Neutron-production double-differential cross sections of Pb and Bi in proton-induced reactions near 100 MeV

100MeV領域陽子入射反応におけるPb及びBiの中性子生成二重微分断面積

岩元 大樹   ; 明午 伸一郎   ; 佐藤 大樹   ; 岩元 洋介   ; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 八島 浩*; 西尾 勝久   ; 杉原 健太*; elik, Y.*; Stankovskiy, A.*

Iwamoto, Hiroki; Meigo, Shinichiro; Satoh, Daiki; Iwamoto, Yosuke; Ishi, Yoshihiro*; Uesugi, Tomonori*; Yashima, Hiroshi*; Nishio, Katsuhisa; Sugihara, Kenta*; elik, Y.*; Stankovskiy, A.*

入射陽子エネルギー200MeV以下の中性子生成に関する二重微分断面積(DDX)データの不足は、加速器駆動核破砕システム(ADS)の研究開発などの技術応用における核破砕モデルの検証を妨げている。本研究では、このエネルギー領域におけるADS核破砕ターゲット材料のDDX実験データを取得し、解析予測との比較を通じて核破砕モデルに関する課題を明らかにすることを目的とした。実験は、京都大学のFFAG加速器を用いて行った。100MeV領域のPbとBiの陽子入射核反応に対するDDXを飛行時間法を用いて30から150の角度範囲で測定した。得られたDDXをモンテカルロ法に基づく種々の核破砕モデル及び評価済み核データライブラリによる計算結果と比較した。DDXの測定値と核破砕モデル及び評価済み核データライブラリに基づく解析値を比較した結果、CEM03.03モデルが実験値に最も近い一致を示した。さらに、100MeV領域における陽子入射中性子生成DDXの再現性向上のために対処すべき複数の課題を明らかにした。

The lack of double-differential cross-section (DDX) data for neutron production below the incident proton energy of 200 MeV hinders the validation of spallation models in technical applications, such as research and development of accelerator-driven systems (ADSs). The present study aims to obtain experimental DDX data for ADS spallation target materials in this energy region and identify issues related to the spallation models by comparing them with the analytical predictions. The DDXs for the () reactions of Pb and Bi in the 100-MeV region were measured over an angular range of 30 to 150 using the time-of-flight method. The measurements were conducted at Kyoto University utilizing the FFAG accelerator. The DDXs obtained were compared with calculation results from Monte Carlo-based spallation models and the evaluated nuclear data library, JENDL-5. Comparison between the measured DDX and analytical values based on the spallation models and evaluated nuclear data library indicated that, in general, the CEM03.03 model demonstrated the closest match to the experimental values. Additionally, the comparison highlighted several issues that need to be addressed in order to improve the reproducibility of the proton-induced neutron-production DDX in the 100 MeV region by these spallation models and evaluated nuclear data library.