Neut
ronJ【24年・春】 Vol.62
中性子産業利用推進協議会

季報

2024年3月25日 発行

P1 我が国の中性子利用研究の更なる推進に向けて P2 続・水素科学の将来のために P5 産総研⼩型中性⼦解析施設 AISTANS と普及活動の紹介
P10 第７回中性子・ミュオンスクール開催報告 P11 第 28 回 CROSSroads Workshop 開催報告 P11 研究会・講習会開催 P12 施設からのお知らせ
P13 今後の行事予定

我が国の中性子利用研究の更なる推進に向けて
文部科学省研究環境課長
稲田剛毅

用法に基づく特定放射光施設に位置づけるとともに整J-PARC における中性子利用の開始（2008 年）から

また、「研究設備・機器の共用促進に向けたガイド

15 年が経ちました。この間、パルスビーム強度は共用開始から段階的に増強を続け、当初目標の 1MW の出力を実現しました。最先端の研究施設の実現には、
技術課題の克服を始めとしたさまざまな困難があるものですが、粘り強く性能向上に取り組み、1 パルス当たりの中性子発生数世界一など我が国の中性子利用研
究の屋台骨を支える輝かしい成果を実現したすべての関係者に敬意を表します。加えて、利用に関しても現在、中性子のみならずミュオンも含め、学理の探究か
ら産業応用まで幅広く行われています。これらの取り組みにおいて主要なパートナーとしてご尽力いただいております、中性子産業利用推進協議会の皆様には心より感謝申し上げます。

さて、研究設備・機器、特に先端的な分析技術・機器は、我が国の競争力を支える基盤であることは言うまでもなく、研究力向上に欠かせないものとの認識の下、本年度策定された、「経済財政運営と改革の基本
方針 2023」、「統合イノベーション戦略 2023」といった閣議決定文書においても、着実な取り組みと位置づけています。

当省としても、これを受けて、研究設備・機器の整備・共用に努めているところです。

具 体 的 に は、 大 型 研 究 施 設 関 係 で は、J-PARC、

SPring-8、SACLA の 運 転 及 び 維 持 管 理、2024 年

度 の 運 用 開 始 を 目 指 す 3GeV 高 輝 度 放 射 光 施 設（NanoTerasu）の整備に加え、今年度の補正予算において特定先端大型研究施設の老朽化対策などに取り組んでいる所です。

特に本年度は「特定先端大型研究施設の共用の促進に関する法律の一部改正」により、NanoTerasu を共備を進めており、昨年 12 月 7 日にファーストビームの達成を果たすなど順調に準備が進んでいます。

ライン」を策定し、各機関が所有する研究設備・機器の共用化を図っております。関連して、国内有数の先端的な研究施設・設備のプラットフォーム形成に関する支援や、大学等における共用体制の整備に関する支援を行っているところです。

これらの施策は各々でも成果を挙げることが期待されますが、組み合わさることによって、更なる効果が期待できるものです。

例えば、NanoTerasu や SPring-8といった放射光施設の強化により得られた成果は、得意とする分野の異なる中性子やミュオンを用いるJ-PARCにより得られる成果と組み合わせることで更に詳細な事象の解析が可能となります。加えて、このような近接異分野の研究交流は往々にして大きなイノベーションにつながる融合研究へと発展することが期待できますし、中小型の実験

装置での解析と有機的に結合することで研究のスピー

ド感の一層の向上につながるものと期待しています。

国としても、リモート実験対応の一層の充実を含め、ユーザーに対する利便性向上や、得られた実験データを用いた計算シミュレーションの充実等の取組に期待しています。

また、これらの取り組みと併せて SPring-8 の高度化なども進めていきますので、J-PARC を始めとした

中性子利用研究装置においても将来に向けた魅力的な
未来ビジョンを示していくことが重要です。第 2 ター

ゲットステーション計画等ハードウエアの増強に加えて、研究内容面を含めたエバーグリーンな将来計画で皆様方と一緒にわくわくしていけるよう引き続き中性子利用研究の強化充実に努めていきますので、引き続きご協力をお願いします。

四 季 Vol.62

1続・水素科学の将来のために
新学術領域「ハイドロジェノミクス」の成果と展開
東北大学

材料科学高等研究所 所長
折茂慎一

電子カップリングやヒドリド超イオン伝導材料を利用した新発想デバイスの設計
４）水素を効果的に有用物質に変換する新規反応プロ

はじめに

セスの創出

水素は、クリーンな二次エネルギーとして位置づけ

５）水素データ同化技術等の数理科学での水素機能の発現機構の解明や解析技術等の高精度化

られると同時に、私たちの暮らしに欠かせない多様な物質・材料の合成および高性能化等の重要な役割も担のような研究成果が創出されましたので、以下にそれいます。これらの役割を複眼的に捉えながら水素に関らのポイントを記載します：

連する基礎科学（以下、水素科学）を展開するためには、
工学・化学・物理学・生物学・地球科学等の幅広い学
問分野の研究者が有機的に連携したうえで、物質・材

１）水素化物超伝導・超イオン伝導材料等の超機能材料の合成

料中の水素が示す結合多様性やそれに起因する多彩な①適温での水素放出が見込まれ、かつ大気中で取り物性・機能性に関わる研究を進めることが必要です。

扱いが可能なアンモニアボラン（NH3BH3）等を用いた（本誌 Vol.53、21 年・冬号の巻頭言をご参考下さい）

独自の水素源開発を進めることで、水素の高密度化

このような学問分野の枠を超えた有機的な連携を加技術を確立、単核金属M では最高配位のM H9 型水素速するために、科学研究費助成事業・新学術領域研究

クラスター（錯イオン）や B12H12 を代表とするクロソ「ハイドロジェノミクス：高次水素機能による革新的（籠）型水素クラスターを有する多彩な高密度水素化物

材料・デバイス・反応プロセスの創成（2018～2022の合成とそれらを用いた高次水素機能の研究が可能と年度）」が設置・実施されました。ご支援ならびにご参なった。
②また水素先端計測・計算が主体となる領域内

成によ連携（下図）により、中性子準弾性散乱法（4(16）間の水での水素クラスターの剛体回転における広い緩③これ和時間分布の観測に成功、低温からの擬回転に測に成功、低温からの擬回転によるポテンシャル面平

光誘起

ンの高速伝導性の高次水素機能の予測も進んだ。
能の予測も進んだ。

が加速画頂きました多くの皆様方のお陰様で、各種量子ビー②また水素先端計測・計算が主体となる領域内連携

ムを駆使した水素・水素化物に関する先端計測や高度（下図）により、中性子準弾性散乱法（QENS）での水素な計算技術（＝水素先端計測・計算）を含む本学術領域

クラスターの剛体回転における広い緩和時間分布の観全体での連携が大いに進展したことで、まさに新たな材料・デバイス・反応プロセスに関わる数多くの研究成果が創出されるとともに、優秀な若手研究者の育成にも貢献することができました。
最も高い「A 」の事後評価を頂きました本学術領域＋の研究アプローチと成果概要、そしてそれぞれの成果のポイントをご紹介致します。

よるポテンシャル面平坦化による多様な陽イオ坦化による多様な陽イオンの高速伝導性の高次水素機の誘起③これらの結果、Li や等の一価陽イオンに加え③これらの結果、/L
やNa
1D
等の一価陽イオンに

応用に

て、Mg
や Ca、Mn
等の二価陽イオンが高速（超）イオ
加えて、0Jや &D、0Q等の二価陽イオンが高ン伝導性を示す新たな高密度水素化物の合成が加速で速（超）イオン伝導性を示す新たな高密度水素

理を実化物の合成が加速でき、固体・液体電解質としを詳細ての開発や次世代電池実証が進展するとともに、究にも展開した。

シベー





界



核反

き、固体・液体電解質としての開発や次世代電池実証が進展するとともに、高圧下での超伝導性に関する研物質・材料中の水素が示す結合多様性を“使いこなす”ための指導原理となる新たな水素科学（＝ハイドロ
ジェノミクス）を構築することを本学術領域の目的としました。そのために、高密度凝集や高速移動等の材
料中の水素が示す個別の水素機能の高度化と融合により、多彩な「高次水素機能」を誘起しました。これにより
１）水素化物超伝導・超イオン伝導材料等の超機能材
料の合成
２）水素化物エレクトロニクスデバイスの原理実証や太陽電池・高強度鋼の特性強化
３）水素を用いた次世代創蓄電デバイスおよび水素－

