【20年・春】 Vol.46
中性子産業利用推進協議会

季報

Industrial Users Society for Neutron Application
2020年3月25日 発行

P1 巻頭言 P2 今後の「四季」の編集方針 P2 J-PARC MLFの2020Aにおける課題採択結果 P3 J-PARCセンター情報P4 研究トピックス P6 活動報告 P8 お知らせ

マテリアル革新力の強化に向けて
日本製鉄株式会社

本間 穂高

具体的なソリューション課題を提示する立場にあります。つまりニーズオリエンテッドの科学技術にとって第 6 期科学技術基本計画の策定に向けて、私たちがは絶好の舞台なのです。弱みを強みに変えるために必身を置く「マテリアル」の分野においても、官学産での要なのは、課題の本質を様々な局面から見つめ直し、議論が始まっています。

それをソリューションという形でインテグレートする改めて、「マテリアル」とは何でしょう。日本語に訳事だと思います。

せば物質あるいは材料です。物質を仮に「そこにあるさて、学術界はこのソリューションのインテグレー物」とシンプルに解題すれば、材料はまさに「使われてトにどう取り組んだらよいのでしょう。我が国の中性こそ材料」です。私たち産業界の役目は、使って下さ子研究は、長らく世界の最先端を走ってきたと自負さるお客様に材料をお届けし、もしこれを受け取って頂れています。筆者が所属する鉄鋼材料分野でも、重点けなかった場合にはその理由をしっかり分析し、科学領域として長年取り組まれ、数多くの研究成果が生み技術の課題にブレークダウンして皆様にお返しする事出されてきました。それは大変に素晴らしいことではと考えています。そもそもお客様は材料を「何に」使うあるのですが、とはいえ中性子研究だけから生まれ、のでしょうか。さらには「なぜ」、「誰が」、場合によっお客様に使って頂けるマテリアルがある筈がありませては「いつ」使うのでしょうか。そして大切なことは「どん。理論物理、反応化学、機械制御＋ヒューマンインの様に」使って頂くのか、しっかり考えて次の提案をターフェースによる作りこみ技術など、様々な最先端磨き上げなければいけません。我が国にとって「マテ科学技術がチームワークを働かせるために、相互理解リアルは強み」としばしば言及されますが、その源泉をしっかり深めながら役割分担を果たしていかなけれは上述の様なお客様との絶え間ない対話を通じて鍛えばならないのです。

られたものと言えましょう。すなわちマテリアルとは、筆 者 は 現 在、SPring-8 利 用 者 協 同 体（SPRUC）で物質であり、材料であり、そして使って頂く方へのソ産業分野担当の副会長を拝命しております。ここでリューションなのです。

は直近開催されたワークショップでの議論を受け、足元、科学技術のグローバルな発展に伴って我が国J-PARC、富岳らとの連携を基に新たな学術領域創出が大幅に立ち遅れている分野があると言われていまを議論するサイエンスプロモーションボードが発足しす。IT、バイオなどでしょうか。これらの弱みにマました。我が国の弱みを強みと捉え直すために、世界テリアルの力を掛け合わせて強みに変えるという発想最先端同志の連携を強め、新たな科学技術の課題に正があると聞きますが、この様な 1 ＋ 1 の議論で結果は面から取り組んでいく事を、是非とも読者の皆様にお2 を超える事はありません。そもそも使って頂くとい願いしたく存じます。

う発想に立ち返れば、少子高齢化、環境対応など我が国は「弱み」へのニーズに溢れており、これらの分野に

四 季 Vol.46

1

日本中性子科学会と中性子産業利用推進協議会との連携
日本中性子科学会会長

加倉井 和久ニティー外の意見を取り入れた検討をお願いすることになりました。中性子産業利用推進協議会からもこの約 10 年間にわたる関係者のご尽力により、いよい委員会に参加していただいておりますので、特に産業よ来年 2 月の JRR-3 再稼働の目処が立ってきました。

利用の観点から忌憚のないご意見をよろしくお願いい

1MW のフル稼働が目前に迫ってきた J-PARC MLF とたします。

最近発展の著しい中小加速器型中性子源施設との同また前回の協議会総会でも発言させていただきまし時稼働でやっと私が夢見た「中性子利用理想郷」の実たが、協議会編集委員会から提案された季報「四季」と現に向けてハードウェアの面で飛躍的に大きく一歩学会誌「波紋」の論文掲載の連携に関しても是非前向き前進することが期待できます。よって JRR-3 とその装にご検討くださるよう、よろしくお願いいたします。

