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2 2/26 雷活動からのX線やガンマ線(1) 短時間バースト 継続時間:ミリ秒かそれ以下 自然の雷放電および誘来放電からの観測 衛星による大気上層からの観測(TGFs) Dwyer et al Smith et al 長時間バースト もんじゅ 継続時間:数秒から数分 もんじゅHPより 雷放電に必ずしも同期しない おもに雷雲中 日本海側の冬季や高山で観測 される McCarthy & Parks 1985, Eack et al., 1996,Torii et al. 2002, Yamazaki et al. 2003, Muraki et al., 2004, Tsuchiya et al., 2007

3

4 E E c E c (kv/m) = 220P (atm) T c = mc2 2 E c E l av (m) = 50 E c E (P/1atm) 1

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7 7/26 雷雲中の電場の観測 Compiled by Gurevich & Zybin (Phys. Today, May 2005) Balloon experiment done by Eack et al (1996) Marshall & Stolzenburg (2001) kev Altitude (km) 典型的に, kv/m まれに> 200 kv/m E (kv/m) X-ray (/s)

8 8/26 航空機を使ってのX線観測 おそらく最初のX線の観測 McCarthy and Parks (GRL 12, 393, 1985) Count/sec F106 aircraft with 900 km/h moved in thunderclouds NaI scintillation counter & No-NaI counter (only PMT) A PIN diode to measure optical flashes kev 10 sec Flight altitude 9km UT sec 22sec

9 g

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11 V for Opt. (mv) E (kv/m) Count/1 sec Count/1 sec :10 14:12 14:14 14:16 14:18 14:20 14:22 EFM :10 14:12 14:14 14:16 14:18 14:20 14:22 Opt :10 14:12 14:14 14:16 14:18 14:20 14:22 Time (UT)

12 12/26 長時間バーストの観測 日本海側の雷活動にともなう観測 柏崎刈羽 もんじゅ google map 原子力発電所 google map 柏崎刈羽原子力発電所 日本海側の特徴 冬に雷活動が活発 原子力発電所がモニタリングポス トをもつ Gamma-Ray Observation of Winter THunderclouds GROWTH Torii et al., JGR 107, 4324(2002) Torii et al., Proc. ICRC 30th, (2007) Tsuchiya, Enoto et al., PRL 99, (2007)

13 13/26 長時間バーストの観測 日本海側の雷活動にともなう観測 原子力発電所: モニタリングポスト (放射線漏れの監視のため) NaI scintillation counter ( MeV) 電離(ionization chanmer)(> 0.05 MeV) Torii et al., JGR 107, 4324(2002) 5 MeVまで伸びる放射 日本海 柏崎刈羽原子力発電所 もんじゅ google map

14 14/26 長時間バーストの観測 5.0 PL(0.2 thickness) plastic scintillator Detector A E1198 E1198 R6231 R H Detector B NaI NaI BGO BGO (av. 0.5 ) R6231 R6231 E1198 E1198 NaI CsI (3 ) (3 ) Schematic view of main sensor of Detector A 40 kev - 10 MeV 40 kev - 80 MeV BGO & PL シールド 全方向 10μsec 光 & 音 の観測 1 sec 電場の観測 両システムとも2006年12月20日より稼働 PL (10 )

15

16 Det.A Det.B 0:56 0:58 1:00 1:02 1:04

17 Tsuchiya, Enoto et al., PRL , 2007 Tsuchiya, Enoto et al., in preparation

18 ! source distance (m)

19 E-filed E-filed e - e - e - e e - e - e - e - e - Tsuchiya, Enoto & Makishima et al., PRL 99, (2007)

20 e - e - e - e e - e - e - e - e - Tsuchiya, Enoto & Makishima et al., PRL 99, (2007)

21 e - e - e - e e - d e - e - e - θ e - d =350 (m) θ = 3 np = (/m 2 ) Np = d 2 np ε -1 ΔΩ 1.8X10 8 ε:attenuation factor, ΔΩ : solid angle E e = N p /η 10 MeV 0.03 J η:bremsstrahlung efficiency ex: a single lightning : J

22

23 Count/20 sec Count/20 sec E (kv/m) EFM 100 V for Opt. (mv) 100 Opt :30 15:35 15:40 15:45 15:50 15:55 16:00 Time (UT)

24 Counts (/MeV) c2 50 m (21.5/16) 90 m (16.8/16) F (E) E β β 1.2 at 90 m! m (22.2/16) 1000 m (28.1/16) Photon energy (MeV) Source distance (m) 3

25 e - e - e - e - e - e - e - e - e -

26

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