新原理の中性子検出器で拓く大強度ビーム加速器施設の放射線安全

本研究は、高エネルギー・大強度加速器を安全に運用するために必要な、これまで広く使用されてきた検出器とは異なる測定原理で中性子のエネルギースペクトルを測定する検出器を開発し性能評価を行うことで、高エネルギー・大強度放射線のエネルギー測定手法を確立することを目指してる。高エネルギー・大強度加速器施設を安全に運用するためには、厚い遮へいを通過した後の中性子エネルギースペクトルを測定し、放射線の発生源に対する遮へいが想定通りに行われているかを検証することが必要である。大強度加速器に起因する放射線場を測定するためには、高線量場において正常に動作し、主な放射線成分であるガンマ線と中性子を精度良く弁別する能力が必要となる。中性子のエネルギー測定のためには、従来、液体シンチレータを用いた検出器や、ボナー球検出器の単色中性子に対する応答を用い、測定した検出器出力をアンフォールドする事で測定した中性子のエネルギースペクトルを求める手法が主に用いられてきた。本研究では、測定システムとは動作原理が異なる、物質量の大きな無機結晶シンチレータを母材とする新しい中性子検出器を開発し、その性能を評価し、大強度陽子加速器施設にて実運用を行う研究である。令和4年度は、試作する検出器に使用する無機結晶シンチレータの基本的な性能を評価し、宇宙線に含まれるミュオンなどを用いて検出器の応答を測定することを計画していたが、次に述べる理由によりそこまで到達できなかった。

本研究は、高エネルギー・大強度加速器を安全に運用するために必要な、これまで広く使用されてきた検出器とは異なる測定原理で中性子のエネルギースペクトルを測定する検出器を開発し性能評価を行うことで、高エネルギー・大強度放射線のエネルギー測定手法を確立することを目指してる。高エネルギー・大強度加速器施設を安全に運用するためには、厚い遮へいを通過した後の中性子エネルギースペクトルを測定し、放射線の発生源に対する遮へいが想定通りに行われているかを検証することが必要である。大強度加速器に起因する放射線場を測定するためには、高線量場において正常に動作し、主な放射線成分であるガンマ線と中性子を精度良く弁別する能力が必要となる。中性子のエネルギー測定のためには、従来、液体シンチレータを用いた検出器や、ボナー球検出器の単色中性子に対する応答を用い、測定した検出器出力をアンフォールドする事で測定した中性子のエネルギースペクトルを求める手法が主に用いられてきた。本研究では、測定システムとは動作原理が異なる、物質量の大きな無機結晶シンチレータを母材とする新しい中性子検出器を開発し、その性能を評価し、大強度陽子加速器施設にて実運用を行う研究である。令和4年度は、試作する検出器に使用する無機結晶シンチレータの基本的な性能を評価し、宇宙線に含まれるミュオンなどを用いて検出器の応答を測定することを計画していたが、次に述べる理由によりそこまで到達できなかった。