置群の再稼働は中性子コミュニティーとして全面的「波紋」は中性子科学会の学生会員にも読まれますのにバックアップする最重要課題の一つであると考えで、産業利用の観点から執筆された論文は中性子産業ております。

利用人材育成にも繋がると思われます。またこれに伴またこれらのハードウェアの有機的な連携及び中性う産業利用推進協議会会員への「波紋」配布は科学会と子利用のあり方と将来について、長期的なビジョンと推進協議会の情報交換及び共有に大きく貢献することその推進方策を中性子コミュニティーとして広く議論が期待できます。

して、実践していくことが必要であります。そのためこれらの取り組みから日本中性子科学会と中性子産に中性子科学会ではここ数年をかけて、中堅・若手の業利用推進協議会との連携が深まり、より理想的な中会員が真剣に議論を重ねてきた結果、来年度から「中性子利用促進につながればと考えておりますので、ど性子科学推進委員会」を常設委員会として立ち上げ、うぞご協力をよろしくお願い致します。

中性子コミュニティーの利用者、関連施設及びコミュ今後の「四季」の編集方針
季報「四季」編集長

杉山 純

次の Vol.47 からは、産業界から 2 名の方に編集委員会に参加していただき、以下の編集方針で進めて参中性子産業利用推進協議会の季報「四季」は創刊号かります。研究トピックスを 4 ページ程度の記事とし、ら Vol.45 までが印刷され、読者の皆様のお手元に届各号 1 件程度掲載します。研究トピックスの課題は、けられてきました。中性子産業利用推進協議会は、季産業界から加わる編集委員を通じて産業界の要望を汲

報「四季」を本号（Vol.46）以降は紙に印刷することをみ上げ、それを考慮して編集委員会で決定し、最適な止め、電子データの形で皆様にお届けすることを決定方に執筆を依頼します。こうすることで、読者の皆様いたしました。今までにも増して充実した内容になるの要求を満たす質の高い記事を掲載することを狙いまよう、編集委員一同努めてまいります。

す。どうか有効にご活用ください。

J-PARC MLF の 2020A における課題採択結果
J-PARC MLF は 2020 年度上期（2020A）77 日間の運転を予定しています。MLF 中性子装置全体では延べ2を含めて一般利用に供されるのは 869 日であり、比率としては 58.2% です。

1,493 日間運転されますが、KEK の S 型課題や JAEA

一般利用課題（短期）公募においては、中性子課題ののプロジェクト、および装置グループの利用などを除

成果公開と成果専有、NUP を合わせて 260 件の申請

き、CROSS の新利用者支援事業（NUP）や調整枠などがあり、成果専有 3 件を含む 145 件が採択されました。

四 季 Vol.46

採択率は 56% です。産業界からは成果公開課題 23 件

乱装置「大観」が 10% で最も多く、次いで、BL16 ソの申請があり 11 件が採択されました。採択率は 48%

フト界面解析装置「SOFIA」が 9%、BL19 工学材料回です。

折 装 置「 匠 」と BL21 高 強 度 全 散 乱 装 置「NOVA」が い

図 1 に 2020A 採択成果公開課題 142 件の申請元別ずれも 8%、BL01 4 次元空間中性子探査装置「四季」、分類を示します。最も多いのは大学で 50%、企業はBL11 超高圧中性子回折装置「PLANET」と BL17 偏極8% です。海外の大学・研究機関は 28% を占めてい中性子反射率計「写楽」がいずれも 7% と比較的多くます。

なっています。

図 2 には利用装置の分類を示します。BL15 小角散

KEK1%

CROSS
4%

BL231%

JAEA
6%

海外
28%

研究機関 3%
図1

BL218%

BL204%

大学
（国内）
50%

BL17%

BL51%

BL6 BL81% 4%
BL91%

BL198%

BL105%

BL186%

BL117%

BL177%

企業8%

2020A 採択成果公開課題 142 件の申請元分類

BL226%

BL24%

BL43%

図2BL169%

BL1510%

BL146%

BL123%

2020A 採択成果公開課題 142 件の利用装置分類

J-PARC センター情報
J-PARC MLF 運転スケジュール
J-PARC MLF は 5 月 1 日まで利用運転となります。
（5 月 1 日 7：00 停止）
連休の後、５月 11 日 17：30 から６月末まで利用運転となります。この間、6 月 25 日の朝（または 6 月 26て、ビーム強度を 1MW とした利用運転を行うことを予定しています。1 日間または 2 日間継続するかどうかは未定です。なお、本年秋以後には 700kW の利用運転を計画しています。