高圧下での超伝導性に関する研究にも展開した。
 陽電池









高密度 +FRY 高速移動 → 多価イオン電池超伝導 高密度貯蔵
高配位系Ű+クラスター 錯イオン

中性子準弾性散乱（4(16）↓
水素クラスター
剛体 全体 回転↓広い緩和時間分布
高圧技術を駆使した水素化物合成↑↓高配位ヒドリド系
での超伝導性の観測

水素ダイナミクスの分子動力学計算↓
水素クラスター擬回転
材料・デバイス・↓反応プロセス
低温領域での回転実現
400℃300℃
300℃ 200℃
100℃

LiCB HLi B H
25℃
LiCB H-1
ポテンシャル面平坦化↓-3
近傍の陽イオンの-5
高速イオン伝導の実現-7
室温での超イオン伝導相の安定化-9→高エネルギー密度型全固体電池の設計

計測
Ű＝
遷移金属
+

▼

▼

2 12

log [σ (S cm-1)]

研究アプローチと成果概要

計算

▼

12

▼

11

12

▼

9

10

Li2(BH4)(NH2)Li4(BH4)(NH2)3

Li((BH4) - I))

Li3AlH6
LiBH4

LiNH2

LiAlH4・クロソ型への展開 → 一価多価高速イオン伝導・電池
・高圧技術の展開 → アルミ系水素化物群 → 高密度水素貯蔵 例：$O)H+

２）水素化物エレクトロニクスデバイ
2

四 季 Vol.62

F 結晶

スの原理実証や太陽電池・高強度鋼の



水素化

エピ
 ・水素分



・+2サ



成膜プ
光応





３）水

スお

領域内

(16）

広い緩

回転に

陽イオ

２）水素化物エレクトロニクスデバイスの原理実証や太陽電池・高強度鋼の特性強化

Far-UV ATR）での水素貯蔵・移動機構における双安①パルスレーザー堆積法におけるレーザーパワーや

時間依存密度汎関数計算での水素貯蔵過程の空間分解

基板等の最適化により、水素を高精度に局在化させた解析等が進み、プロトン伝導（従来の 4.5 倍）や水素貯

ヘテロ界面を創成する技術を構築、TiH2 や NbH 等の蔵（1 重量 % 以下から 5 重量 % 以上）双方の機能の大幅

水素貯蔵（ 重量以下から  重量以上）双方

応の誘の機能の大幅向上を実現した。
向上を実現した。

による③これらの結果、双方の高分子材料を組み合わ③これらの結果、双方の高分子材料を組み合わせるスの原ことで、次世代創電デバイスとしてのリチャージャブ
せることで、次世代創電デバイスとしてのリチ

金属水素化物に加えて、LiBH4 や NaBH4 等の錯体水
素化物、YOx Hy や Ca2NH 等の酸・窒水素化物のような高度な水素化物エピタキシャル膜の合成とそれらを用いた高次水素機能の研究が可能となった。
②また水素先端計測・計算が主体となる領域内連携

間の水素移動等の解析が進んだ。

物中での H2 分子形成によるキャリア生成や四面体－③これらの結果、例えば酸水素化物 <2[+\ での八面体サイト間の水素移動等の解析が進んだ。

光誘起金属－絶縁体転移現象等の高次水素機能③これらの結果、例えば酸水素化物 YO H での光xyの誘起と機構解明、電場での増強効果等の研究
誘起金属－絶縁体転移現象等の高次水素機能の誘起とンが高F 結晶 6L ヘテロ界面に対して水素プラズマ処展開した。また、TiOx / c（結晶）-Si ヘテロ界面に対して水素プラズマ処理を実施、その界面での水素の局在理を実施、その界面での水素の局在性や結合性

性や結合性を詳細に解明することで、電子伝導や表面を詳細に解明することで、電子伝導や表面パッパッシベーション機能の観点で優れた高効率 Si 系太ともに、 陽電池の設計指針を得た。
シベーション機能の観点で優れた高効率 6L 系太開した。
 陽電池の設計指針を得た。

転実現





平坦化



ンの
の実現



の設計

)H+

バイ

鋼の

ーパワ

度に局

構築、

/L%+

D1+

化物エ

高次水





界面局在 +－⇔＋FRY  高速移動高密度 → オプト エレクトロニクス
核反応法 15$ (;$)6
↓水素化物酸水素化物
エピタキシャル膜
・水素分布の精密定量
・+2サイトの同定↑↓
成膜プロセス最適化
光応答性最適化

1XGJHG(ODVWLF%DQG計算
計測

計算

材料・デバイス・反応プロセス

電気抵抗 W

擬回転



光照射での金属化

異なる荷電状態間の活性化障壁の第一原理計算の発電と放電サイクル等の実証に成功するとと $75,もに、高電圧化のための開発指針も解明した。

 プロト





高速移動 + 高密度界面制御 → 次世代燃料電池高密度貯蔵

水素貯蔵ポリマー
 深紫外界面電気化学分析法








（(&)DU89$75↓
水素貯蔵・移動機構や
双安定性

水素貯蔵過程の空間分解解析（時間依存密度汎関数計算）

計測

計算

中間生成物のスペクトル解析

Fluorenone

+e

+ H+

Fluorenole

Accumulated
intermediate

材料・デバイス・反応プロセス

水素貯蔵密度の大幅向上重量→ !!重量

中性子散乱↓
水クラスター構造解明↑↓
高分子薄膜中での高速プロトン移動Dwater cluster

プロトン伝導ポリマー

polymer

ξ

H2

2H2

PVQX

PVHQX

2H2

水素貯蔵ポリマーと高プロトン伝導膜とを融合したリチャージャブル)&・リバーシブル)&（全固体空気電池）の創製と高電圧化（!9）への道筋

 ・アニオン伝導膜への展開と高効率水電解セル（水素生成）④新発想デバイスに関しては、水素－電子カップリ④新発想デバイスに関しては、水素－電子カッ・光誘起金属－絶縁体転移現 →ŵŨ1L2ƛ+Ɯ
・オプトエレクトロニクス応用
への展開
センサ、光メモリ、89照度計等

zKϬ͘Ϯϱ,Ϯ͘ϱ—δ zK,н,Ϯ

℃ DĞƚĂů

,ͲEĚEŝKϯEĚEŝKϯ

ůĞĐƚƌŝĐ&ŝĞůĚ

３）水素を用いた次世代創蓄電デバイ

３）水素を用いた次世代創蓄電デバイスおよび水素－電子カップリングやヒドリド超スおよび水素－電子カップリングや
イオン伝導材料を利用した新発想デバイ
ヒドリド超イオン伝導材料を利用しスの設計①次世代創蓄電デバイスに関しては、スルホン酸化た新発想デバイスの設計

⑤ここでも水素先端計測・計算が主体となる領域内

域内連携（右段図）により、例えば、アゾール
有機材料
2 層分子膜の場合、走査トンネル顕微鏡／同

分光（STM ／ STS）
等を駆使した系統的解析に加えて、系有機材料
 層分子膜の場合、走査トンネル顕進み、水素の局所移動と電場印加が連動した可逆的な的解析に加えて、水素の量子効果を含めたプロ

π電子系スイッチング機能や圧力印加で超伝導機能

トンポテンシャル計算が進み、水素の局所移動の研究が加速できた。また、生体材料としての Ni-Feと電場印加が連動した可逆的な π 電子系スイッ系ヒドロゲナーゼでの触媒反応場と中間体の分子線－

チング機能や圧力印加で超伝導機能の研究が加多光子共鳴イオン化法（REMPI）測定による核スピン速できた。また、生体材料としての 1L)H 系ヒ異性体比のその場計測によるオペランド反応解析にも成功した。
ドロゲナーゼでの触媒反応場と中間体の分子線⑥さらに、酸水素化物（無機）材料 Ba-Li-H-O 系の、－多光子共鳴イオン化法（5(03,）測定による

Li の局所ダイナミクスに伴う新たな格子間位置や欠核スピン異性体比のその場計測によるオペラン－

陥生成とヒドリド（H ）集団運動によるヒドリド超イ

酸化ポリフェニレン系での高速プロトン導電、

オン伝導や高効率物質変換反応の誘起、さらに金属水キノン系での高密度水素貯蔵等、高分子材料中⑥さらに、酸水素化物（無機）材料 %D/L+2
素化物との組み合わせによる水素の価数変化を利用し②さらに、水素先端計測・計算が主体となる領域内

