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-ray analysis前田 亮; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 遠藤 駿典; 中村 詔司; 木村 敦
Scientific Reports (Internet), 12(1), p.6287_1 - 6287_8, 2022/06
被引用回数：2 パーセンタイル：27.65(Multidisciplinary Sciences)A high-accuracy analytical method is broadly required to obtain reliable research results. Thus, prompt -ray analysis (PGA), one of the most accurate non-destructive analytical methods, has been employed in various fields. However, the measurement accuracy of PGA is also known to degrade in hydrogenous samples. The degradation is caused by variation in the measurement sensitivity (counts per milligram) following the change in neutron energy due to scattering with hydrogen nucleus. Number of scatterings is well known to depend on the hydrogen content in a sample. However, considering multiple scatterings, hydrogen density, which has not been taken into account as yet, may also lead to the accuracy degradation. In this research, the effect of the hydrogen density in PGA is investigated by evaluating the measurement sensitivity of samples with the same hydrogen content and different densities. The results showed that the measurement sensitivity varies by more than 30% depending on the hydrogen density even at the same hydrogen content. The variation is a particularly serious problem for PGA requiring a few percent accuracy in most cases. Additionally, although the variation is apparently observed in hydrogenous samples, the similar phenomenon can occur in other nuclides with a large scattering cross section; it may affect nuclear cross-section measurements using neutrons in such fields as astrophysics and nuclear energy.
-ray spectrometer for detecting 
B in debris of melted nuclear fuel小泉 光生; 土屋 晴文; 北谷 文人; 原田 秀郎; Heyse, J.*; Kopecky, S.*; Mondelaers, W.*; Paradela, C.*; Schillebeeckx, P.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 837, p.153 - 160, 2016/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.46(Instruments & Instrumentation)Neutron Resonance Densitometry (NRD) has been proposed as a non-destructive analytical method for quantifying Special Nuclear Material (SNM) in the rock- and particle-like debris that is to be removed from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. The method is based on Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Neutron Resonance Capture Analysis combined with Prompt Gamma Ray Analysis (NRCA/PGA). Although quantification of SNM will predominantly rely on NRTA, this will be hampered by the presence of strong neutron-absorbing matrix materials, in particular B. Results obtained with NRCA/PGA are used to improve the interpretation of NRTA data. Prompt -rays originating from the B(n, 
) reaction are used to assess the amount of B. The 478 keV -rays from B, however, need to be measured under a high-radiation environment, especially from 
