【19年・冬】 Vol.45
中性子産業利用推進協議会

季報

Industrial Users Society for Neutron Application
2019年12月25日 発行

P1 巻頭言 P2 J-PARC MLFの2019Bにおける課題採択結果 P3 J-PARC MLFの2020Aにおける課題申請状況
P4 J-PARCセンター情報 P5 JRR-3情報 P6 研究トピックス P9 中性子産業応用セミナー P10 活動報告 P12 お知らせ

スマート社会に向けた中性子線解析への期待と分析・解析の将来像
株式会社日産アーク

松本 隆

Society5.0 が将来のスマート社会を提唱しています。これは人類に課せられた課題への夢のあるソ
リューションを示唆していますが、産業界の変革は
Industry4.0、即ち、「AI による労働、思考の代替」として受け止めるのが分かりやすいでしょう。この「第四次産業革命」では多くの知的専門職が AI に取って代わられ不要になるという、ブラックシナリオにも繋がるのですが、私たち、材料分析・解析にかかわる専門職はどうなってしまうのか、不安になるのも事実です。
スマート社会では、ものつくりも「仮説検証サイクルを回す」のではなく、AI を活用した「データ駆動型」に変革することは否めず、材料分析・解析もその位置づけは大きく変わり、また、機能的変革を求められることになるでしょう。
データ駆動型への移行は、エンジニアリングが、従来の実体に基づく仮説検証サイクルを回す方式から、機械による予測型に変革することを意味しています。
バーチャルに材料の最適化を行うことは可能となりま
すが、蓄積したビッグデータ、計算による構造モデルなどに基づき、材料の「設計図」にあたる「記述子（特徴因子）」（Descriptor）と要求機能を紐付けた解析が必然となり、「設計図面」と「実体」の整合確認をスマートに行うことが材料分析・解析の使命となる、そうしないと私たちの地位が危ない…このように考えています。

得ることが出来ます。また、量子ビームの活用は、マルチモーダル、マルチプローブ、マルチスケールの計測を可能にし、「データ駆動型」エンジニアリングにおける実体確認、即ち、要求機能と記述子の相関性や整合・不整合を瞬時に見極めることを容易にします。時間・空間分解能の高い放射光解析、材料透過能の大きい中性子線解析への期待は必然的に高まります。
一方、記述子と要求機能の紐付は機械（AI）の仕事であるとしても、これをマネジメントする「人の脳」と AI とを橋渡しするメディアが必要です。人は決してスペクトルで物事を理解しているわけではありません。この橋渡しのためのメディアがイメージングの手法で、これもまた、量子ビームを用いた解析が得意とするところです。そしてこのイメージングは膨大なス
ペクトル情報で構成されていますから、1 回の実験で容易に「ビッグデータ」を蓄積できます。AI とビッグデータ解析は切り離せませんが、解析に見合った都合の良い公開データベースはありませんし、産業界はコストをかけて蓄積したデータを容易には公開しないでしょう。量子ビームは、まさにビッグデータ解析を切り開く「飛び道具」としても期待されます。
中性子線などの量子ビーム解析が、私たちの「不安」を払拭するだけでなく、積極的に産業界のスマート化を仕掛けていくための切り札となることを期待しています。

記述子は多岐に渡り、また、階層化していることか
ら、材料分析ラボの装置で全てを確認することは出来ませんが、中性子線はじめ量子ビームを活用すること
により、例えば、スペクトル解析により複数の情報を四 季 Vol.45

1

「中性子科学研究」の学問的シーズと社会ニーズとのマッチング
東京理科大学

福山 秀敏

がら、しかしより広く「中性子科学研究推進の将来像」
を考えるために、今年初めから非公式な「NS（neutron2015 年 6 月の第 27 号本欄で「中性子と産業」というscience）
会」で意見交換が重ねられてきました。

テーマで書いてからあっという間に 4 年半が経ち、「中

7 月の第 5 回において J-PARC を核とする施設、ア

性子科学研究」の学問的シーズと社会ニーズとのマッ

カデミアのとりまとめ母体としての中性子科学会、そチングの様子に変化が生まれたと思いますのでそのこして産業利用等の社会貢献活動の幹としての中性子産とについて紹介します。

業利用推進協議会と茨城県、そして国など、関係者

2005 年の J-PARC センター発足から 10 年経過したが一体となって連携協力する場として仮称 Materials

頃からセンターの「建設期から研究活動展開期」へのScience Board（MSB）の設置が提唱され、関係者に変身が国際諮問委員会（IAC）でもたびたび課題として報告されました。その名称を Neutron Science Board