系の、/L の局所ダイナミクスに伴う新たな格子た新発想デバイスの原理実証にも成功した。

②さらに、水素先端計測・計算が主体となる領よるヒドリド超イオン伝導や高効率物質変換反素機能の誘起に成功した。

での多様な高次水素機能の誘起に成功した。
連携（右段図）により、深紫外界面電気化学分析法（EC
域内連携（次ページ、左段図）により、深紫外界面電気化学分析法（(&)DU89$75）での水



水素

→
→
→

４）

る新

①プロ

ジカル

率／高

なる領

における多様な高次水素機能の研究が進展した。

ポリフェニレン系での高速プロトン伝導、キノン系で①次世代創蓄電デバイスに関しては、スルホンの高密度水素貯蔵等、高分子材料中での多様な高次水

様な高次水素機能の研究が進展した。

水素の量子効果を含めたプロトンポテンシャル計算が微鏡／同分光（670／676）等を駆使した系統

光
57



②並行

プリングの視点での有機・無機材料や生体材料

zKϬ͘Ϯϱ,Ϯ͘ϱzK,

膜

ングの視点での有機・無機材料や生体材料における多⑤ここでも水素先端計測・計算が主体となる領連携（次ページ、左上図）により、例えば、アゾール系

ϭϮ
89光照射回数 回

２層分

らを利



↓
・固体内の+分子形成によるキャリア生成・面体面体サイト間の水素移動による熱緩和+ー 2ー ⇔ 2+ー + Hー+ー ⇔ + +FRY Hー

&$77
カテコール
｜
イミダゾール

 プロト

針も解明した。

状態間の活性化障壁の第一原理計算により、酸水素化

応を示す全固体空気電池）が開発でき、80℃で水素分布の精密定量に成功するとともに、異なる荷電成によるキャリア生成や四面体－八面体サイト

オンに

スの
算

気電池）を開発でき、80℃での発電と放電サイクル等の実証に成功するとともに、高電圧化のための開発指素化物オプトエレクトロニクス応用に向けた研究にも応用に向けた研究にも展開した。また、7L2[ 

質としル／リバーシブル燃料電池（可逆反応を示す全固体空ャージャブル／リバーシブル燃料電池（可逆反（下図）により、核反応分析（NRA）での原子層ごとの進んだ。 機構解明、電場での増強効果等の研究を加速でき、水が加速でき、水素化物オプトエレクトロニクス

度水素定性の解明、中性子散乱での水クラスター構造の解明、ド反応解析にも成功した。

間位置や欠陥生成とヒドリド（+—）集団運動に

四 季 Vol.62

例えば

トンの

;$)6

での精

た、水

の 3G

囲気光

いた解

③これ

ングを

でのア

解技術

後者で

ルオー

の観測

ル等の

高純度
3

）双方

応の誘起、さらに金属水素化物との組み合わせ
による水素の価数変化を利用した新発想デバイ

み合わスの原理実証にも成功した。

のリチ



可逆反



0℃で

 プロトン－電子カップリング系

るとと



た。

 プロトンスイッチング原理実証

蔵




解解析
計算）



間生成物の
ペクトル解析

高速移動 +＋  界面制御 高密度→水素－電子カップリング スイッチング素子&$777)
カテコール部位｜
イミダゾール分子終端

向上
量

計算

水素核の量子効果を含めた
プトロンポテンシャル計算

２層分子膜 670676,5$6 材料・デバイス・$75,5$)0での系統的評価
反応プロセス
膜間の可逆な電界制御

２層分子膜670

9印加

２層分子膜界面での電界誘起プロトン移動↓
電界制御指針の確立

水素－電子カップリング新機能

伝導膜
ブル)&

率／高難度反応プロセス等の研究が進んだ。
②並行して進めた水素先端計測・計算が主体とな②並行して進めた水素先端計測・計算が主体とる領域内連携（下図）により、例えば、TiO2 電極上に

体材料

展した。

なる領

ゾール

ネル顕

た系統

たプロ

所移動

スイッ

究が加
系ヒ

分子線

による

ペラン

+2

な格子

運動に

変換反

発生する電界活性化プロトンの場合、電圧印加下X線なる領域内連携（次ページ、左段図）により、吸収分光法（in-situ
XAFS）や変調励起赤外吸収分光
例えば、7L2
 電極上に発生する電界活性化プロ法（MES-IR）での精密解析も踏まえた DFT 解析に至っトンの場合、電圧印加下 ; 線吸収分光法（LQVLWX

た。また、水素を効果的に高活性化する反応場として;$)6）や変調励起赤外吸収分光法（0(6,5）の PdCu 合金透過膜等の原子状水素に関する雰囲気光

での精密解析も踏まえた ')7 解析に至った。ま

電子分光（AP-XPS）・表面赤外分光を用いた解析等もた、水素を効果的に高活性化する反応場として進んだ。

の③これらの結果、前者では水素－電子カップリング
3G&X 合金透過膜等の原子状水素に関する雰を利用したバイオマス由来の原料から室温でのアミノ
囲気光電子分光（$3;36）・表面赤外分光を用
酸の高選択合成に成功、高効率水電解技術の開発に向いた解析等も進んだ。

や量子効果の詳細な解析、界面水素量を制御した高性能 6L 系太陽電池の創出、3G 水素化物中の高性能 Si 系太陽電池の創出、Pd 水素化物中の量子拡

量子拡散におけるプロトン－電子カップリング
散におけるプロトン－電子カップリングの評価、金属らにはヒドロゲナーゼでの触媒反応場と中間体の解析
反応機構の解明、さらにはヒドロゲナーゼでのに至るまで、高次水素機能の誘起にかかわる領域内
触媒反応場と中間体の解析に至るまで、高次水連携に不可欠な貢献をした（下図および次ページ左段
素機能の誘起にかかわる領域内連携に不可欠な図）。

貢献をした（下図および右段図）。










水素状態オペランド計測 先端計算
→ 零点振動／トンネル効果／同位体効果の精密解析
チャネリング
共鳴核反応法の開発↓
水素格子間位置のオペランド解析

計測

計算

材料・デバイス・反応プロセス

第一原理経路積分
分子ダイナミクス計算↓
核の量子効果を考慮

アレニウス則からのずれ
理論と実験の一致

WKHRU\

トンネル効果による拡散促進・3G中水素：拡散へのトンネル効果（
ー電子結合定数導出）
・7L水素化物：零点振動効果で準安定2サイトを部分占有立証
・5K表面でのシクロヘキサン：異常同位体効果の解明等

けた研究にも展開した。また、後者では Pd サイトで②水素先端計算の 1 つとしての水素データ同化に関

解離し Cu(111) 表面にスピルオーバーした原子状水素

しては、ペナルティ関数を導入した実験データを利用と Cu 表面間の振動の観測等に成功、合金透過膜表面する構造探索技術を確立、また水素原子核の量子効果③これらの結果、前者では水素－電子カップリ

ングを利用したバイオマス由来の原料から室温でのアミノ酸の高選択合成に成功、高効率水電でのメタノール等の有用物質の高効率合成やグラフェ解技術の開発に向けた研究にも展開した。また、ン等の高純度合成にも展開した。
後者では 3G サイトで解離し &X  表面にスピ ルオーバーした原子状水素と&X 表面間の振動→ 新物質変換プロセス 熱電変換 水素可視化
7L2

高活性 +＋→FRY  高密度 界面制御

,U2
 の観測等に成功、合金透過膜表面でのメタノー電極表面での高活性プロトン')7遷移状態解析
7L[

による物質変換過程の解明

計測

計算（新機構、水素＋電子）

電圧印加下;線吸収分光
7L2
 ル等の有用物質の高効率合成やグラフェン等の（,QVLWX;$)6+


材料・デバイス・反応プロセス 高純度合成にも展開した。
その場：反応活性種↓

＋→ FRY

新規高選択・高効率
反応デバイス設計↓
水素－電子共役を
電気化学的水素化セル利用した新反応機能
でのアミノ酸合成→ 展開例新熱電変換
新水素可視化

変調励起赤外吸収分光（0(6,5↓高感度：反応中間体



電場印加下における反応活性種・中間体の同定

→高性能エレクトロライザー
蓄電と物質変換 の構築

５）水素データ同化技術等の数理科学4実現した。これらを駆使して、%+ を代表とすに成功し、ナノ～メソスケールのトランススケールの評価、金属ナノ粒子を含む水素化物の詳細なナノ粒子を含む水素化物の詳細な反応機構の解明、さらを利用した高次水素機能による高選択／高効