Cs. In order to meet this requirement, we have developed a well-shaped -ray spectrometer consisting of a cylindrical and four rectangular cuboid LaBr scintillators, and a fast data acquisition system.
線分析法開発藤 暢輔; 海老原 充*; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎
放射化学, (33), p.1 - 9, 2016/03
中性子即発線分析(PGA)は、中性子捕獲反応に伴って放出される即発線により元素分析を行う方法で、迅速に多元素を非破壊分析できるという特長がある。そのため、宇宙化学・環境・考古学・材料など幅広い分野で用いられ、多くの研究に貢献している。PGAはこれまでに同時計数法や反同時計数法によって検出限界や峻別性能の改良がおこなわれてきたが、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)における大強度パルス中性子ビームによって、飛行時間法を用いた即発線分析(TOF-PGA)の利用が可能となった。本稿では同時計数法による即発線分析(MPGA)のほか、MLFに設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)の概要と本装置によって可能となるTOF-PGAについて解説する。
-ray spectroscopy藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 長 明彦; 木村 敦; 後藤 淳*; 初川 雄一
Applied Radiation and Isotopes, 64(7), p.751 - 754, 2006/07
被引用回数：9 パーセンタイル：53.28(Chemistry, Inorganic & Nuclear)原子核科学研究グループでは核物理手法の応用研究として、高感度元素定量法開発研究を実施している。JRR-3Mのc-2ビームラインにおいて、多重線検出法を即発線分析に適用した多重即発線分析の開発を行った。この手法を用いることにより食品等における主要妨害元素である水素の影響が低減されることを見いだした。食品中のカドミウムはコーデックス委員会食品添加物・汚染物質部会やFAO, WHOにおいて国際的なカドミウム基準値の検討が行われている。基準値原案として提案されているカドミウム濃度は
と極微量であり対象となる食品数が多いため、迅速かつ高感度な測定法の開発が望まれている。多重即発線分析によるカドミウム分析は食品中の水素の影響をほとんど受けないために高感度で行える。現在の検出器を高度化し高効率な検出器(効率10%)を用いて行うことにより、カドミウムの分析が1試料あたり10分程度で行えると見積もられた。また、GEANT4によって高効率検出器を用いた場合のシミュレーションを行った結果、実験によって見積もられた結果とほぼ同じ結果が得られた。
-ray analysis藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 長 明彦; 木村 敦; 後藤 淳; 海老原 充*
AIP Conference Proceedings 769, p.1666 - 1669, 2005/05
多くの原子核は、中性子捕獲反応において2つ以上の即発線を同時に放出する。文科省公募型特会事業においては、中性子捕獲反応によって発生する即発線を測定することにより中性子捕獲反応断面積測定を行うことを計画している。同時に放出される線を2つ以上の線検出器を用いて測定を行い、得られた事象ごとに2つのエネルギー軸を持つ2次元スペクトル上に加算する。2次元スペクトルを解析することによって、従来の1次元法に比べて高精度の断面積データ取得が可能になる。この解析においては、即発線のエネルギーだけでなく、励起準位構造核データも必要とする。しかし、一般的にエネルギーのデータに比べてこれらの核データは乏しいため、その整備は重要である。JRR-3Mの冷中性子ビームラインを用いた核データ実験についての報告を行う。
海老根 守澄; 片桐 政樹; 美留町 厚; 松林 政仁; 坂佐井 馨; 佐藤 節夫*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.429 - 432, 2004/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.25(Instruments & Instrumentation)中性子散乱実験及びラジオグラフィーのために、シンチレータと波長シフトファイバを用いた中性子イメージ検出器を開発した。特に、高精度な中性子イメージ検出にはデータ収集システムに多チャンネルの信号処理が必要であるため、FPGAs(Field Programmable Gate Array)を用いて信号処理システムを開発した。イメージ信号処理においては64
64チャンネルイメージを扱うことを可能とするとともに、中性子入射位置の決定精度を上げるための機能を装備した。
正岡 聖; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦
JAERI-Research 2003-012, 14 Pages, 2003/06
JAERI-Research-2003-012.pdf:1.58MB
大強度陽子加速器施設での中性子散乱実験用の高速・高効率・高位置分解能の2次元中性子検出器として、マイクロストリップガスチェンバー(Micro-strip Gas Chamber: MSGC)の開発を行っている。今回FPGA(Field-Programmable Gate Array)を搭載したエンコードボードを開発した。FPGAは、そのロジックをプログラミングすることによって、MSGCからの信号をデジタル処理することができ、プロトンとトリトンが形成するトラックの情報を読み出すことができる。したがって、我々は、一連のデータ処理システムを使って近似的にトラックの中点を中性子核反応位置として表示する方法で位置情報を得ることができる。実際の中性子照射実験を想定してシミュレーションを行った結果、現在のデータ処理システムで1.6mm以下の位置分解能が得られることがわかった。
柴田 靖*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 阿久津 博義*; 安田 貢*; 中井 啓一*; 能勢 忠男*; 山本 和喜; 熊田 博明; 堀 直彦; et al.