指摘されていました。IAC のみならず文科省評価委

ではなく、より広い観点から Materials Science Board

員会等でも視点は多少異なるものの同様の指摘がなとした理由は、中性子のみならず放射光やスーパーコ

され、それらに呼応して J-PARC センターに Science

ンピュータを含む大型研究施設を基盤とした総合的・

Promotion Board（SPB）が設置されました。紆余曲

俯瞰的な「開かれた場」が有する大きな可能性を意識し折がありましたが SPB は今年になって最終的に従来た結果であり、その尖兵として中性子の位置づけが表別個に（多くは「概念的」に）提起された様々な課題をカ

現されています。MSB の具体的な制度設計は今後のテゴリーごとに具体的行動目標として明確に整理しま

課題ですが、先端的研究活動に関する情報交換が適切、した。並行して中性子科学会「ロードマップ特別検討

かつ迅速に行われ、それが次への研究活動に反映され、委員会」からも提言が出されました。このような組織

さらにはそれを踏まえたコミュニティの将来設計が関による活動とは別に先端サイエンスについて広い視点

係行政機関との共同作業の一環として実現することにに立った活発な意見交換の場が J-PARC MLF 産業利なれば、激化する国際競争の中での我が国の「中性子用報告会で展開されてきていたことは大変印象的で科学研究」さらには「物質材料科学研究」の立ち位置のす。この産業利用推進協議会等の活動を視野に入れな明確化に必ず貢献すると思います。

J-PARC MLF の 2019B における課題採択結果
J-PARC MLF は 2019 年 度 下 期（2019B）84 日 間

分

類の運転を予定しています。MLF 中性子装置全体では延べ 1,628 日間運転されますが、KEK の S 型課題やJAEA のプロジェクト研究、および装置グループの利用などを除き、CROSS の新利用者支援事業（NUP）や一般利用課題（短期）公募においては、中性子課題の

実験責任者
高嶋 頼由

出光興産

BL-16 ソフト界面解析装置（SOFIA）

堀 耕一郎

住友ゴム工業

伊藤 恵利

メニコン

首藤 靖幸

住友ベークライト

大野 正司

日産化学

BL-17 偏極中性子反射率計（SHARAKU）

調整枠などを含めて一般利用に供されるのは 955 日
であり、比率では 58.6% です。

ビームライン
BL-15 中性子小角・広角散乱装置（TAIKAN）

J-PARC
一般公募

成果公開と成果専有、NUP を合わせて 379 件の申請

BL-19 工学材料回折装置（TAKUMI）

があり、182 件が採択されました。採択率は 48% です。
産業界からは成果専有の 2 件を含めて 36 件の申請

BL-21 高強度全散乱装置（NOVA）があり 18 件が採択されました。採択率は 50% です。

BL-22 エネルギー分析型
中性子イメージング装置（RADEN）

なお、CROSS の NUP に対しては産業界から 1 件の申請があり採択されました。
2019B において成果公開利用で採択された 16 件の産業利用課題を表 1 に示します。申請課題の題目は実2

四 季 Vol.45

新利用者
支援事業

BL-02 ダイナミクス解析装置
（DNA）

表1

所属機関

戸崎 裕

日東電工

吉岡 昌洋

長谷工コーポレーション

山田 明徳

いすゞ自動車

松﨑 拓也

三和ドック

塩田 佳徳

金属技研

滝本 康幸

AGC

中田 克

東レリサーチセンター

笹田 星児

デンソー

木村 信治

JXTG エネルギー

瀬戸山 大吾 豊田中央研究所
三田 一樹

三井化学

2018B における産業利用採択課題験実施されるまでは公表されません。

界面解析装置「SOFIA」が 11% で最も多く、次いで、

図 1 に 2019B 採択課題 182 件の申請元別分類を示

BL19 工学材料回折装置「匠」が 8%、BL15 小角散乱装します。最も多いのは大学で 45%、企業は 10% です。

置「大観」、BL17 試料垂直型偏極中性子反射率計「写海外の大学・研究機関は 25% を占めています。

楽」、BL21 高強度全散乱装置「NOVA」がいずれも 7%

図 2 には利用装置の分類を示します。BL16 ソフト
KEK
4%と、比較的多くなっています。

CROSS
2%

BL23
1%
BL21
7%

BL20
4%

JAEA
8%

大学
（国内）
45%

海外
25%

BL8
5%

BL19
8%
BL18
5%

BL11
5%

BL17
7%

BL16
11%

企業
10%
研究機関 6%
図1

2019B 採択課題 182 件の申請元分類

BL1
7% BL2
5%

BL22
5%

図2

BL14
BL15 5%
7%

BL4
2%
BL5
3%
BL6
1%

BL3
1%

BL9
2%
BL10
4%

BL12
3%

2019B 採択課題 182 件の利用装置分類

J-PARC MLF の 2020A における課題申請状況
J-PARC MLF 一 般 利 用 課 題（ 短 期 ）2020A 期 の 公の 265 件と同水準です。