による水素機能の発現機構の解明や解析技術等の高精度化

四 季 Vol.62

①プロトンやヒドリドに加えて原子状およびラジカ

ロセス等の研究が進んだ。

に領ールのトランススケールオペランド水素計測を
コヒーレント回折イメージング法（BCDI）等の高度化

４）水素を効果的に有用物質に変換すジカル水素等、様々な高活性水素の生成とそれ

果等

イトや量子効果の詳細な解析、界面水素量を制御した

た高次水素機能による高選択／高効率／高難度反応プ効果① 水 素 先 端 計 測 と し て、 イ オ ン ビ ー ム を 用 い た

子構造の解明、Ti 水素化物薄膜における水素占有サ①プロトンやヒドリドに加えて原子状およびラ子カッラッグコヒーレント回折イメージング法

B12
H12 を代表とするクロソ（籠）型水素クラスターの原解明、7L
水素化物薄膜における水素占有サイト→ ２層分子膜における電界スイッチング素子→ 金属錯体におけるベーポクロミズム素子→ 新メカニズム＝プロトン互変異性による超プロトン伝導化

ル水素等、様々な高活性水素の生成とそれらを利用しの道筋

５）水素データ同化技術等の数理科学による①水素先端計測として、イオンビームを用いた水素機能の発現機構の解明や解析技術等
チャネリング核反応分析法（15$）や放射光ブの高精度化

オペランド水素計測を実現した。これらを駆使して、るクロソ（籠）型水素クラスターの原子構造の―2.0V印可

４）水素を効果的に有用物質に変換する新規
反応プロセスの創出
る新規反応プロセスの創出

H2

解析技術等の高精度化（%&',）等の高度化に成功し、ナノ～メソスケ
チャネリング核反応分析法（NRA）や放射光ブラッグ↓

cumulated
ermediate

計測による水素機能の発現機構の解明やを取り入れた第一原理計算に関してはオープンソー
ス・ソフトウェア PIMD の高度化と公開を進めた。
これらの計算手法を高次水素機能にかかわる課題に適用することで、高速イオン伝導や金属－絶縁体転移を②水素先端計算の つとしての水素データ同化
示す高密度水素化物群の原子構造解析、固体表面でのに関しては、ペナルティ関数を導入した実験デ

高効率・高選択物質変換における（異常）同位体効果、ータを利用する構造探索技術を確立、また水素

水素の量子拡散における共鳴トンネル効果等の詳細な原子核の量子効果を取り入れた第一原理計算に解明に至り、水素先端計測と同様に領域内連携に不可

関してはオープンソース・ソフトウェア
3,0'
欠な貢献をした（次ページ）。
の高度化と公開を進めた。これらの計算手法を

高次水素機能にかかわる課題に適用することで、高速イオン伝導や金属－絶縁体転移を示す高密度水素化物群の原子構造解析、固体表面での高効率・高選択物質変換における（異常）同位体
効果、水素の量子拡散における共鳴トンネル効
果等の詳細な解明に至り、水素先端計測と同様に領域内連携に不可欠な貢献をした（下図）。



分
5

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細な

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次水

欠な

効果、水素の量子拡散における共鳴トンネル効
量子拡散におけるプロトン－電子カップリング
果等の詳細な解明に至り、水素先端計測と同様の評価、金属ナノ粒子を含む水素化物の詳細なに領域内連携に不可欠な貢献をした（下図）。
反応機構の解明、さらにはヒドロゲナーゼでの水素反応オペランド計測 水素核スピン+'交換
→ 生物酵素の機能解析・設計
触媒反応場と中間体の解析に至るまで、高次水 分子線多光子共鳴イオン化
核スピン変換理論解析
計測
計算 ・物理機構
5(03,5DPDQ 測定の開発
素機能の誘起にかかわる領域内連携に不可欠な分子回転の束縛→金属分子間↓
電子交換→超微細相互作用+ '交換核スピン変換の材料・デバイス・ ＊結合組み換え機構貢献をした（下図および右段図）。
オペランド解析
反応プロセス
分子解離→核スピン緩和→会合

 
 
 
 
 


水素状態オペランド計測 先端計算
→ 零点振動／トンネル効果／同位体効果の精密解析
チャネリング
第一原理経路積分
共鳴核反応法の開発
分子ダイナミクス計算
計測
計算
↓
↓
“サブ秒分解能”での水素格子間位置の核の量子効果を考慮
解析実現
材料・デバイス・オペランド解析↓
反応プロセスアレニウス則からのずれ'交換」，
生物酵素へ展開 ⇔ 気液界面での「水素分解」「+
理論と実験の一致「RUWKR SDUD変換」の一連の水素反応を観測
D2

H2

HD

 これらの研究成果にご関心をお寄せ頂ける場
合、日本語・英語解説書（下図）をご参考頂く

MRS
研究会制度のもとで設置した「水素科学技術連携
とともに、
日本 056 研究会制度のもとで設置し研究会（Hydrogenomics Alliance, Japan）」にぜひごた「水素科学技術連携研究会（+\GURJHQRPLFV

参画下さい。

$OOLDQFH-DSDQ）」にぜひご参画下さい。

あらためまして、新学術領域研究「ハイドロジェノ

 あらためまして、新学術領域研究「ハイドロミクス」にご支援ならびにご参画下さりました多くのジェノミクス」にご支援ならびにご参画下さり皆様方に心より感謝申し上げます。

ました多くの皆様方に心より感謝申し上げます。
WKHRU\

おわりに

トンネル効果による拡散促進おわりに これらの研究成果にご関心をお寄せ頂ける場
・3G中水素：拡散へのトンネル効果（
ー電子結合定数導出）
これらの研究成果にご関心をお寄せ頂ける場合、日・7L水素化物：零点振動効果で準安定2サイトを部分占有立証

・5K表面でのシクロヘキサン：異常同位体効果の解明等
合、日本語・英語解説書（下図）をご参考頂く
本語・英語解説書（右図）をご参考頂くとともに、日本とともに、日本 056 研究会制度のもとで設置した「水素科学技術連携研究会（+\GURJHQRPLFV$OOLDQFH-DSDQ）」にぜひご参画下さい。

産総研⼩型中性⼦解析施設 AISTANS と普及活動の紹介

 あらためまして、新学術領域研究「ハイドロ解析

ジェノミクス」にご支援ならびにご参画下さり

算ました多くの皆様方に心より感謝申し上げます。
産業技術総合研究所
 ⼤島永康、⽊野幸⼀、オローク・ブライアン

藤原

ずれ

出）

おわりに

健、加藤英俊はじめに送機器の軽量化のための⾼性能な構造材料とそれらの接合・接着技術の開発研究が盛況となり、関連して中性⼦等量⼦ビームを⽤いた⾮破壊評価技術の開発への期待が⾼まってのことでした［4］。2017 年には AISTANS の設置場所の整備に取りかかるなど本

筆者らの所属する産業技術総合研究所（産総研）・計

格 的 な 研 究 開 発 に 取 り 組 み 始 め［5］、2020 年 に は量標準総合センター（NMIJ）・分析計測標準研究部

AISTANS からの最初の中性⼦ビーム発⽣に成功しま

⾨では、産業界の材料開発分野などにおける課題解決

した［6］。その後は、ラジオグラフィ /CT、ブラッグエッに貢献するために、量⼦ビーム計測技術の開発とそのジ・イメージング、回折などの各種の計測技術の⽴ち

応⽤研究に取り組んでいます［1、2］。主な研究場所は、上げと⾼度化に取り組み、測定対象は構造材料や接合・産総研つくばセンターの加速器施設で、今回紹介す接着試料にとどまらず、2023 年度以降は電池やコンる⼩型中性⼦解析施設（AISTANS: Analytical facility

