがわかった。そのため、双方のテイリングも無視できる程度に小さかった。これらのホスフィッチは、グロス$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の同時計測用検出器として最適である。

論文

Flow monitor for actinide solutions by simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting using a CsI(T1) scintillator

臼田 重和; 阿部 仁

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 321, p.242 - 246, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90395-K
 被引用回数：17 パーセンタイル：81.26(Instruments & Instrumentation)

金蒸着マイラー膜で保護したCsI(Tl)シンチレータを用いて波形弁別法により、アクチノイド溶液中の$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)放射能を連続的に同時測定できるフローモニターを開発した。約0.1から100g/1の広い濃度範囲の濃縮ウラン溶液を用いて、フローモニタリング試験を行い、良好な結果を得た。

論文

Rise time spectra of $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) rays from solid and solution sources with several solid scintillators

臼田 重和; 三原 明; 阿部 仁

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 321, p.247 - 253, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90396-L
 被引用回数：21 パーセンタイル：85.56(Instruments & Instrumentation)

種々の固体シンチレータ(CsI(Tl),NaI(Tl),CaF$$_{2}$$(Eu),BaF$$_{2}$$,BGO,スチルベン,NE102A)を用いて、簡単な波形弁別法により固体測定試料からの$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の立上り時間スペクトルを測定した。そのうち、最も良い分解能(FOM:2.4)を示したシンチレータは、CsI(Tl)結晶であった。金及びアルミニウム蒸着したマイラー膜の種々の溶液に対する耐食性試験を行った後、CsI(Tl)シンチレータをそれらの膜で保護することにより、溶液試料からの$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の波形弁別も可能であることを確かめた(FOM:1.8-2.0)。

論文

A Small spherical NE213 scintillation detector for use in N-assembly fast neutron spectrum measurement

大山 幸夫; 田中 俊一; 津田 孝一; 池田 裕二郎; 前川 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 256, p.333 - 338, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(87)90227-0
 被引用回数：21 パーセンタイル：87.75(Instruments & Instrumentation)

直径14mmの小型球形NE213液体シンチレーション検出器を製作し、その基本的な特性を調べた。調べた項目は、検出感度の方向性、システムの直線性、ガンマ線に対する発光量、計数率変化による利得の変化等である。システムの較正法として各ガンマ線源によるコンプトンエッヂの半波高値の値をVerbinskiの発光量単位(Naユニット)で決定した。また波形弁別特性として、壁効果を受けた反跳陽子の波形特性をモンテカルロ計算による成分別のレスポンスと比較することで明らかにした。得られた結果は従来の他の報告と比較議論され、本検出器が体系内スペクトロメータとして優れていることが示せれた。

論文

A Digital pulse-shape discriminating unit for neutron-gamma discrimination with NE-213

熊原 忠士; 富永 洋

IEEE Transactions on Nuclear Science, NS-31(1), p.451 - 454, 1984/00

抄録なし

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