世界初、指先サイズの中性子線源で実現!卓上型の非破壊同位体分析装置~核物質同位体をその場で識別へ~

2026-01-29 日本原子力研究開発機構

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、指先サイズの中性子線源(^252Cf)を用いて、核物質の同位体組成をその場で非破壊識別できる世界初の卓上型NRTA(中性子共鳴透過分析)装置を開発した。従来NRTAは大型加速器などで中性子発生時刻を揃える必要があり、現場導入が難しかった。本装置は^252Cfが中性子と同時に放出するガンマ線をスタート信号として検出することで、ランダム発生でも中性子飛行時間を測定しエネルギーを決定できる。遮蔽や配置を最適化し、幅約130cmの卓上サイズを実現。模擬試料(Cd、In)測定では透過スペクトルに共鳴由来の“へこみ”を明瞭に観測し、同位体識別を実証した。今後は小型試料や実核物質での検証、精度向上と対象拡大を進め、核燃料計量管理・国際査察・港湾監視など核セキュリティ強化に加え、考古学や宇宙探査試料分析への展開も期待される。

世界初、指先サイズの中性子線源で実現!卓上型の非破壊同位体分析装置~核物質同位体をその場で識別へ~
図1 従来型NRTA装置(左)と開発した卓上型NRTA装置(右)

<関連情報>

核物質検出用卓上型中性子共鳴透過分析システムのプロトタイプのパイロットフルスケールデモンストレーション Pilot full-scale demonstration of a prototype table-top neutron resonance transmission analysis system for nuclear material detection

Cebastien Joel GUEMBOU SHOUOP & Harufumi TSUCHIYA
Communications Engineering  Published:23 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44172-025-00564-6

Abstract

Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) is a highly sensitive, non-destructive technique for nuclear material characterisation, but its application has been limited by its reliance on large, fixed, and costly installations. Here, we present a compact mobile NRTA system utilising a small 252Cf spontaneous neutron source, designated as a prototype “table-top NRTA system”, to analyse nuclear materials, offering a mobile and cost-effective alternative to accelerators or deuterium-tritium generators. The pilot system, measuring 130 cm × 50 cm × 50 cm with a 42 cm flight path, enables time-of-flight measurements on nuclear material samples. The system’s performance was demonstrated through NRTA measurements of simulated samples, including indium, hafnium, and cadmium metal plates. The experimental transmission spectra were compared with theoretical predictions using the PHITS Monte Carlo simulation and the JENDL-5 nuclear data library, enabling isotope identification below 5 eV. The obtained results underscore the system’s potential as a complementary tool for nuclear security and safeguards verification, particularly in scenarios where access to large accelerator or reactor facilities is impractical, and where mobility, compactness, and cost-effectiveness are prioritised over throughput.

2004放射線利用
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