クリートなどにまで拡⼤しています。

for Industrial Science and Technology using

本稿では、前半で AISTANS の概要を、後半では普Accelerator based Neutron Source）の他に、低速陽

及活動について紹介したいと思います。なお、ここで電⼦ビーム利⽤施設、超⼩型Ｘ線撮像装置などが稼働

いう普及活動とは、中性⼦等量⼦ビーム計測技術の産しています。なお、材料評価⽤に開発した AISTANS

業利⽤推進を⽬的とした研究会・講習会などを含むとは別に、中性⼦標準⽤に開発した中性⼦源も隣接す

宣伝交流活動を意味します。その⼀環として 2023 年

る研究棟で稼動しています［3］。AISTANS の⼤きさ

12 ⽉に中性⼦産業利⽤推進協議会と産総研量⼦ビーは最⻑部で 30m 程あり、電⼦顕微鏡などの⾝近な計

ム計測クラブとで開催した⼩型中性⼦施設活⽤研究会

測装置と⽐較するとかなり⼤きいですが、国内外で運2023 年度研究会の報告いたします。

⽤されている研究⽤原⼦炉や核破砕パルス中性⼦源などと⽐べるとかなり⼩さいことから⼩型装置と⾃称しています。

AISTANS の概要
AISTANS［7、8］は、（1）電⼦線形加速器［9］、（2）

産総研の加速器施設内にある計測施設 / 装置のな

中性⼦源、（3）２本の中性⼦ビームライン（計測ハッ

かで AISTANS は最新のものになります。設計検討チ）から構成されています（図 1）［10］。以下に、それを始めたのは今から 10 年ほど前のことで、当時、輸ぞれの概要を説明します。

四 季 Vol.625の固体メタン減速材を Ta ターゲットの上側と下側に第１ビームライン

それぞれ設置しています。メタンの固化は、メタンガ

第２ビームライン

スで満たしたアルミニウム合⾦製容器の周囲を冷たい
ヘリウムガスを循環させることで⾏います。
中性⼦を吸収するホウ酸レジン、Ｘ線を吸収する
中性子源

エネルギー
測定用電磁石鉛、両者を吸収するコンクリートなどの放射線遮蔽体
で、Ta ターゲットと減速材の周囲を取り囲んでいまSバンド加速管(3本)す。これらの遮蔽体は、放射線の吸収により発熱しま

図 1．AISTANS の概要図 [10]す。このため、遮蔽体の隙間の⼀部には、冷却⽤パネル（冷却⽔で温調されたアルミニウム合⾦板）を挿⼊し

図１て、遮蔽体内の温度上昇を抑えています。中性⼦発⽣部（遮蔽体）のサイズは、
平⾯ 4m × 4m、⾼さ 3.5m です。
（3）中性⼦計測ビームライン（計測ハッチ）：第 1・
第 2 の 2 本があり、前者は⾮結合型減速材からのビー
ムを試料設置部にまで約 8m、後者は結合型減速材からのビームを約 4m 輸送します（図 3、表 1）。第 1 ビー
ムラインには、スーパーミラーガイド管（以降、ガイ
ド管）を設置しています。ガイド管のサイズは、断⾯が⼀辺 120－130mm の正⽅形で全⻑は約 4.7m です。
図2

図 2．加速器制御卓付近景観

スーパーミラーガイド管の⼀部（～3.7m) は、電動式架台を使ってビームライン軸上 / 軸外に移動すること（1）電⼦加速器：加速器は電⼦銃と加速管 3 本で第１ビームライン（計測ハッチ）構成され、電⼦銃から 3 つ⽬の加速管の末端までは12.3m、中性⼦源内にあるターゲットまでは～23m

中性子源

第２ビームライン（計測ハッチ）です。加速管では 2856 MHz マイクロ波（2π/3 モード）にて電⼦を加速します。加速器を構成するデバ
イ ス の 多 く は Experimental Physics and Industrial
Control System: EPICS とよばれるソフトウエアを通して制御されています［11］。制御卓は放射線管理区
域外に設置され、通常必要な運転員数は 1 〜 2 名です。
加速器ビームパラメータの最⼤設計仕様は、加速エネ
ルギー：40MeV、ビーム電流（ピーク）：250mA、ビー

図3

ムパルス幅：10μs、繰り返し周波数：100Hz です。

図 3．AISTANS 計測ハッチ付近景観（2）中性⼦発⽣部：加速器からの電⼦ビームは、
チタン薄膜真空窓を通して⼤気中に⾶び出し、タンタル（Ta）ターゲットに⼊射します。制動放射Ｘ線と Ta
原⼦核との光核反応により～ 1 MeV の中性⼦がパルス状に発⽣します。真空窓とターゲットは発熱するた
め、それぞれ空冷⽅式と⽔冷⽅式で冷却しています。
中性⼦は、材料評価に適したド・ブロイ波⻑と透過⼒で⽤いるために、～20K に冷却された固体メタンを通して数 meV にまで減速します。波⻑分解能（⾶⾏時間測定における時間分解能）を重視した⾮結合型（12cm × 12cm ×厚さ 3cm）と強度を重視した結合型（12cm × 12cm ×厚さ 5cm）の２種類の異なるデザイン

6

四 季 Vol.62

表１

中性⼦ビームライン（計測ハッチ）の仕様

ク）：～200mA、ビームパルス幅：～8 μs）により、１パルス当たりの中性⼦ビーム強度は図 4 の結果より数倍⼤きいと思われます。また、波⻑分解能については、実験から 1％程度であることが確認され、こちらも計算とおおよそ⼀致しました［13］。
以 上 の よ う に、 中 性 ⼦ ビ ー ム パ ラ メ ー タ の 実 測
値 と 計 算 値 と が お お よ そ ⼀ 致 し て い る こ と か ら、
AISTANS（加速器から第 1 計測ポートまで）は設計通りの性能を発揮できていると考えています。今後、第2 計測ポートでも中性⼦ビーム特性評価を進める予定です。
図 4． AISTANS 第 1 計測ポートにおける中性⼦ビー
ムフラックスの測定結果
図４[12]．3 つの実線では、ビームライン軸上にあるスーパーミラーガ
イド管⻑が異なる（～1.0 ｍ（⿊）、～2.7m（⾚）、～4.7m（⻘））．

AISTANS の産業利⽤を進めるためには、⾼性能な中性⼦検出器の開発も重要です。このため、ラジオグ
ラフィ⽤には、⼤型試料を効率よく測定できる⼤⾯積
フラットパネル検出器（最⼤で有感⾯積 430mm×350
mm、空間分解能約 0.2mm）を開発しました［14］。まができます。これにより、試料部でのおおよそのビー

た、ブラッグエッジ・イメージング⽤には、⽐較的⼤ム照射⾯積を 10cm × 10cm または 30cm×30 cm に素⾯積で計測できるガス電⼦増幅器（GEM）検出器（有感早く切り替えることができます。

⾯積 100mm ⾓・空間分解能 1mm）［15］を開発しま

第 1・第 2 ビームラインの末端部は、共にコンクリー

した。

ト遮蔽材で囲われた計測ハッチ（計測室）になっていま

⾼品質な⾮破壊評価を実施するには、Ｘ線等の中す。それぞれの室内サイズは 4m × 6m ×⾼さ 2m およ

性⼦以外の量⼦ビームを複合的・相補的に⽤いるこび 2m × 3m ×⾼さ 2m です。中性⼦計測中はハッチ内と が ⼤ 変 効 果 的 だ と 考 え て い ま す［2］。 こ の た め、への⼊室はできませんが、2 つの計測ハッチは独⽴しAISTANS の計測ハッチ内ではＸ線ラジオグラフィ /た中性⼦ビーム⽤シャッターと安全インターロックを

CT も利⽤できようにしました。また、⼤型試料の全備えているために、第 1・第 2 のどちらかで計測中で体をイメージングできるように、移動架台なども整備あっても、別室内に⼊室することができます。

済みです。以上のように、まだ発展途上ではあります

次に AISTANS の第 1 計測ハッチにおける中性⼦

が、AISTANS で⾼品質な⾮破壊評価を実施できる環

ビームの特性評価結果（フラックス［12］と波⻑分解境が整ってきていますので、今後は⼀層、産業界の課

能［13］）について紹介いたします。減速材から 8m の題解決への貢献に関わる成果を挙げていきたいと思（1cm ）
場所で、ビームライン中⼼軸付近の単位⾯積います。なお、AISTANS 等の産総研量⼦ビーム施設 /に⾶来する中性⼦ビーム強度の測定結果を図 4 に⽰装置は、産総研の共同研究や技術コンサルティングなします［12］。なお、測定時の電⼦ビームパラメータ