日の朝）から 6 月 27 日の朝までの利用運転期間におい四 季 Vol.463研究トピックス
半導体デバイスに対する宇宙線ミュオン起因ソフトエラーの研究
九州大学

渡辺 幸信しました 。その結果（図 1a 参照）、ミュオンがデバイスの有感領域内に停止する入射運動量領域（38MeV/c

今日の高度情報スマート社会は、情報通信技術を用付近）で、負ミュオンの方が正ミュオンに比べてビッいて生み出される多くの高性能・多機能なコンピュート反転発生率が高くなることを実験的に初めて観測しタや電子機器によって支えられており、これらの機器ました。粒子・重イオン輸送計算コード PHITS を用に誤動作が生じると甚大な被害が引き起こされるリス

いたシミュレーション結果との比較から、両者の差は、クが懸念されます。そのため、機器の性能向上に加え負ミュオン原子核捕獲反応で発生する二次陽子・ヘリて、安心・安全の観点から信頼性の確保が重要となりウム、及び反跳核イオンによる局所的な電荷付与が、ます。近年注目されている電子機器の誤動作原因の一ミュオン自身の直接電離による電荷付与に比べて十分つに ソフトエラーと呼ばれる現象があります。ソフ大きいことに起因していること（図 1b 参照）を明らか

トエラーとは電子機器に搭載されている半導体デバイにしました。

スが放射線（宇宙線）に曝された際に生じる一過性の誤宇宙線による半導体デバイスの誤動作は確率的に稀動作のことです。ソフトエラーが厄介なのは、誤動作にしか起こらない現象ですが、IoT の普及とともに膨が一時的なもので、再起動やデータの書き直しによっ大な数の半導体デバイスの使用が見込まれるため、発て正常な状態へ戻る点です。原因となる宇宙線は絶え生数の増加が予想されます。当研究チームは、宇宙線ず地上に降り注いでおり、その主要な成分（荷電粒子ミュオン起因ソフトエラー発生機構の詳細をさらに解の約 75%）はミュオンです。

明し、エラー率推定のための基盤技術（国内ミュオン

半導体デバイスの微細化・低消費電力化が進むにつ施設 MUSE と MuSIC を活用した照射試験技術と先端れ、半導体デバイスの放射線耐性は低下しており、従シミュレーション技術）の開発研究を展開しています。

来から懸念されて対策が進んでいる宇宙線中性子ばかりでなく、宇宙線ミュオンによるソフトエラー発生の参考文献可能性も指摘され始めています。2010 年代前半に正［1］W. Liao, et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. 65

ミュオン照射試験の報告が数例ありますが、負ミュオン照射試験の報告は皆無でした。負ミュオンの場合、原子核捕獲反応による二次イオン生成により、ソフト（2018）1734.
［2］S. Manabe, et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. 65（2018）1742.

エラーの影響が正ミュオンに比べ大きくなることがシミュレーション研究で予想されており、その実験的検証が強く望まれていました。
そこで、九大、阪大、JAEA、KEK、J-PARC セ ン タ ー か ら
な る 研 究 チ ー ム を 立 ち 上 げ、
J-PARC MLF 内 の ミ ュ オ ン 実
験施設 MUSE にて、正および負ミュオンビームを用いた半導体 デバイスの照射試験を行い ま し た［1,2］。 本 試 験 で は、65nm 設 計 ル ー ル の 12Mbit
SRAM に 低 エ ネ ル ギ ー ミ ュ オン（ 運 動 量 34 ～ 44MeV/c）を照射し、入射運動量やデバイス動作電圧を変えて、メモリセルのビット反転発生確率を測定

4四 季 Vol.46

図165-nm UTBB-SOI 構造 SRAM に対するビット反転確率（SEU 断面積）の測定結果と PHITS シミュレーション結果

生命現象の本質を探る量子構造生物学の挑戦―地球の窒素循環を担う酵素の反応機構を全原子構造決定により解明―
J-PARC NEWS 第178号 2020年2月28日発行より転載