Proceedings of 9th International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, p.145 - 146, 2000/10
中性子捕捉療法BNCTでは血中ボロン濃度と中性子線量によって照射線量が決まる。われわれは初回手術前にボロン化合物であるBSHを少量静注し、手術前中後に採決し血中、腫瘍中ボロン濃度を測定し、これより照射中のボロン濃度の予測を試みた。過去5年間に日本原子力研究所にてBNCTを行った症例は7例で、男性2例、女性5例、年齢は20から66才である。5症例で初回手術前にBSH 1g静注を行い、手術前中後に採決した。BNCT前12時間にBSH 100mg/kg静注し照射前後に採決した。ボロン濃度の測定はPrompt gamma ray analysis及びICP-AESで行った。すべての症例で典型的な2相性薬物動態を示した。血中濃度の個人差は少ないことが確認された。事前にボロン投与量が低投与量のスタディから予測することができる。
-ray analysis device at JRR-4堀 直彦; 山本 哲哉*; 松村 明*; 鳥居 義也; 山本 和喜; 岸 敏明; 高田 準太郎*
Proceedings of 9th International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, p.263 - 264, 2000/10
BNCTの線量を評価するためには、熱中性子束の測定と同様に、血液中のボロン濃度を測定することが重要である。化学的分析手法では短い時間の中で血液中のボロン濃度(30ppm程度)を高い精度で測定することは困難であるが、即発線分析装置を用いれば短い時間の中で高い精度のボロン濃度測定を行うことができる。JRR-4は水平実験孔を持たないプール型研究炉であるが、スーパーミラーを垂直に配置したことにより、プール上面で必要な中性子量を得ることができた。そこでJRR-4に即発線分析装置を整備し、ボロン濃度を測定できるようにした。このため、JRR-4における最初のBNCTを順調に行うことができた。
海江田 圭右
放射線と産業, (81), p.42 - 45, 1999/00
JRR-4は、濃縮度低減化計画のもとに、高濃縮ウランから低濃縮ウランに変更したシリサイド燃料で炉心を構成するとともに、施設の安全強化、利用設備の新設・改造工事を行って、新しいJRR-4に生まれ変わった。低濃縮化にあたっては、燃料の寸法・形状は変更せず、ウラン燃料のみを現在のUAlからU
Si
に変えるものである。施設の安全強化として、原子炉建家の耐震補強、屋根の更新、燃料モニターの設置、非常用排気設備の新設、計測制御系統設備の全面的更新等を行った。利用設備については、悪性脳腫瘍のためのBNCT照射設備の新設、即発線分析装置の新設、短半減期(1分程度)核種分析用に気送管装置の改造、大口径(約直径15cm)シリコン照射のための照射孔の改造等を行った。
海老根 守澄
NIFS-MEMO-26, p.99 - 102, 1998/03
設計者が開発現場で任意にプログラム可能なASICとしてFPGAの普及が著しい。これは従来のPLDとGAの利点を合わせたもので、PLDは開発期間が短く、手軽にセミカスタムICを開発できる反面、小規模でゲート利用率が低いという欠点がある。GAは高集積で設計の自由度は高いが、開発期間が長く、初期コストが高い欠点を持っていた。これに対してFPGAは、内部のロジックセルを組み合わせていくことで任意の論理回路を実現できることから、柔軟性が高く、高集積なセミカスタムICの開発が可能となった。当課でもこの技術を積極的に導入し、モジュールの設計・開発に利用している。技術研究会では、実際のFPGAを使用して製作したプリセットカウンタ及びタイミングボード等を例に、開発手法や留意点など、実体験に基づいて報告する。
米澤 仲四郎; 松江 秀明; 澤幡 浩之*; 黒沢 達也*; 星 三千男; 伊藤 泰男*
Cancer Neutron Capture Therapy, 0, p.221 - 225, 1996/00
