液体シンチレータ中の放射性重炭素除去のための開発研究

液体闪烁体中放射性重碳去除的进展研究

• 批准号: 18654039
• 负责人: 白井 淳平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654039/
• 关键词: 素粒子実験; ニュートリノ; 太陽物理学; 液体シンチレータ

液体シンチレータ中の^<14>C測定:カムランドの実験データを使いエネルギースペクトルを解析した結果、カムランド液体シンチレーター中の^<14>Cの量が^<14>C/^<12>C比で10^<-18>のレベルであることがわかった。また発光剤に含まれる^<14>Cについて東大原子力研究総合センターの加速器質量分析計(AMS)を使って調べたところ、^<14>C/^<12>C比が10^<-16>であったが、液体シンチレータ中の発光剤は重量比で500分の1なので、^<14>Cの大部分は液体成分からくることが判明した。^<14>Cは環境中に10^<-12>レベルの^<14>C/^<12>C比で広く存在し、AMSによる^<14>C/^<12>Cの感度は測定過程での環境からの汚染で決まると考えられている。液体成分の^<14>C/^<12>Cの測定には少なくとも10^<-18>の超高感度が必要なため、測定環境の清浄度の大幅な改善が今後の課題であることがわかった。蒸留試験:^<14>Cの除去においても周囲からの^<14>Cの侵入をいかに防ぐかが鍵である。現有の蒸留試験装置ではこれを満たす気密性を得るのは困難なため、カムランド実験室で建設中の蒸留純化装置を使い、純化前後の発光剤中の^<14>Cを調べることを計画した。しかしながら建設終了後の装置の調整と定常運転に多くの時間がかかり、合わせて蒸留後のサンプル取り出しに必要な環境整備ができなかった。その他の考察:現在行われているウラン濃縮法は巨大な装置と電力が必要であり、そのまま^<14>C分離に適用するのは現実的でない。同位体元素での原子核の質量の違いによる軌道電子のエネルギー準位_の違いを利用できれば、電磁波を用いてイオン化分離できる可能性がある。炭素では準位の違いは10^<-5>程度と考えられる。しかし実際は^<14>Cは多原子分子中に埋もれているため、多数の構成電子によるエネルギー準位は単原子に比べはるかに複雑であり、この見極めが今後の課題と考えられる。

液体闪烁体中^ 14 C的测量：作为使用来自KamLAND的实验数据分析能谱的结果，KamLAND液体闪烁体中^ 14 C的量通过比率^ 14 C/确定^<12>C。原来是10级^<-18>。另外，当我们使用东京大学原子能研究中心的加速器质谱仪（AMS）对发光剂中所含的^<14>C进行研究时，我们发现^<14>C/^<12 >C比率为10^<-16 >然而，由于液体闪烁体中的发光剂是重量比的1/500，因此发现大部分^ 14 C来自液体组分。 ^<14>C以10^<-12>水平的^<14>C/^<12>C比率广泛存在于环境中，且^<14>C/^<12>C的灵敏度为AMS被认为是由测量过程中的环境污染决定的。由于测量液体成分的^14C/^12C需要至少10^-18的超高灵敏度，因此我理解未来的挑战是显着提高测量环境的清洁度。蒸馏试验：去除^<14>C的关键是如何防止周围环境中^<14>C的侵入。由于使用现有的蒸馏测试设备难以达到满足此要求的气密性，因此我们计划使用卡姆兰实验室目前正在建设的蒸馏纯化设备来研究纯化前后的发光剂中的^ 14 C。但施工完成后，需要花费大量时间来调整设备并定期运行，并且无法准备好蒸馏后取出样品所需的环境。其他考虑：目前使用的铀浓缩方法需要巨大的设备和动力，将其直接应用于^<14>C分离是不现实的。如果可以利用由于同位素元素中原子核的质量差异而导致的轨道电子的能级差异，则可以使用电磁波进行电离分离。在碳中，水平差被认为是大约10^<-5>。然而，实际上，由于^ 14 C埋藏在多原子分子中，因此由于大量组成电子而导致的能级比单个原子中复杂得多，并且确定这一点将是未来的挑战。

项目成果

Search for Invisible Decay of Neutrinos with KamLAND(カムランドでの中性子の消滅崩壞の探索)

使用 KamLAND 寻找中微子的隐形衰变

• 发表时间: 2006
• 期刊: フィシカルレビューレタース 96
• 作者: 納谷信;井関裕靖;近藤剛史;納谷信;納谷 信;日井淳平(共著)
• 通讯作者: 日井淳平(共著)