どの制度を通して外部機関の⽅も利⽤いただけますのは、エネルギー：～40MeV、ビーム電流（ピーク）：

で、御希望の⽅は筆者らに相談いただければと思いま～100mA、ビームパルス幅：～4μs、繰り返し周波す。

2

数 :50Hz でした。図中の 3 つの曲線は、ビームライン
軸上のガイド管⻑の違い（～1.0 ｍ（⿊）、～2.7m（⾚）、普及活動～4.7m（⻘））を意味しています。中性⼦ビーム強度

産業界の課題に対峙している研究者・技術者の多くは波⻑に依存しており、0.4nm 付近にピークがあるは、量⼦ビーム計測技術の専⾨家ではないため、存在ことがわかります。なお、ピーク付近のディップは、さえ知らない⽅も少なくないものと思います。また、減速材容器やガイド管で使われているアルミニウム合量⼦ビーム計測技術の開発者側にとっても、産業界の⾦による中性⼦回折に起因するものです。波⻑ 0.2 －課題などの情報⼊⼿・理解は簡単なことではありませ0.5nm で平均した中性⼦ビームフラックスは、それん。このため、量⼦ビーム計測技術を有する多くの研ぞれ 15.7（⿊）、32.6（⾚）、81.8（⻘）n/cm /nm/

究機関や関連団体では、産業利⽤促進や若⼿育成を⽬

pulse となり、計算結果とおおよそ⼀致しました。な

的とした研究会・講習会などの宣伝・交流活動（普及

お、最近は加速器運転条件の改善（ビーム電流（ピー活動）に熱⼼に取り組まれていると思います。

2

四 季 Vol.62

7産総研でも同様の取り組みを進めています。筆者ら

佐藤 馨⽒）の所属する NMIJ では、研究開発において蓄積された【⼀般講演】：「⼩型中性⼦源の産業利⽤に向けた技術

技術を、わが国の産業や学術研究、国⺠の⽇常⽣活に開発〜 HUNS の場合」
（北⼤

役⽴てていただくことを⽬的に、技術を共有する場とRANS における産業利⽤および社会実装への挑戦」（理

して“計測クラブ”を運営しています。現在、技術分野

研の違いにより 20 程のクラブが活動しています。2018

利⽤について」（茨⼤ /CROSS

年に発⾜した“量⼦ビーム計測クラブ”もその⼀つで、テックスにおける⾮破壊計測技術」（住重アテックス

中性⼦等各種量⼦ビームの国内産業における利⽤・技（株） 鵜野浩⾏⽒）、「産総研 AISTANS における産業

術⾰新を加速するために、研究会等を 1 － 2 回 / 年の利⽤技術」（産総研

頻度で開催しています［16、17］。加えて中性⼦技術のマルチプローブ計測技術」（（株）⽇産アーク

普及に関しては、中性⼦産業利⽤推進協議会で 2023

憲⽒）

加美⼭ 隆⽒）、「理研

⼩林 知洋⽒）、「⼤型施設と⼩型施設との相補的⼩泉 智⽒）、「住重ア

⽊野 幸⼀⽒）、「産業界における伊藤孝

年度に発⾜した“⼩型中性⼦施設活⽤研究会”に参加し各講演共に興味深い内容で、中性⼦の産業利⽤におて、中性⼦計測技術の産業利⽤促進に効果的な⼩型施

ける⼩型施設の役割について考えさせられるだけでな設と⼤型施設との併⽤等に関する調査や情報発信等のく、多くの⽅から期待をもたれていると感じました。

活動を進めています。

この⽇は、現地 42 名と WEB 62 名の総勢 104 名の⽅

⼩型中性⼦施設活⽤研究会、量⼦ビーム計測クラブ、に参加いただけました（図 5、表 2）。ただし、午後に総合科学研究機構（CROSS）と協⼒し、2023 年 12 ⽉

６件の講演を⼊れ込んだため、⼗分な質疑応答の時間

13 ⽇（⽔）－ 14 ⽇（⽊）に産総研つくばセンターにてを確保できなかったのが反省点です。なお、研究会後「⼩型中性⼦施設活⽤研究会 2023 年度研究会・⾒学には意⾒交換会を開催することができ、議論と交流の会」を開催しましたので、その概要報告をいたします。

時間を幾分か取り戻すことができたのは良かったと思研究会のテーマを「⼩型中性⼦施設の産業利⽤の最前います。

線について学ぶ」とし、プログラムの 1 ⽇⽬を研究会

２⽇⽬の⾒学会（午前）では、加速器施設内にて先ず（現地＆ WEB（ハイブリッド））、2 ⽇⽬を⾒学会・講習会（現地のみ）としました。なお、協賛として、茨城
県中性⼦利⽤研究会、⽇本中性⼦科学会にご協⼒いた
だきました。

表２

⼩型中性⼦施設活⽤研究会 2023 年度研究会・⾒学会の参加⼈数（スタッフ含む）

１⽇⽬（午後）の研究会プログラムは、⼩型施設を知りその産業利⽤を考えることを意識して、次のような招待講演２件と⼀般公演６件の構成としました。
【招待講演】：「構造材料研究における中性⼦ビーム計
測利⽤の歴史と今後への期待」（茨⼤名誉教授

友⽥

陽⽒）
、
「中性⼦利⽤は産業界で広がるか？－ 2006 年以降の産学連携に学ぶ－」（JFE テクノリサーチ（株）

図 5．１⽇⽬研究会の様⼦
図58

四 季 Vol.62

図 6．２⽇⽬⾒学会の様⼦
図6

は５つの計測技術（中性⼦、X 線、陽電⼦、電⼦加速器、造材料とマルチマテリアル－輸送⽤機器の軽量

⼩型線量計）を⾒学案内した後、電⼦加速器のデモ運化のための材料・接合・設計技術の⾰新－下巻、

転および AISTANS ラジオグラフィのデモ測定を⾏い

３章 4 節、225～228 ⾴、2023 年 6 ⽉、株式会社

ました（図 6）。また、講習会（午後）では、ブラッグエッ

オーム社．

ジ・イメージング解析実習（講師：産総研 ⽊野 幸⼀⽒）

［5］プレスリリース“構造材料開発の⾼度化を加速すとして、参加者には実際に PC を使ってブラッグエッ

る⼩型加速器中性⼦施設の構築に着⼿”、2017

ジ学習などを⾏っていただきました。⾒学会も講習会

年 8 ⽉ 1 ⽇．

も共にほぼ満員状態となり、参加者の積極的な学習姿［6］プレスリリース“輸送機器の構造材料・部品分析

勢を⽬の当たりにして、共に本研究分野の発展のため向けに⼩型中性⼦解析装置を開発”、2020 年 1に協⼒することの重要性を改めて認識することができ

⽉ 22 ⽇．

ました。

［7］K. Kino,

T. Fujiwara,

M. Furusaka,N.

Hayashizaki, R. Kuroda, K. Michishio, T.

まとめ
簡単ではありますが、前半では AISTANS の概要を、

Muroga,H. Ogawa,

B. E. OʼRourke,

Oshima,D. Satoh,

N. Sei,N.

T. Shishido,

後半では量⼦ビーム計測技術に関する普及活動の取り

R. Suzuki, M. Tanaka, H. Toyokawa, A.

組み、その⼀例として最近開催した研究会・⾒学会のWatazu, “Design of a compact electron

内容を紹介いたしました。今後とも、研究会開催など

acceleratordriven pulsed neutron facility atを含めて、読者の皆様と共に、中性⼦を始めとする量

AIST” , Nuclear Instruments and Methods in

⼦ビーム計測技術の発展と若⼿育成に寄与したいと思

Physics Research Section A: Accelerators,

います。

Spectrometers, Detectors and AssociatedEquipment 927, 407-418 (2019).

