背景事象の劇的な削減とコスト圧縮を同時に実現する原子炉ニュートリノ観測技術の確立

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究ではニュートリノを用いた原子炉監視技術の構築に向けて原子炉由来の反電子ニュートリノ測定器の高精度化に取り組んでいる。高精度化の手法として検出器の有感領域を2cm程度の立方体に細分化し、環境放射線と反電子ニュートリノの反応を効率的な選別の実現を目指している。本年度は2cm角のプラスチックシンチレータキューブを製作し、4 x 4 x 4個を積層した検出器のプロトタイプを製作した。信号読み出しとして波長変換ファイバーをキューブ間に沿って3方向に通して、各方向から小型半導体光検出器MPPCを用いてシンチレーション光の測定を行う機構を作成し、その原理検証を行った。3方向に取り付けたMPPCの信号同期に成功し、反応位置の3次元座標が再構成可能であることを確認した。一方で3方向から波長変換ファイバーを通す方法は大型化が困難であることも判明し、セル構造を立方体から六角柱型に変更することでファイバーを平面方向のみに集約する構造に変更することとした。並行して原子炉ニュートリノ観測サイトとして検討している茨城県東海村・JAEA所管の研究用原子炉JRR-3にて環境放射線量の測定を行った。測定はNaI検出検出器、He-3検出器を用いてそれぞれ環境ガンマ線のエネルギースペクトルと熱中性子の信号レートを測定した。ニュートリノ測定器が設置可能な地点2か所で測定を行ったところ、γ線量が予想よりも2桁程度高く、原因として鉄などの原子核による熱中性子の捕獲反応で生じたγ線であると推定できた。測定の知見を活かして放射線シールドの開発を進め、さらなる実証試験を行う。