高分析感度、低線バックグラウンドの中性子誘起即発線分析(PGA)装置をJRR-3M冷および熱中性子ビームガイドに設置した。本装置を用いたPGAにより、BNCT法による脳腫瘍の治療の際、血液、尿、腫瘍中のBの定量を行った。約1gの試料をFEPバイアルにとり、冷中性子又は、熱中性子ビームガイドで500~1000秒間即発線スペクトルを測定した。B 478keV、H 2224keV 線のピーク面積の比から試料中のBを定量した。本法は、JRR-2を用いたBNCT法による脳腫瘍の治療際の実際の分析に応用されており、本法のBの定量値により、中性子照射量が決められている。
線分析法米澤 仲四郎; 伊藤 泰男*
Isotope News, 0(12), p.2 - 7, 1994/00
冷中性子ビームを使用した中性子即発線分析法(PGA)の特徴と最近の動向について解説した。PGAの中性子源として冷中性子ガイドビームの使用により、PGAの欠点とされていた低分析感度の問題が克服されることが明らかになり、現在世界各地でその研究が行われている。原研JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームポートに設置された即発線分析装置の概要と特性を紹介するとともに、冷中性子ビームにおける元素の検出限界と中性子放射化分析(NAA)による検出感度との比較を行った。さらに、冷中性子PGAの応用例として、1)Bの分析、2)H、B、Si、P、S、Cd、Hg等を含む多元素分析、3)H及び希土類元素の分析、4)Bの化学形態分析等を紹介した。最後に、NAA、ICP質量分析及び発光分光分析等他の元素分析法と組み合わせた分析、並びに微小中性子ビームによる元素のマッピング等についても展望した。
線分析米澤 仲四郎
波紋, 3(2), p.5 - 16, 1993/05
原子炉中性子を用いた即発線分析(PGA)の解説を行った。PGAの原理及び特徴について記述した後、分析化学的に研究例の多い実験装置を炉内型、ビーム型及びガイドビーム型に分類し、比較を行った。JRR-3M冷及び熱中性子ビームガイドに設置した即発線分析装置の概要及び特性について記述した後、現在行なわれているホウ素分析、酸化カリウム中のSm,Gd,Eu,Dyの分析、材料中のHの分析、環境試料分析等の応用研究例を紹介した。さらに、集束ミラーやファイバー等により微小に絞った中性子ビームを使用した元素の分布分析の可能性等についても解説を行った。
末岡 通治; 川俣 陽一; 松川 誠
no journal, ,
JT-60SAタイミングシステム(以下「TS」と称す)は、電源、加熱、計測装置などのサブシステムが動作するために必要なトリガー信号や基準クロックを配信すると共に、JT-60SA放電シーケンス制御の時間基準を発信し、各サブシステム間の同期を図るシステムである。本TSは、CAMACモジュール群で構成していた旧TSを廃止し、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)を用いた大規模集積回路を搭載する。本発表では、平成18年度に製作した試作版TSの経験を踏まえ、JT-60SAでの正式運用に向けて設計・製作が進んでいる改良版TSについて報告する。
瀬川 麻里子
no journal, ,
中性子即発ガンマ線分析(PGA)と中性子共鳴捕獲分析(NRCA)は共に非破壊分析法であり、PGAはガンマ線のエネルギーを利用し、NRCAは中性子共鳴エネルギーを利用して元素分析を行う。これらを同時に適用する技術はこれまで存在しなかったが、J-PARC MLFに設置されたANNRIでは、高強度パルス中性子ビームと大立体角Ge検出器システムを用いることで、PGAとNRCAに加え、両者を組み合わせた分析(TOF-PGA)が可能である。TOF-PGAは、ガンマ線と中性子共鳴のエネルギーを同時に用いることができるため、優れた峻別性能をもち、容易に核種を同定することができる。そのため、複雑な組成を持つ試料の分析を行う際に威力を発揮する。この結果、ANNRIは原子力、宇宙化学、環境、考古学、最先端材料など幅広い分野の研究開発に利用されている。本講演では、PGA並びにTOF-PGAの原理、特長、適用事例、ANNRIの高度化開発について、ハード・ソフト両面から紹介する。
前田 亮; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 遠藤 駿典; 中村 詔司; 木村 敦
no journal, ,