謝辞
AISTANS は、多くの⽅の協⼒の下で開発されました。この場を借りて感謝申し上げます。特に、古坂道［8］ ⽊ 野 幸 ⼀、“ ⼩ 型 加 速 器 駆 動 中 性 ⼦ 解 析 施 設
AISTANS の 開 発 ”、 加 速 器 17 巻 3 号、151-158(2020)

弘⽒（KEK）、堀利彦⽒（元産総研パートナー研究員）、［9］B. E. O'Rourke, T. Fujiwara, K. Furukawa,

友⽥陽⽒（茨⼤名誉教授）、林崎規託⽒（東⼯⼤）には、

M. Furusaka, N. Hayashizaki, H. Kato, K.

AISTANS ⽴ち上げで尽⼒いただき、改めて感謝申し

Kino, R. Kuroda, K. Michishio, T. Muroga,上げます。また、研究会・⾒学会・講習会では、講演

K. Nigorikawa, T. Obina, H. Ogawa, N.

者と参加者、ならびに、中性⼦産業利⽤推進協議会とOshima, D. Satoh, N. Sei, T. Shishido, R.

量⼦ビーム計測クラブの関係者にご協⼒いただきましSuzuki, M. Tanaka, Y. Tomota, H. Toyokawa,

たこと感謝申し上げます。⾒学会・講習会の開催は、A. Watazu, “Design and construction of an

国⽴研究開発法⼈新エネルギー・産業技術総合開発機

electron accelerator for a pulsed neutron

構（NEDO）の委託業務（JPNP06046）により⽀援いた

facility at AIST” , Nuclear Instruments andだきました。

Methods in Physics Research Section B: BeamInteractions with Materials and Atoms 464,

参考⽂献
［1］⼤島永康、加藤英俊、鈴⽊良⼀、“先端ビーム応

41-44 (2020).
［10］産総研分析計測標準研究部⾨先進ビーム計測研

⽤計測技術”、計量標準 120 周年記念誌 2-2-4-3、究グループホームページ：

112-115、2023 年 11 ⽉．

https://unit.aist.go.jp/rima/ab-mg/［2］⼤島永康、加藤英俊、友⽥陽、“量⼦ビーム（X［11］林﨑規託、帯名崇、“「加速器の運転制御を通じ線・陽電⼦・中性⼦）を使った先端計測・分析法”、て学ぶ EPICS ⼊⾨講習会」報告”、加速器 20 巻 2

軽⾦属、第 73 巻 3 号、2023 年 3 ⽉ .

号、120-122, (2023)．

［3］松本哲郎、“中性⼦標準”、「計量標準 120 周年記［12］K. Kino,

M. Furusaka,

T. Fujiwara,

B.

念誌 2-2-4-2、110-111、2023 年 11 ⽉．

E. OʼRourke, T. Muroga, Y. Tomota, N.

［4］⼤島永康、⽊野幸⼀、友⽥陽、“中性⼦等量⼦ビー

Oshima, “Pulsed neutron-beam flux with

ムを⽤いた構造材料等解析技術の開発”、⾰新構

the supermirror neutron guide system at

四 季 Vol.62

9

AISTANS” , The European Physical Journal

In‒Ga‒Zn‒O thin-film transistor” , Review ofPlus 137, 1260 (2022).

Scientific Instruments 93, 013304 (2022).

［13］K. Kino, T. Fujiwara,

M. Furusaka, T.

［15］T. Fujiwara,

K. Kino,N. Oshima,M.

Muroga, B. E. OʼRourke, N. Oshima,

Furusaka, “Development of a Bragg-edge

Y. Tomota, “Neutron performance andNeutronfuture prospect of the compact electron

Combined with Micro-structured Boron

acceleratordriven neutron facility AISTANS” ,Cathode and Glass Gas Electron Multiplier” ,Journal of Neutron Research 24, 395-401

Sensors and Materials 35, 537‒544 (2023).

(2022).
［14］T. Fujiwara, H. Miyoshi, Y. Mitsuya, N.

Transmission

Imaging Detector［16］⼤島永康、“第 3 回量⼦ビーム計測クラブ研究会
開催報告”、加速器 18 巻 1 号、43-45 (2021).

L. Yamada, Y. Wakabayashi, Y. Otake, M.

［17］⼤島永康、“第 4 回量⼦ビーム計測クラブ研究会

Hino, K. Kino, M. Tanaka, N. Oshima, H.

開催報告”、陽電⼦科学 18 号、44-45 (2022).

Takahashi, “Neutron flat-panel detector using

第７回中性子・ミュオンスクール開催報告
2023 年 12 月 18 日から 22 日にかけて、茨城県東のグループが行いました。これらの講義、実習、発表

海村にある大強度陽子加速器施設（J-PARC）の物質・を通じて、多くの参加者が中性子科学及びミュオン科

生命科学実験施設（MLF）及び日本原子力研究開発機学の理解と知識を深めるとともに、講師及び MLF や

構 原子力科学研究所 JRR-3 において、第 7 回中性子・JRR-3 スタッフとの交流を深めました。初日朝にはど

ミュオンスクールを開催しました。本スクールは、中こか不安げに見えた実習生が日に日に成長し、最終日

性子科学とミュオン科学に関係する国内 10 組織 * がには自信を持って英語でのプレゼンをこなしていたこ

主催して 2016 年より開催しています。国内外問わとに深い感銘を受けました。今後、J-PARC MLF 及ず、中性子やミュオンを用いた実験手法を実践的に学

び JRR-3 のユーザーとして、参加者が再び東海を訪ぶことができる機会は限られているため、本スクール

れる日を楽しみにしています。

は中性子やミュオンを学んで実際に実験装置に触れる（日本原子力研究開発機構 J-PARC センター 丸山龍治）

貴重な機会となっています。今回、講義は対面とオン
ラインのハイブリッド開催、実習は対面で開催しまし* 日本中性子科学会、日本中間子科学会、J-PARC セ

た。過去の中性子・ミュオンスクールでは、J-PARC

ンター、日本原子力研究開発機構 物質科学研究セン

MLF の実験装置のみを用いて実習を行っていました

ター、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究

が、前回のスクールからは JRR-3 の実験装置を用い所、東京大学物性研究所附属中性子科学研究施設、総た実習も募集が始まり、日本を含む世界各国から 17

合科学研究機構 中性子科学センター、茨城大学大学院

名の実習生が参加しました。また、講義のみオンライ

理工学研究科、中性子産業利用推進協議会、茨城県

ン聴講の参加登録は 105 名でした。初日、本スクール校長を務める日本中間子科学会久保会長の開会挨拶
でスクールが開幕しました。国内外 11 名の講師による講義は、実習生やチャットによるオンライン聴講生からの質疑応答も交えながら行われました。実習では、7 つのグループに分かれて、実際に中性子・ミュオン実験装置を使用した実験及びデータ解析が行われました。最終日には、他の実験装置で実習した参加や講師らに対して、実習内容及び実験結果の発表を 7 つ

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四 季 Vol.62

第 28 回 CROSSroads Workshop 開催報告
2024年1月11日に、
第28回 CROSSroads Workshop

後半の部では、中性子研究に期待される高圧物性テー「 高 圧 中 性 子 実 験 の 物 性 研 究 へ の 展 開 」が、AYA’S

マやその研究手法について 3 件のご講演をいただきま

LABORATORY 量子ビーム研究センターにおいて、現した。全体討論では、低温高圧中性子環境の整備や、地及びオンラインのハイブリッド形式で開催されまし

実験技術の利用拡大についてなどが話題となりました。現地では 21 名（講師、事務局を含む）、オンライた。各講演における質疑応答、全体討論とも、非常にンでは 38 名の方々に参加いただきました。本ワーク

活発な意見交換がなされ、組織の垣根を超えた貴重なショップは、高圧物性研究に焦点を当て、中性子実験

交流の場になったと感じております。

に期待されるサイエンステーマやニーズを既存の実験

本ワークショップを通じて、高圧中性子実験による手法に捕らわれず自由に議論すること、また、このよ

物性研究の技術の拡大に、多くの研究者が期待されてうな議論を通して、MLF の高圧中性子実験と物性研いると感じました。その一方で、実験環境の整備や技究との新たな連携を築くことを目的に開催されまし