募が 10 月 17 日から 11 月 7 日の期間に行われました。

図 1 に 2019B と 2020A の申請課題の申請元別分類

中性子課題は総数 260 件の応募がありました。2019B

を示します。これらは審査を経て、2 月の選定委員会

期の 379 件に比べ、119 件減少しました。2019A 期

で採否が決定されます。

2019B 379件
KEK
3%

2020A 260件

CROSS
2%

KEK
2%

CROSS
4%

JAEA
8%

JAEA
10%

大学
（国内）
40%

大学
（国内）
42%

海外
28%

海外
32%
企業
9%

企業
11%

研究機関 6%

研究機関 3%
図1

2019B と 2020A の申請課題の申請元別分類

四 季 Vol.45

3J-PARC センター情報
J-PARC における負ミュオン研究（施設・装置の立場から）
J-PARC センター

三宅 康博

方式をウォームボア方式に変更し、ビーム輸送系で低運動量のミュオン損失の原因となる窓を取り除く

J-PARC におけるミュオン科学実験施設（J-PARC/

改 造 を 行 い ま し た。 そ の 結 果、 低 運 動 量 2.6MeV/c

MUSE）では、以下に示す 2 つの特徴を生かして、負（32keV）（最大 120MeV/c（54MeV））の負ミュオンを得

ミュオン利用の実用化を図ろうとしています。

ることができるようになりました。（図 1）。負ミュオン

負ミュオンが物質中の原子に捕獲される過程でビームを物質中に打ち込み、任意の深さ（例えばグラファ

100% の確率で放出されるミュオン特性Ｘ線は其々のイト中で 100nm から 60mm の任意の深さ）に止めるこ

原子に固有のスペクトラムを持ち、しかも電子に比べとにより、負ミュオン特性 X 線分析の短時間測定や 3 次て 200 倍重いこともあって、検出の容易な高いエネル

元の元素分布イメージング測定までもが可能となり、Li

ギー（電子 X 線の〜 200 倍）を持っています。負ミュ電池のオペランド測定、考古学研究、半導体のソフトエオンを用いれば、リチウムをはじめとした軽元素でラー研究などの様々な研究が展開されつつあります。

あっても極めて高い収率で検出でき、原理的には、Ｘ

最後に、高度化の将来計画を紹介しましょう。加

線蛍光分析をはるかに凌ぐ超高感度の元素分析手段と速器から直接に得られる負ミュオンは、大きな空間的考える事ができます。しかしながら、これまで負ミュな広がりと大きなエネルギー分散とを有し、高々ミリオンによる分析法は、非破壊分析法としてあまり使わメートル程度に収束させることしかできません。ミュ

れてきませんでした。従来のミュオン施設では十分なオン特性 X 線による元素分析のナノスケール高分解能

負ミュオン収量が得られなかったからです。

化や 3 次元高分解能化のためには、空間コヒーレンス

J-PARC MLF 施 設 に あ る MUSE で は、3GeV シ ンに優れていて（＝エミッタンスの小さな）且つ、時間コ

クロトロン（RCS）から得られる 3GeV 陽子ビームと、

ヒーレンスに優れた（＝エネルギー分散の小さな）負グラファイトミュオン標的の原子核反応（np 反応、

ミュオンビームが必要です。この為に超低速負ミュオ

pp 反応）によって、負（正）パイオンを作り出していンビームを生成し、打ち込み深さの精密化を図るプロます。負ミュオンは、3 次粒子として負パイオン（平

ジェクトが新学術領域研究の枠組みで新しく始まりま均寿命 26ns）から得られます。意外と思われる方はした。実現すれば、元素情報に加え、同位体や化学結多いかもしれませんが、3GeV 陽子を用いてミュオ合の情報を 3 次元ナノスケールで明らかにすることがンをつくりだしているミュオン施設は極めて珍しく、できます。従来の計測法（例えば、電子線や X 線を用

諸外国のミュオン施設では、500-800MeV の陽子ビー

いるＸ線蛍光分析 EDX や EDS）にはない全く新しい研

ムを用いています。これが、MUSE の第 1 の特徴と究手段の誕生です。材料科学や生命科学に対して革命して誇れる大強度負ミュオンが得られる所以です。

的な役割を果たすかもしれません。

3GeV 陽子の負パイオンの生成断面積は 800MeV 陽子と比べ、np 核反
応では 10 倍強、pp 核反応に至っては 200 倍にも及ぶからです。
MUSE の 第 2 の 特 徴 は、20MeV/
c以下の低運動量の負ミュオンを取り出す事ができるというものです。 す な わ ち、 長 尺 の 超 伝 導 ソ レ
ノイドの中を負パイオンを飛行させ、 飛 行 し な が ら 崩 壊 し て 生 まれる負ミュオンを効率良く捕獲し、 運 動 量 を 選 択 し て 実 験 室 に 輸送し、実験に供しています。MUSE
で は、 長 尺 の 超 伝 導 電 磁 石 の 断 熱