田氏らは、J-PARC に建設された茨城県の中性子実験装置 iBIX を用いて CuNIR の高精度中性子結晶構造解

近年の人類の活動によって窒素化合物の過剰流入析を行い、CuNIR による化学反応の理解に欠かせなによる環境汚染が問題となっています。本研究の対象

い水素原子を正確に観測することで、反応機構の詳細は、土壌中や水中の窒素化合物が微生物の働きによっに迫る知見を得ました。観測結果はミクロの現象を記て窒素ガスにまで段階的に再変換され、大気中へと述する量子力学を用いた理論による予想を支持したも戻される「脱窒」において、亜硝酸イオン（NO2 ）を一のです。中性子構造解析による水素原子の直接観測

酸化窒素ガス（NO）に変換する銅含有亜硝酸還元酵素が、生命現象の本質を量子のレベルから理解しようと（CuNIR）です。生体で起こる化学反応を促進させるする「量子構造生物学」という新しい領域を切り拓くも物質である「酵素」と呼ばれるタンパク質の働きを理解のです。本成果は水素イオンや電子の移動といった、するためには、その分子の立体構造を原子・電子レベCuNIR 中で進行する化学反応の各段階を適切に制御ルで正確に決定し、その構造に基づいて、どの部分がする技術の基盤を与えるものであり、今後、産業応用どのように動くのか、他の分子にどの部分が作用するにもつながると考えられます。

－のか、どこを電子が流れていくのか、といったことを詳しくはこちら

実験的に計測したり、理論計算で予測したりすること

http://www.j-parc.jp/c/press-release/2020/02/が必要です。そこで、量子科学技術研究開発機構の玉11000412.html

中性子実験による CuNIR の結晶構造：
左が全体構造（水素原子位置は白い玉で表示）。右は部分構造を抜き出したもの。水素原子（赤）や重水素原子（緑）の分布がはっきりと見える。実験には重水を用いているため、水分子として重水分子を観察しており、アミノ酸（Tyr180, Trp63 など）中の水素原子も一部重水素原子に置き換わっている。

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活動報告
◆研究会
●構造生物学研究会
2019 年 11 月 28 日（木） エッサム神田ホール 1

して「外来エピトープ配列の標的タンパク質への挿入号館 401 会議室において、2019 年度第 1 回構造生と抗体断片の結合による結晶化の促進」と題した講演

物学研究会を「新世代中性子構造生物学と相関構造解がありました。

析」をテーマとして開催しました。講演等が 4 件あり、参加者は 31 名でした。
まず構造生物学の最近のトピックスとして 2 件「古細菌タンパク質の高次構造多型の解析」「Xray,NMR,EM,AFM を統合した膜蛋白質酵素の相関構造解析」、続いてタンパク質の構造解析と創薬の視点から 2 件「大型放射光施設 SPring-8 における創薬研究の現状」「クライオ電子顕微鏡解析で見えてきた膜タンパク質の分子機構」の講演がありました。チュートリアルと会場の様子●非破壊検査・可視化・分析技術研究会
2019 年 12 月 20 日（金） エッサム神田ホール 1

分析の活躍が大いに期待されているはやぶさ 2 の回収号館 401 会議室において、2019 年度非破壊検査・試料の分析プロジェクトについても議論しました。

可視化・分析技術研究会を「中性子・負ミュオンによる非破壊分析」をテーマとして開催しました。〈中性子利用分析〉で 3 件、〈ミュオン利用分析〉で 3 件、〈はやぶさ 2 の中性子利用分析〉で 1 件の講演がありました。
参加者は 32 名でした。
本研究会では、中性子・負ミュオンを利用した分析についての基礎その産業応用について紹介し、中性子・負ミュオンを用いた非破壊分析の有用性を示しました。さらには、中性子・負ミュオンを用いた非破壊会場の様子●金属組織研究会
2020 年 1 月 14 日（火） エッサム神田ホール 1 号
館 401 会議室において、2019 年度金属組織研究会

いた小角散乱解析」の 3 件の講演がありました。参加者は 28 名でした。

を「金属材料における小角散乱解析法の活用」をテーマとして開催しました。
チュートリアルとして「金属材料における小角散乱解析法の活用」と題した講演があり、装置技術の紹介として「ラボ SAXS 装置」「J-PARC MLF の小角散乱装置（大観）」が紹介されました。研究トピックスとしては「ANS・SAXS による金属・超電導材料の解析」「Ti 添加低炭素鋼における板状析出物の SAXS およびTEM による定量評価」「中性子透過率スペクトルを用6

