中性子科学研究所
中性子科学研究所（NSL）はミシガン大学ノースキャンパス内にあり、様々な中性子源、ガンマ線源、そして幅広い放射線検出装置を備えています。この研究所はミシガン大学（UM）の原子力工学・放射線科学（NERS）部門の重要な一部であり、応用核科学グループによって運営されています。この研究所は2017年に改修され、新型DT中性子発生装置（Thermo Fisher Scientific、モデルP211）を様々なオープンビーム構成で使用できるようにしました。NSLは、基礎研究、核セキュリティ・核不拡散、その他の実験ニーズに対応するために、高忠実度の単色および広エネルギー中性子源へのアクセスを容易にしています。
歴史
NERS部門は以前、フェニックス記念研究所のフォード原子炉を管理・使用していました。この原子炉は、教育および実験用の中性子源を提供していました。2003年にフォード原子炉は閉鎖され、廃止措置が開始されました。教育および研究用途には依然として中性子源が必要でした。2004年、NERS部門はDD中性子発生装置（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、モデルMP320、2.45MeV、発生率10 6 n/s）を購入しました。
中性子源専用の施設を設けることも決定され、2006 年にサーモエレクトロン社 (米国) 製の D711 DT 中性子発生器の部品が初めて当部門に納入されました。この発生器は、原子核放射化研究に有用な中性子束、14.1 MeV で最大 2x10 10 n/s を生成できると評価されています。D711 中性子発生器の最終的な設置と運用は 2007 年に開始されました。中性子発生器の元のハウジングは、プレハブのコンクリート製の「洞窟」で構成されていました。洞窟は長さ約 3 m、幅約 1.5 m で、2 面に窓がありました。壁の厚さは約 35 cm でした。洞窟と周囲の部屋をシミュレートすることで、洞窟の内側と外側に 2.5 cm のポリエチレン ライニングを追加すると、中性子の熱化に役立つことが判明しました。さらに、洞窟全体を囲むように、厚さ60cmのコンクリートブロックの壁が築かれました。床面からの散乱を低減するため、床面にも厚さ5cmのポリエチレンが敷かれました。これにより、洞窟表面の平均線量は10mRem/hr未満に低減しました。線源に最も近い地点には依然として「ホットスポット」が存在しましたが、50mRem/hr未満で、100mRem/hrの規制値をはるかに下回っていました。
2017年、D711中性子発生器は廃止され、新しいDT中性子発生器（Thermo Fisher Scientific、モデルP211、100 Hzで最大10 8 n/sを生成）が導入されました。これは、構造壁や遮蔽壁、床から離れたオープンスペースでユニットを運用することで、ほぼ単エネルギースペクトルのパルス中性子源を提供することを目的としていました。NSLは、実験室周辺の線量率が許容限度内に収まるように再設計および改修されました。改修されたNSLは、ミシガン大学の教職員および学生が単エネルギー（DD/DT）および広エネルギー（252 Cf）中性子源の両方に簡単にアクセスできる環境を提供します。この実験室には、さまざまな放射性同位体ガンマ線源、検出器、および支援的な核計測機器も収容されています。
P211 DT中性子発生器
サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のP211 DT中性子発生器は、3 H(d,n) 4 He核融合反応を利用して14.1 MeVの中性子を生成します。重陽子ビームは約80 keVまで加速され、発生器アセンブリ内のトリチウム含浸ターゲットに照射されます。発生器は円筒形で、定格出力は10 8 n/sです。個々のパルスには10 6個の中性子が含まれ、単発から100 Hzまでの様々な繰り返し周波数で発生可能です。さらに、P211発生器は、パルスとパルスの間に中性子が発生しないように設計されています。
規制限度
ミシガン州コミュニティ保健局(MDCH) は、NSL の設計が準拠しなければならない規制機関です。MDCH は、線源が最大放射線出力で動作している間、クラス AA 施設の一般人の被ばくを、アクセス可能な外部表面ポイントから 5 cm で測定して 2 mrem/h 未満に制限しています。したがって、実験室は、DT 発生器が動作している状態で (実験室で最も強力な線源であるため)、実験エリアの外側のどのポイントでも線量率が 2 mrem/h 未満になるように設計されています。コンクリートの壁は、国立放射線防護測定委員会報告書 No. 144「粒子加速器施設の放射線防護」のガイダンスおよび MCNP シミュレーションに従って、3 フィートの厚さに作られています。壁の高さは、DT 発生器のさまざまな高さで実験できるように 11 フィートに作られています。実験室の改修と安全インターロックの設置後、P211 DT発生装置は2017年11月28日に初稼働しました。線量率は実験室壁の外で測定され、許容限度である2ミリレム/時を下回っていました。この日、NSLはミシガン大学放射線安全サービスによって運転が承認されました。
外部リンク