4

四 季 Vol.45

図1

MUSE における、運動量に対する負ミュオン収率

JRR-3 情報
JRR-3 の現状と今後の予定
日本原子力研究開発機構

松江 秀明

端研究成果を維持するとともに、高強度パルス中性
子施設 J-PARC との効率的な相補利用による独自性の研究炉 JRR-3 は、定期検査のため平成 22 年 11 月に高い研究成果創出のために、ビームの高強度化が重運転を休止し、その後、東日本大震災後に策定された

要となってきております。そのため、JRR-3 では冷中試験研究炉にかかる新規制基準に適合するための審査

性子導管 C1 〜 C3 全ての導管の最上流部（インパイル対応を行い、昨年、平成 30 年 11 月 7 日には、運転再部）12 体及び C2 冷中性子導管の上流部 13 体をスー開の前提となる原子炉設置変更許可を取得したところ

パーミラーに更新し、高度化を図ることとしておりまです。

す。図 2 にスーパーミラーへの更新作業の様子を示し

適合性審査の過程で定めた新たな基準地震動（当初の想定を上回るもの）を用いて、原子炉建家の耐震性ます。
JRR-3 に係る情報は JRR-3 ユーザーズオフィスの下を再評価した結果、原子炉建家の屋根の一部が損傷す

記ホームページにて公開しております。

るおそれがあることが判明し、必要となった原子炉建https://jrr3uo.jaea.go.jp/

家の補強工事に加え、原子力事業者として自らが率先

また、令和元年 9 月末から JRR-3 の公式 Twitter をして行う安全確保への取り組みのひとつとして、平成始めました。URL は以下のとおりです。

19 年度に改正された建築基準法に適合させるため、

https://twitter.com/JAEA_JRR3

ビームホール等の建家や周辺の構築物に対しても耐震補強工事を行うことといたしました。これらの工事がJRR-3 に係る情報を随時ツイートしておりますのでフォローしていただければ幸いです。

終了し、運転再開に必要な検査が全て終了するまでは、運転は引き続き休止となります。
なお、工事に対しては、令和元年度に「設計及び工事の方法の認可（設工認）」を順次取得するとともに、以下の URL に公開したス
ケジュールに基づき、令和 3 年 2 月末までに
耐震補強工事に係る使用前検査の完了を目指しています。
https://snsr.jaea.go.jp/topindex/schedule_
4_190329.pdf
令和元年 10 月現在、JRR-3 原子炉建家等の耐震補強工事を計画どおり進めており、令和元年 9 月 2 日には、児玉敏雄理事長による

図 1 JRR-3 の耐震補強工事の様子と児玉敏雄理事長視察の際の集合写真

JRR-3 の工事の視察と進捗状況の確認がありました。視察に先だって、JRR-3 の早期運転
再開は機構のミッションとして最優先の取り組みであることを肝に銘じ、安全第一を旨として耐震補強工事を完遂するよう職員への激励があったところです。図 1 に耐震補強工事と、児玉敏雄理事長視察の際の集合写真を示します。今後、令和 3 年 2 月末の JRR-3 の運転再開を目指して、耐震補強工事等の管理を確実に行い、予定どおりに運転再開できるよ
う進めてまいりたいと思います。
ま た、JRR-3 の 国 際 競 争 力 を 高 め、 最 先

図2

JRR-3 最上流部の冷中性子導管のスーパーミラー更新

四 季 Vol.45

5

研究トピックス
社会インフラ予防保全を目指す理研小型中性子源による塩分非破壊検出技術
理化学研究所大竹 淑恵

ら 5kg/m3 で検量線が得られることを示しました［3］。
次に橋梁をモデル化した大きな体積のコンクリートサ

理化学研究所では、陽子線ライナックをベースとンプル内部の塩分濃度の見分けを可能とする検出技

した理研小型中性子源システム RANS の整備・高度術を新たに開発し（図 1（a）参照）、図 1（b）に示すよ

化開発ならびに、コンパクトな中性子源の強みを生かうにコンクリート深さ 6cm 未満、12cm 深さの塩分をした中性子線による非破壊定量分析計測技術の研究開

見分ける技術開発に成功しました［3］。これはコンク

発を進めています［1,2］。RANS プロジェクトには大リート内部塩分濃度の深さ分布を非破壊で可視化する

きく 2 つの目標があります。一つはものづくり現場や技術となります。

公設試験所、大学などで利用できる据置型中性子線分

更に全体システムをコンパクト化した RANS-II は析システムの実現、もう一つは、橋や高速道路といっ

中性子発生に成功しました。コンパクトな加速器開た社会インフラ、大型構造物の予防保全を目指した屋

発は東工大林崎研究室との共同研究による 3 枚構造

外現場利用可搬型システムの実現です。ここでは、落RFQ 加速空洞を用いて実現しました［4］。陽子線ライ橋などの大きな原因である「塩害」を未然に防ぐためのナック RFQ（2.49MeV）からターゲットステーション