術の高度化には、多くの問題が存在していることも認た。

識することができました。今後、これらの問題の解決

まず、東京大学物性研究所の上床美也教授より、高を図るためにも、ワークショップをシリーズで開催す

圧中性子実験を利用した物性研究についてのレビュー

るなどにより、研究者間の連携を深めていきたいと考をいただきました。その後、MLF における低温高圧

えております。

中性子実験の実際について 2 件のご講演をいただき、( 総合科学研究機構 中性子科学センター 町田真一 )参加者の集合写真

会議の様子

研究会・講習会開催◆金属材料研究会◆小型中性子施設活用研究会

2023 年度は iMATERIA トライアルユースを利用し小型中性子施設活用研究会における活動の一環とした中性子測定を実施することとし、各社の計測目的をて、産総研・量子ビーム計測クラブ等と協力して、小含む試料準備状況についてオンライン形式で紹介いた型中性子施設における産業利用事例や関連する計測技

だきました。

術の開発動向を知ることを目的として研究会を産総研

本研究会は、中性子産業利用推進協議会参加企業のにてハイブリッド開催しました。2 日目は、産総研・研究者と関連する大学および中性子施設研究者だけで小型中性子施設 AISTANS を含む産総研の量子ビーム

構成しています。

計測施設の見学、およびブラッグエッジ・イメージン（2023 年 10 月 17 日開催）

四 季 Vol.62

11グ解析実習が開催されました。研究会後の意見交換会
は、産学間の交流の場となりました。2 日間の参加人数は延べ 150 名でした。
◆生物・生体材料研究会
C B I 研究機構 量子構造生命科学研究所との合同シンポジウムをオンライン形式で開催しました。総合科（2023 年 12 月 13、14 日開催）

学である創薬において、Cryo-EM とほかの技術の連携は必須であり、特に、同じデータを取得できても、◆磁性材料研究会

それらの技術により、より正確な構造へと格上げされ可視化計測と材料開発に注目し、中性子イメージン
グ法ならびに放射光磁気イメージング法の計測・解析、
アモルファスの低鉄損化に関して講演をいただきましていく時代であるという見地で 5 人の先生方が講演されました。参加人数は 190 名でした。
（2024 年 2 月 16 日開催）た。東北大学金属材料研究所にてハイブリッド方式で開催しました。研究会後、ラボツアーと意見交換会が行われました。参加人数は 37 名でした。
（2024 年 1 月 24 日開催）

◆中級者向け Z-Code 講習会
中性子粉末回折装置を利用して回折データの解析経
験のある方を対象に、中級者向け Z-Code 講習会を開催しました。今回も昨年度と同様に講師の先生方の講◆有機・高分子材料研究会

義映像を特設サイトに掲載し、それを見て学習するオ

有機・高分子材料研究会では今後 5 年間で、「中性ンデマンド方式としました。今年度は 46 名の方々に子と放射光Ｘ線（特に軟Ｘ線とテンダーＸ線）を相補的参加いただきました。参加者内訳は大学教員：2 名、に利用した研究を推進する」ことを目標にしており、学生：19 名、研究機関：3 名、中性子産業利用推進

今年度の研究会は、光科学イノベーションセンターと協議会会員企業：15 名、一般企業：7 名でした。

共催でオンライン開催し、中性子と軟Ｘ線それぞれの（2023 年 12 月 6 日から 2024 年 2 月 29 日）

特徴を活かした研究例について発表がありました。参加人数は 40 名でした。

（2024 年 2 月 1 日開催）

施設からのお知らせ◆ J-PARC MLF◆茨城県ビームライン

2024 A 期の利用運転は 4 月 8 日～ 7 月 1 日です。

産業利用課題を常時公募しております。また、令和2024 B 期の課題募集は 5 月下旬の予定です。詳細

5 年度より茨城県内企業を対象に無料で利用が可能なは MLF の Web サ イ ト（https://mlfinfo.jp/ja/）を 参 照ください。

研修課題も公募しております。
希望する実験時期の公募スケジュールをご確認いただき、募集要項をお読みの上、ご応募ください。詳細◆ JRR-32024 年度分（下期）の課題公募を 2024 年 5 月頃に

https://www.pref.ibaraki.jp/sangyo/

行 い ま す。 詳 細 は Web サ イ ト（https://jrr3uo.jaea.

kagaku/tyusei/procedure_industrial_go.jp/）を参照ください。運転スケジュールも同サイ

use.html

トで公開されています。
※中性子・ミュオン実験のご相談を J-JOIN で受付けています。（秘密厳守）

12は茨城県ビームラインのウェブサイト

四 季 Vol.62

をご覧ください。

今後の行事予定
日時

会議名

場所

その他

4月8日
～ 10 日Machine Learning Conference for X-Ray
and Neutron-Based Experiments.

Community Center(Bürgerhaus) Garchinghttps://indico.frm2.tum.
de/event/451/

4月8日～ 11 日The Position Sensitive Neutron Detector
conference（PSND2024）

Mathematical Institute
University of Oxford, UK

https://iop.eventsair.
com/psnd2024/

4 月 10 日～ 14 日Neutrons & Food 7
June 10-14, 2024

STAR Tower, University of
Delaware, Newark, DE

https://sites.udel.edu/
neutronsandfood7/

5 月 14 日～ 15 日MLZ Workshop: Automation in Diffraction

Lecture Hall, Instituteof Advanced Studies,Technische Universität,
Münchenhttps://indico.frm2.tum.
de/event/439/

Jun 4 -7,
2024

MLZ Conference 2024: Neutrons forEnergy Storage

Conference Househttps://indico.frm2.tum.
Fürstenried Palace（Munich） de/event/461/

6 月 25 日

レベル１講習会

オンライン開催

7 月 11 日

中性子産業利用推進協議会総会

秋葉原コンベンションホール

7 月 11 日～ 12 日中性子産業利用報告会

秋葉原コンベンションホール

8 月 22 日～ 23 日中性子イメージング研究会

新橋ビジネスフォーラム

10th-14thJune

QENS/WINS 2024

Manchester, UK,

https://iop.eventsair.
com/qens-wins2024/

7 月 15 日～ 18 日17th International Conference on Surfale
X-ray and Neutron Scattering（SXNS17）

ESRF Auditorium,
Grenoblehttps://workshops.ill.fr/
event/393

10 月 14 日～ 18 日J-PARC シンポジウム（J-PARC2024）

水戸市民会館

https://j-parc.jp/sympo
sium/j-parc2024/

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13◆リンクのご案内
中性子・ミュオン利用ポータルサイト J-JOIN：https://jrr3ring.jaea.go.jp/jjoin/
J-PARC：http://j-parc.jp/c/index.html
J-PARAC MLF（Meet ＠ MLF）：https://mlfinfo.jp/ja/
J-PARAC MLF（Meet ＠ MLF）パンフレット：https://mlfinfo.jp/ja/reports/published.html
J-PARC センターユーザーズオフィス：http://is.j-parc.jp/uo/ja/index.html
茨城県中性子ビームライン：https://www.pref.ibaraki.jp/sangyo/kagaku/tyusei/bl-top.html
J-PARC MLF 成果検索：https://mlfinfo.jp/ja/publications.html
JRR-3：https://jrr3.jaea.go.jp/
JRR-3 Twitter：https://twitter.com/JAEA_JRR3
JRR-3 ユーザースオフィス：https://jrr3uo.jaea.go.jp/（一財）総合科学研究機構（CROSS）中性子科学センター：https://neutron.cross.or.jp/ja/
J-PARC MLF 利用者懇談会：http://is.j-parc.jp/MLFuser/
いばらき量子線利活用協議会：http://www.ibaraki-quantum.com/
日本中性子科学会：https://www.jsns.net/
日本中性子科学会「国内の中性子実験施設」：https://www.jsns.net/facilities/
日本中間子科学会：http://jmeson.org/
季報「四季」編集委員会
委員長

杉山 純（CROSS）

委

勅使河原 誠（J-PARC）、佐野 亜沙美（J-PARC）、水沢 多鶴子（CROSS）、員

久米 卓志（花王）、松井 高史（富士フイルム）
事務局

小室 又洋、綿引 美知枝（中性子産業利用推進協議会）※「四季」のバックナンバーは下記のサイトでご覧いただくことができます：https://j-neutron.com/siki.html

中性子産業利用推進協議会（IUSNA） 季報「四季」【24年・春】Vol.62
発行日
発行元

2024年3月25日
中性子産業利用推進協議会〒319-1106 茨城県那珂郡東海村白方162-1 いばらき量子ビーム研究センター
TEL：029-352-3934 FAX：029-352-3935 E-mail：https://j-neutron.com/（2022年2月1日よりURLを変更しました）

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