Systematic measurement of double-differential neutron production cross sections for deuteron-induced reactions at an incident energy of 102 MeV

エネルギー102MeVの重陽子入射反応における中性子生成二重微分断面積の系統的な測定

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介   ; 佐藤 大樹   ; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 嶋 達志*

Araki, Shohei*; Watanabe, Yukinobu*; Kitajima, Mizuki*; Sadamatsu, Hiroki*; Nakano, Keita*; Kin, Tadahiro*; Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Hagiwara, Masayuki*; Yashima, Hiroshi*; Shima, Tatsushi*

近年、核融合材料の損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、102MeVの重陽子入射によるリチウム,ベリリウム,炭素,アルミニウム,銅及びニオブの中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、ビーム軸に対して0から25の間の6角度とした。全ての実験値を評価済み核データファイルTENDL-2015の値及びPHITSコードによる計算値と比較した結果、TENDL-2015の値は全てのケースにおいて実験値を約1桁程過小評価するが、PHITSは重陽子ブレークアップ過程に起因する中性子生成断面積のピーク構造を除いて、実験値をよく再現することがわかった。

Recently, deuteron incident reaction is expected to be used as a neutron source for study of radiation damage in fusion materials, boron neutron capture therapy, and so on. However, experimental data to validate the model is very few. In this work, double-differential neutron production cross sections (DDXs) for deuteron-induced reactions on Li, Be, C, Al, Cu, and Nb at 102 MeV were measured at forward angles 25 by means of a time of flight (TOF) method with NE213 liquid organic scintillators at the Research Center of Nuclear Physics (RCNP), Osaka University. The experimental DDXs and energy-integrated cross sections were compared with TENDL-2015 data and PHITS calculation. The PHITS calculation showed better agreement with the experimental results than TENDL-2015 for all target nuclei, although the shape of the broad peak around 50 MeV was not satisfactorily reproduced by the PHITS calculation.