コンクリート内部の塩分濃度を非破壊に評価分析するまでを図 2 に示します。現在中性子スペクトル計測を

RANS による新たな計測技術ならびにさらなる小型化

実施しており、年度内にはコンクリ―ト反射イメージの実現である RANS-II について紹介します。

ングトライアルを実施する予定です。

中性子捕獲即発ガンマ線分析法（Neutron-captured

コンパクトな中性子源システムによる塩分計測や床Prompt Gamma-ray Analysis NPGA）は、隕石の元版劣化可視化技術の実用化については、国交省土木研

素分析など微量元素分析法として中性子利用者には広究所による特定を受けたコンソーシアムを立上げておく知られています。RANS ではこの技術を「塩害」に適り、RANS における開発技術を基にした現場計測技術

応しようと考えました。沿岸部や山間部の橋梁は海風や凍結防止剤散布による塩害が深刻化し、2018 年にはイタリアで落橋事故が発生しています。塩分が水分とともにコンクリート内部に浸透すると内部鋼材の腐食が進み、最終的には破断に至ります。
構造物の表面は雨水などで洗い流されるため表面と内部では塩分濃度が異なることは㼟㼠㼞㼡㼏㼠㼡㼞㼑㼟

知られています。コア抜きなどの破壊計測技術は存在しますが、橋梁を傷つけるため
現場では積極的に実施されず、非破壊計測

図 1 （a）NPGA によるコンクリートサンプル内部の塩分濃度の計測方法

技術開発が喫緊の課題です。そこで我々はNPGA を適用し、現場利用可能なコンク
リート内部塩分量の定量解析技術の開発ならびに大型コンクリートサンプル内部の塩分分布検出の新たな技術開発に挑戦しました。土木分野における全てのコンクリ―ト
構造物を対象としているコンクリート標準
示方書によると、コンクリート内部の塩分量が約 1.0kg/m3 を超えると内部鋼材腐食が始まります。非破壊分析下限はこれより低い値が必要ですが、我々は 0.36kg/m3 か

6

四 季 Vol.45

図 1 （b）コンクリート内部塩分濃度深さ分布の計測結果

の標準化を目指しています。RANS の開発研究においMethod for Chlorine in Concrete by Compactては、J-PARC センターとの協力関係が重要な役割を果

Neutron Source and PGA"

たしており、今後も、大型と小型の実質的な協力が相Tech. Vol. 17,（2019）p571

乗効果をもたらし中性子利用のすそ野の拡大、中性子科学のピークを鋭く高くすることが期待されています。

J. Adv. Con.

［4］林崎規託、服部俊幸、石橋拓弥、 特開 2011086494

参考文献［1］四 季2015、No.28, 2019,

N0.40［ 2 ］Y. O t a k e , “ A p p l i c a t i o n sof Laser-Driven Particle
Acceleration”eds. P. Bolton,
et al. （2018） Chapter 19
pp.291-314

CRC Press［ 3 ］Y . W a k a b a y a s h i e t a l .
"Feasibility Study ofNondestructive Diagnostic

図2

RANS- Ⅱ

磁場中中性子回折法による水素液化用磁気冷凍材料のミクロな磁化過程の観測
物質・材料研究機構

北澤 英明

場で磁化の向きが揃えられる強磁性体が有望と考えられていました。ところが、立方晶 Dy5Pd2 型結晶構造

我々は JST 未来社会創造事業大規模プロジェクト型を持つ Ho5Pd2 は、反強磁性体（TN=28K）であるにも「磁気冷凍技術による革新的水素液化システムの開発」