即発線分析(PGA)では中性子を試料に照射し測定対象核種を励起させ、脱励起の際に発生する線を測定することで試料中の核種を定量する。J-PARC BL04 ANNRIでは入射中性子として冷中性子から熱外中性子までのエネルギーを用いたPGAが可能で、さらに飛行時間法(TOF)を利用して入射中性子エネルギーを測定しながらPGAを行うTOF-PGAを実施することができる。その特長として、熱中性子以外の中性子も利用することで、高い検出効率や難測定核種に対する優れた弁別性能を実現している。PGAは正確度の高い非破壊分析手法だが、熱中性子以外の中性子を利用して散乱断面積の大きな核種を含む試料を測定すると正確度が低下する。これは散乱により中性子のエネルギーが変化し、測定感度(線計数/標的核種量)が変わるためで、同じ標的核種量であっても得られる線計数が異なることになり不確かさが増加する。測定感度は試料の散乱物質の密度によって30%以上変化するため、一般的に数%の不確かさで測定可能なPGAにおいてその影響は非常に大きい。本研究では、これまでにシミュレーションを用いて開発した密度の影響の補正法をTOF-PGA実験で得られた結果に適用し、その有効性を実験的に評価した。
前田 亮; 常山 正幸*; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 中村 詔司; 木村 敦
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)に設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)では、冷中性子から熱外中性子までの広いエネルギー領域の中性子を利用した即発線分析(PGA)が可能である。また、ANNRIではパルス中性子ビームを利用した飛行時間法(TOF)とPGAを組み合わせることで峻別性能を向上させたTOF-PGAを利用することができる。TOF-PGA測定では試料中に中性子散乱断面積が大きい水素などが含まれていると、水素だけでなくその他の元素でも測定不確かさが増加する。そこで本研究ではその補正法開発のために冷中性子から熱外中性子までを利用したTOF-PGA測定に対する水素密度の影響をシミュレーションにより評価した。
前田 亮; 常山 正幸*; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 中村 詔司; 木村 敦
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設BL04に設置されている中性子核反応測定装置(ANNRI)では、熱外から冷中性子の中性子を用いたPGA測定が可能であるうえ、パルス中性子ビームを利用した飛行時間測定を行うことにより、イベント毎に中性子のエネルギーを特定することができる。PGA測定では試料に水素が含まれている場合、水素だけでなく水素以外の元素の測定感度にも影響し測定精度が悪化してしまう。Mackey等は熱中性子を用いたPGA測定の場合、球形の試料を使用することで測定感度の変化を除去できると報告した。本研究ではANNRIでの熱外から冷中性子を用いたPGA測定(TOF-PGA測定)において、水素が測定感度に与える影響を確かめるため球形と板状の試料を用いて測定を行った。球形試料の評価結果では、熱中性子のエネルギーである25meVでは感度は余り変化せず、5meVでは試料が大きくなるほど感度が下がり、1eVでは感度が上昇した。これは散乱時の中性子のエネルギー変化を反映しているものと考えられる。本発表では板状試料の評価結果、モンテカルロシミュレーションとの比較により得られる熱中性子散乱則S(
, 
)の影響、及び感度変化の補正についても報告する。
西山 幸一; 高橋 博樹; 榊 泰直; 成田 隆宏; 小島 敏行*; Knaster, J.*; Marqueta, A.*
no journal, ,
核融合炉材料の健全性評価のため、14MeVの中性子を生成照射する国際核融合材料照射施設(IFMIF)の開発が進められている。IFMIFの工学実証のため六ヶ所村に導入される、リニアIFMIFプロトタイプ加速器(LIPAc)は9MeV, 125mA, 1.125MWのCW重陽子ビームを生成する。LIPAc機器保護システム(MPS)は、異常なビームやその他の危険から構成機器を保護する重要なインターロックシステムで高速な信号処理が求められる。LIPAc MPSでは高速処理機能をFPGAを用いることにより実現している。本発表ではLIPAc MPSを通じて加速器制御システムでのFPGA技術の適用とその応用について記載する。