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会場の様子

●磁性材料研究会
2020 年 1 月 17 日（金） エッサム本社ビル 4 階こだまホールにおいて、2019 年度磁性材料研究会を「磁性材料開発に役立つ中性子性薄膜評価を例に」の 4 件の講演がありました。参加者は 25 名でした。

―歴史、原理、実用例―」をテーマとして開催しました。
チュートリアルとして「永久磁石の研究開発において中性子が果たした役割」と題し、永久磁石材料の研究開発の歴史の中で、中性子解析が用いられた事例を振り返りました。さらに磁性材料開発に役立つ中性子技術として、「磁気ブラッグエッジを用いた新しい磁性材料評価法の展望」「機械学習による中性子実験の効率化」「高強度中性子全散乱装置 NOVA における磁性研究と産業利用「大型施設の産業利用について～磁会場の様子●電池材料研究会、薄膜・界面研究会
2020 年 1 月 29 日（水） エッサム神田ホール 1 号固体電解質の開発」の 5 件の講演がありました。最後館 3 階 301 会議室において、2019 年度電池材料研に研究会の今後の進め方について、意見交換を行いま究会と薄膜・界面研究会を共同で開催しました。「電した。参加者は 46 名でした。

池材料開発における、薄膜・界面の課題」をテーマとしました。
チュートリアルとして「中性子による薄膜、界面の解析」と題し講演がありました。研究トピックスの紹介として、「NEDO 革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発（RISING、RISING2）の紹介」「中性子反射率法によるリチウムイオン電池電極 / 電解質界面現象解析」「Li イオン電池の負極界面における被膜解析」「オペランド HAXPES による全固体蓄電池内部のポテンシャル分布の可視化」「固体リチウム電池にむけた硫化物会場の様子◆講習会●中性子実験技術基礎講習会
2019 年度中性子実験技術基礎講習会（レベル 1 講習会）を 11 月 29 日（金）に東京神田のエッサム神田
ホール 1 号館 701 会議室で開催しました。
この講習会は中性子実験初心者の方を対象に、中性子実験技術の基礎的事項を紹介し、J-PARC MLF での実験計画立案や、課題申請に役立てていただく事を目的に開催しています。今回は、7 名の講師の方に講義をしていただきました。受講者は 17 名で、内訳は会員企業 8 名、非会員企業 3 名、大学 1 名、研究機関5 名でした。

会場の様子

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お知らせ
●研究会・講習会の予定変更
3 月に開催を予定していた下記の研究会と講習会は、COVID-19 の国内での感染拡大により中止しました。
3月 5日

残留ひずみ・応力解析研究会

3月 6日

第 2 回構造生物学研究会

3 月 9 日 -10 日 中級者向け Z-CODE 講習会
3 月14 日液体・非晶質研究会

研究会や講習会の予定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。
● 2020 年度総会
日時：2020 年 7 月 9 日（木）10：00 ～ 12：00

会場：東京 秋葉原コンベンションホール

中村道治副会長、志満津孝運営委員長の挨拶
第 1 号議案

2019 年度事業報告及び決算報告

第 2 号議案

2020 年度事業計画及び収支予算

第 3 号議案

会則の改訂

そ役員の交代と新体制の他について報告と審議をする予定です。
会員企業の皆様だけでなく、非会員企業や大学、研究機関の皆様にも参加していただけます。多くの皆様のご出席をお願いいたします。
● 2020 年度 J-PARC MLF 産業利用報告会
主催：J-PARC センター、総合科学研究機構、茨城県、中性子産業利用推進協議会
共催：J-PARC MLF 利用者懇談会
日時：2020 年 7 月 9 日（木）13：00 ～ 10 日（金）17：40

会場：東京 秋葉原コンベンションホール

齊藤直人 J-PARC センター長、文部科学省の挨拶
セッション 1

MLF の産業利用の現状と期待セッション 2

MLF で始動した産学連携の成果

セッション 3

鉄鋼業界における中性子利用

セッション 4

水が絡む機能材料の創製と計測

セッション 5

JRR-3 の運転再開へ向けて各セッション内の講演の他、特別講演が 2 件あります。J-PARC MLF の装置紹介や、ポスターセッションも実施します。多くの皆様のご参加をお願いいたします。
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 員 勅使河原 誠（J-PARC）、山田 悟史（J-PARC）、水沢 多鶴子（CROSS）
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
発行元

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四 季 Vol.46

季報【20年・春】Vol.46

2020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2F
TEL：029-352-3934 FAX：029-352-3935 E-mail：info@j-neutron.com

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