かかわらず、磁気相転移近傍の 34K で非常に大きな（研究代表者：西宮 伸幸 NIMS 招聘研究員、2019 年

磁 気 熱 量 効 果（MCE）-Δ Smagmax=0.15J/cm3K（0-5T）

度～最大 10 年間）に取り組んでいます。具体的なテーを持ち、相対冷却強度（RCP）が 6.32J/cm3 あるとの興

マの 1 つとして 20K（水素液化温度）～ 77K（窒素液

味深い報告がありました［1］。この物質は、水素液化

化温度）の温度範囲で大きな磁気エントロピー変化 -Δに有望な磁気冷凍材料の 1 つと考えられます。これまSmag を示す材料探索を行っています。

で、我々の中性子粉末回折実験により、巨大磁気熱量

液体水素は気体水素の 1/800 の体積であるため、大効果（MCE）を示す Ho5Pd2 が、［δ δ δ］
（δ=0.18）

量輸送、大量供給、大量貯蔵、省スペース等の特長がにグラス温度 Tg=28K の 3 倍以上の温度から磁気相関あり、水素エネルギーの本格的な普及には欠かすこを持ちながら発達し、ついに温度 Tg 以下で短距離秩とができないエネルギーキャリアの 1 つです。液体水序（クラスターグラス）相が形成されることを明らかに素を広く普及させるためには、大幅なコストダウンがしてきました。最近、Ho5Pd2 の短距離秩序が磁場印求められており、液化の高効率化が不可欠となってい加中でどの様に磁気モーメントが揃っていくのかをます。既存の気体冷凍方式による水素液化機は、圧調べるために、スイス PSI にある核破砕型中性子施設

縮機や液化方法に原理的な非効率性が内在しており、SINQ の回折計 DMC を用いた磁場中中性子回折実験

50％を超える液化効率の達成は容易ではありません。

を行いました。

一方、磁気冷凍は、磁性体内の磁性原子が持っている

図１に 1.6K における中性子回折パターンの磁場依

スピンを磁場で磁化（消磁）を行う事で、発熱（冷却）を存性を示します。結晶構造に由来する回折ピークは、

行っています。磁気冷凍では気体冷凍のよう大型のコゼロ磁場の状態で Fd-3m で許される角度（赤い棒）にンプレッサー等を使わないため、原理的に 50% 以上

表れています。また、赤い矢印で示されている小さなの高い液化効率が期待できます。

ピークは、低角度側に現れている不整合ピーク（［δこれまで実際に磁気冷凍に利用できる物質の必要δ δ］、δ =0.18）のサテライトピークとなっていま

条件としては、磁化が大きくなおかつ、比較的弱い磁

す。これらの不整合ピークは磁場の印加と供に減少し

四 季 Vol.45

7ていくことがわかります。一方、結晶構造に由来する

冷凍材料開発に有効にフィードバックできると考えてピークは磁場の印加とともに、増大していくことがわいます。

かります。さらに、磁場の印加と供に青い棒の箇所に単純立方晶系で許される回折ピークが成長していく

謝辞：本研究は、JST、未来社会創造事業、JPMJMI18A3

ことがわかります。詳細な磁場変化を捉えるためにの支援を受けたものです。本研究の実施に際しては、PSI

図 2 にピークの積分強度の平方根とピークの半値幅をの L. Keller 博士、NIMS 中性子散乱グループの方々にご

外部磁場の関数としてプロットしました。不整合ピー

支援いただきました。この場を借りて感謝申し上げます。

ク（［δ δ δ］、δ =0.18）の強度は、磁場 0.7T 付近で履歴を伴って大きく減少する事から、メタ磁性転移の

参考文献

ような磁場誘起相転移が生じている事を意味していま［1］T. Samanta, et. al., Appl. Phys. Lett. 91,

す。長周期構造として、らせん構造のようなものが実現していると仮定すると、らせんのピッチは磁場によって影響を受けませんが、らせんからコーンに変化

082511（2007）.
［2］S. Toyoizumi, et al., J. Appl. Phys. 117,
17D101（2015）.

していけば、らせん面に垂直方向に強磁性成分が発生することで、上記のそれぞれのピー
ク強度の磁場依存性はおおよそ説明できると考えています。クラスター
グラスの様な状態は、様々な相互作用が拮抗した状態で実現していると考えられるため、わずかな外乱（磁場、圧力等）でより安定な状態に落ち込む事が予想されます。つまり、
Ho5Pd2 は本当の強磁性体ではないが、この特異な結晶構造に由来する
クラスターグラスであるため、磁気熱量効果が低磁場で大きく現れているのではないかと仮説を立てることが出来ます。Ho サイトの欠陥依存性を調べると確かに Ho 欠陥量と磁気熱量効果に相関があることも上記

図1

Ho5Pd2 多結晶試料の 1.6K における中性子回折パターンの磁場依存性の仮説を裏付ける傍証となると思います［2］。バルクの磁化測定では、物質全体の平均的な磁気特性は類推できても、なかなか各スピンがどのように磁場に応答しているかを調べる事は出来ません。一方、中性子は、スピンを持った原子レベルのプローブです。磁場中で中性子散乱現象を詳細に計測する事で、磁気冷凍サイ
クルに重要な磁化・消磁のミクロス
コピックな起源を解き明かす事がで 図 2 Ho Pd の 1.6K における（a）短距離秩序を示す不整合ピーク［δδδ］と（b）結52
きるため、今回の事例のように磁気晶格子に由来する回折ピーク［3 3 1］の積分強度の平方根と半値幅の磁場変化

