素粒子技術の応用(2021年12月調査)

発刊日
2022/04/15
体裁
B5 / 53頁
資料コード
R64200102
PDFサイズ
14.9MB
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調査資料詳細データ

調査概要
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本調査レポートは、定期刊行物 Yano E plus 2022年1月号 に掲載されたものです。

リサーチ内容

~基礎研究は長時間を要する。しかし、解明された基本原理は既存
 技術の限界を打破し、画期的な製品につながる可能性を秘めている~
 
1.基礎学問とその応用
2.素粒子と素粒子技術
  【表1.素粒子の役割と分類】
3.素粒子技術の応用分野
  3-1.計測分野
  3-2.エネルギー分野
  3-3.医療分野
4.素粒子技術の応用に関する市場規模
  【図・表1.素粒子技術の応用に関する国内およびWW市場規模推移と予測
  (金額:2020-2025年予測)】
  【図・表2.素粒子技術の応用に関する需要分野別WW市場規模推移と予測
  (金額:2020-2025年予測)】
5.素粒子技術の応用に関連する企業・研究機関の取組動向
  5-1.大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構(KEK)(1)
    (1)超伝導加速空洞技術を用いたcERLによる医療用RI製造実験
    ①99Moの国内供給体制の確立を目指して
    ②cERL
    【図1. cERLの超伝導加速空洞クライオモジュールの外観】
    【図2.cERL加速器周回部(手前)から臨んだ照射ビームライン(中央)】
    【図3.ターゲット照射部】
    ③超伝導加速空洞を用いた電子加速器による99mTc╱99Mo製造試験
    【図4.光核反応による放射化】
    【図5.光子飛程と光核反応断面積】
    【図6.放射能空間分布】
    ④実験結果
    【図7.照射実験の結果。
    Moターゲットの深さ1cm地点(収量最大部分)で生成された核種】
  5-2.大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構(KEK)(2)
    (1)ミュオン加速の実現
    【図8.J-PARC MLFのビームライン】
    【図9.ミュオンリニアックの模式図】
    (2)ミュオンg-2/EDMの精密測定
    【図10.J-PARCにおけるg-2/EDMの精密測定の模式図】
    (3)透過型ミュオン顕微鏡
    (4)ミュオン散乱法による高解像度イメージング
  5-3.学校法人 中部大学
    (1)ミュオン核融合の原理
    ①ミュオン核融合の原理
    【図11.μCFサイクルの模式図】
    【図12.ミュオン非平衡プラズマ核融合の新理論】
    ②ミュオン核融合炉の新しいアイデア
    【図13.磁場も慣性力も使わない核融合領域の保持概念の創出~
    世界初のラムジェット(ラム圧)利用による
    制御ミュオン核融合装置概念図】
    【図14.衝撃波により高密度室温ガス領域を保持・定常・安定な核融合】
    【図15.ミュオン非平衡プラズマ核融合中性子源システムの模式図】
    【図16.核融合中性子源によるLLFP、MAの短寿命化プラント概念図】
    ③ミュオン核融合実現の可能性
    【図17.最近の研究進展】
  5-4.国立大学法人 東京大学
    (1)ミュオグラフィとは
    (2)可視化技術「ミュオグラフィ」を用いて
    構造物内部を透視画像化するシステムの共同開発
    【図18.(左)測定対象 (右)ミュオグラフィによる測定結果】
    (3)ミュオグラフィの海への展開
    【図19.TS-HKMSDDを構成するミュオグラフィセンサーモジュールの外観】
    【図20.東京湾アクアラインの地上部の外観(上)と、
    東京湾アクアラインの全体像のなかで設置された
    TS-HKMSDDの位置(Muと記された部分)(下)】
    【図21.TS-HKMSDDによる潮位測定結果(観測点:千葉)青線(上)は
    TS-HKMSDDにより測定された潮位、赤線(下)は海上保安庁による検潮結果】
    【図22.TS-HKMSDDによる潮位変動の時空間イメージ、
    カラースケールは潮位を示しており、緑が低く、
    黄から赤にいくに従って高くなる】
  5-5.大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学(1)
    (1)磁気スキルミオンで新たな構造を実現
    【図23.磁気スキルミオンのスピン構造。矢印はスピンの向きを示す】
    【図24.スメクティック液晶の模式図】
    【図25.スキルミオン液晶のローレンツ電子顕微鏡像】
    (2)ドメインウォール・スキルミオンの観測に成功
    【図26.磁性体中の磁気構造】
    【図27.磁束密度分布を示すローレンツ電子顕微鏡像】
  5-6.国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学(2)
    (1)放射線照射による水の発光現象の発見
    【図28.チェレンコフ光閾値以下のエネルギーの放射線の光計測】
    (2)発光イメージングを用いてミュオンビームの分布計測に成功
    【図29.ミュオンによる線量画像と発光画像のシミュレーションデータ】
    【図30.ミュオンビームイメージング法の模式図。(左)側面図、(右)正面図】
    【図31.正のミュオンビームを水に照射しながら高感度CCDカメラで撮像した
    ミュオン崩壊陽電子のチェレンコフ光画像】
    【図32.正のミュオンビームをプラスチックシンチレーターに
    照射しながら高感度 CCDカメラを用いて撮像した崩壊前の
    ミュオン発光画像】
  5-7.国立大学法人 北海道大学
    (1)中性子科学の発展と北海道大学の加速器施設
    【図33.HUNSの半世紀にわたる実績】
    【図34.北海道大学の現在の加速器(HUNS2)のビームライン配置】
    【図35.(左)電子線形加速器(電子LINAC)、
    (右)電子ビーム誘導部&中性子発生源】
    (2)中性子イメージング法
    【図36.中性子透過法の原理を示した模式図】
    【図37.パルス中性子イメージング法】
    (3)中性子共鳴吸収を利用した物体内部温度イメージング
    【図38.中性子共鳴吸収を利用した物体内部温度イメージング】
    (4)宇宙線ソフトエラー防止
    【図39.宇宙線によるソフトエラー】
  5-8.国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構(QST)
    (1)放射線によるがん治療と重粒子線治療
    【図40.がん治療に用いられる放射線の種類】
    【図41.X線治療と重粒子線(炭素線)治療の線量分布の違い】
    (2)重粒子線治療の原理
    【図42.重粒子線がん治療の原理を示した模式図】
    【図43.世界初の重粒子線がん治療装置HIMACの外観模式図】
    【図44.重粒子線治療装置の治療室(左)と回転ガントリー(右)】
    【図45.3次元スキャニング照射装置】
    (3)重粒子線治療の実績
    【図46.重粒子線がん治療HIMACにおける治療実績】
    (4)第5世代重粒子線治療装置「量子メス」
    【図47.次世代の小型炭素線治療装置:量子メス】
    【図48.レーザー駆動イオン加速方式の模式図】
6.素粒子技術の応用に関する将来展望

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