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四 季 Vol.45

中性子産業応用セミナー
中性子産業利用推進協議会と茨城県、総合科学研究機構では、J-PARC センター他のご協力をいただいて、中性
子の産業利用に関わる測定技術を会員企業に出向いて講習するセミナー、いわゆる「出前講座」を開催しています。
今回は３社においてセミナーを開催しましたのでご報告します。いずれの会場においても活発な質疑がありました。今後、さらに多くの分野で中性子実験装置を利用していただけることを期待しています。

●株式会社リコー
9 月 3 日（火）神奈川県海老名市泉 2-7-1 にあるリコーテクノロジーセ
ンターで中性子産業応用セミナーを開催しました。20 名の方が聴講されました。
プログラムと講師は以下の通りです。
1. 中性子の基礎

野間 敬（CROSS）

2. 中性子粉末構造解析

石垣 徹（茨城大学）

3. 中性子小角散乱による高分子材料の構造解析 小泉 智（茨城大学）
4. ガラス・非晶質材料の構造解析

松江 秀明（JAEA）

5. 中性子の産業利用

峯村 哲郎（茨城県）

会場の様子●花王株式会社
10 月 8 日（火）東京都墨田区文花 2-1-3 にある花王株式会社 東京研究所
で中性子産業応用セミナーを開催しました。
別の二か所の事業所にもインターネットで中継され、合計 47 名の方が聴講されました。
プログラムと講師は以下の通りです。
1. 中性子の基礎

野間 敬（CROSS）

2. 準弾性散乱による材料の機能解析

山田 武（CROSS）

3. 中性子小角散乱による高分子材料の構造解析 小泉 智（茨城大学）
4. 中性子の産業利用

峯村 哲郎（茨城県）

会場の様子●日本ゼオン株式会社
10 月 18 日（金）神奈川県川崎市川崎区夜光 1-2-1 にある日本ゼオン株
式会社総合開発センターで中性子産業応用セミナーを開催しました。
16 名の方が聴講されました。
プログラムと講師は以下の通りです。
1. 中性子の基礎

野間 敬（CROSS）

2. 中性子小角散乱による高分子材料の構造解析 小泉 智（茨城大学）
3. 中性子反射率測定

阿久津 和宏（CROSS）

4. ガラス・非晶質材料の構造解析

鈴谷 賢太郎（JAEA）

5. 準弾性散乱による材料の機能解析

山田 武（CROSS）

6. 中性子の産業利用

峯村 哲郎（茨城県）

会場の様子「出前講座」を希望される企業は協議会事務局（E-mail：info@j-neutron.com）
までご相談ください。

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活動報告
◆研究会
●物質科学研究会
8 月 20 日（ 火 ） エ ッ サ ム 神 田 ホ ー ル 1 号 館 401
会議室において、2019 年度物質科学研究会（第 1 回

料科学における中性子利用の有効性について解説されました。

iMATERIA 研究会 合同開催）を「太陽電池材料研究の

午後は新材料の物性や構造研究と太陽電池開発課

最前線」をテーマとして開催しました。全部で 9 件の題に関するトピックスを紹介する 6 件の講演があり講演があり、参加者は 32 名でした。

ました。

再生可能エネルギーの代表格である太陽電池については、産業として成長するとともに、高効率化やニーズの多様性に応えるため、従来の Si 系材料に替わる
新たな材料の研究開発が活発に進められています。本
研究会では、太陽電池産業とそれを支える材料・技術の最新の動向を概観するとともに新材料の物性や構造研究のトピックスを紹介し、太陽電池材料の物性・構造解明における中性子を始めとする量子ビームの利用貢献について議論しました。
午前中まず太陽光発電産業の最新動向と課題に関する講演が 2 件、続いて、本研究会主査の大山茨城大学
教授が「中性子で何が見えるか」と題して講演され、材会場の様子●ソフトマター中性子散乱研究会
8 月 21 日（水） エッサム神田ホール 1 号館 401 会

れています。本研究会では、DNP-SANS の開発経緯と、議室において、2019 年度ソフトマター中性子散乱研

完成した技術の詳細が紹介され、今後の利用体制の提究会（第 2 回 iMATERIA 研究会 合同開催）を「動的核ス案に対して、活発な議論が行われました。

ピン偏極中性子小角散乱（DNP SANS）の現状と展開」

また招待講演として、理化学研究所の大竹氏によるをテーマとして開催しました。参加者は 50 名でした。

「小型中性子源 RANS と SANS 産業利用への期待」の話

中性子小角散乱法は、サブミクロンからナノスケーがありました。

ルの物質の構造を解析する手法として、産業界でも活用されています。これまでは、多成分系の構造を詳細に解析する手法として、重水等の同位体を用いたコントラス変調中性子小角散乱法（CV-SANS）が盛んに利用されてきました。一方、J-PARC MLF に設置されている茨城県中性子構造解析装置 iMATERIA では、同位体置換法を用いることなくコントラスト変調を行う
新手法として「動的核スピン偏極法」（DNP）を開発してきました。
このたび、7 テスラの世界最高レベルの超伝導マグ
ネットを用いてスチレンブタジエンゴム（SBR）のプ
ロトン偏極度（90%）を達成しました。この手法を使えば「製品そのもの」が分析できるため、期待が寄せら

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会場の様子

◆講習会
●初級者向け Z-Code 講習会
粉末結晶構造解析ソフトウエア Z-Code の初級者向（3）Z-Rietveld 解析＋ Z-3D 描画の実習

け講習会を 11 月 7 日（木）-8 日（金）に東京神田のエッ（4）電子密度や核散乱長密度の求め方（MEM 解析）

サム神田ホール 1 号館で開催しました。会員企業から（5）結晶粒子径や歪の求め方（プロファイル解析）

5 名、非会員企業から 4 名、大学から 18 名、研究機（6）磁気構造解析

関から 1 名、合計 28 名が受講されました。

（7）Conograph を用いた指数付けの方法

J-PARC MLF の粉末結晶回折装置を使い、本格的講師を KEK の神山崇教授、東北大学の木村宏之教授、に 結 晶 構 造 解 析 を 始 め る 方 を 対 象 に、Z-Rietveld、

茨城大学の石垣徹教授、CROSS の石川喜久氏、KEK

Z-3D、Conograph の使い方について講義と実習を行の萩原雅人助教、九州大学の富安亮子准教授に務めていました。最新版では Z-Rietveld の中でマキシマム

いただきました。

エントロピー法（MEM）を用いた解析が出来るようになっています。講習会の目標は、TOF 粉末中性子回
折、原子炉中性子回折、実験室 X 線回折、放射光 X 線
回折データのリートベルト解析、X 線と中性子データの同時リートベルト解析が一人できる。制約条件下でのリートベルト解析、構造パラメータやプロファイル
パラメータ、補正パラメータ等を理解する、原子間距
離・角度等を正しく求める、結晶模型を描く、MEM
解析を行い、結果を表示する、指数付けや磁気構造の解析法を知る、ことです。
講習内容は以下の通りです（1）回折結晶学の基礎（2）Z-Rietveld を用いたリートベルト解析の概要

会場の様子

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お知らせ
2020 年 1 月～ 3 月に開催を予定している研究会と講習会の予定を下の表に示します。
研究会や講習会のプログラムの詳細については協議会の HP に掲載してありますのでご参照ください。
月

日

1月

行事名称

テーマ名

開催地

会場

14日

金属組織研究会

金属材料における小角散乱法の活用

東京

エッサム神
田ホール

15日

金属組織中性子解析セミナー

金属材料の中性子小角散乱解析

東京

エッサム神
田ホール

17日

磁性材料研究会

磁性材料開発に役立つ中性子―歴史、原理、実用例―

東京

エッサム神
田ホール

29日

電池材料研究会＆薄膜・界面研究会（合同開催）

電池材料開発における薄膜・界面の
課題

東京

エッサム神
田ホール

3月

第 26 回 iBIX 研究会
5日東海

残留ひずみ・応力解析研究会

9-10日 中級者向け Z-Code 講習会

残留応力測定の産業利用

東京

エッサム神
田ホール

中級者向け Z-Code 最新版の講習

東京

エッサム神
田ホール

14日

液体・非晶質研究会

水戸

ザ・ヒロサワ・シティ会館

17日

第 4 回 iMATERIA 研究会（鉄鋼協会春季大会）

東京

東京工業大
学（大岡山）

第２回構造生物学研究会
主催者 ： 黒字：協議会、CROSS ＆茨城県、青字：茨城県研究会

協議会 HP（http://www.j-neturon.com/）では、J-PARC MLF や JRR-3 の運転情報などを提供するサイトや、研究成果を紹介するサイトなどが設けてあります。研究会や講習会などの詳細については HP に順次新規情報を掲載しています。是非 HP にアクセスして活用してください。また、新規材料の発見や高度な測定技術の開発、ならびに、中性子に関係する重要な会議など皆様に周知すべき情報がありましたら、是非ご提供ください。
季報「四季」編集委員会
委員長

杉山 純（CROSS）

委

勅使河原 誠（J-PARC）、山田 悟史（J-PARC）、水沢 多鶴子（CROSS）

員

事務局

野間 敬、大内 薫（中性子産業利用推進協議会）

中性子産業利用推進協議会
発行日

2019年12月25日

発行元

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

TEL：029-352-3934

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四 季 Vol.45

季報【19年・冬】Vol.45

FAX：029-352-3935

いばらき量子ビーム研究センター2FE-mail：info@j-neutron.com

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