Optimization of poisoned and unpoisoned decoupled moderators in JSNS

JSNSにおけるポイズン有り及びポイズン無し非結合型モデレータの最適化

原田 正英   ; 勅使河原 誠   ; 渡辺 昇; 甲斐 哲也   ; 池田 裕二郎

Harada, Masahide; Teshigawara, Makoto; Watanabe, Noboru; Kai, Tetsuya; Ikeda, Yujiro

NMTC/JAM及びMCNP-4Cを用いて、JSNSにおける2台の非結合型モデレータの中性子特性に関する最適化研究を行った。計算モデルはターゲット・モデレータ・反射体集合体を詳細に反映したものを用いた。水素は、100%パラを仮定した。2台のモデレータの形状は、水筒型で、13126.2cmのものを用いた。ユーザーの要求に合わせて、デカップリングエネルギーは、1eVを適用した。デカップラ-材質は、銀・インジウム・カドミウム合金を採用した。非結合型モデレータでは(特にポイズンドモデレータで)、取り出し角度依存性が顕著であることがわかった。それゆえ、取り出し角度は、ポイズンドモデレータとポイズン無しのモデレータとで、それぞれ7.5と17.5に制限した。ポイズン材質として、カットオフエネルギーが高くピーク強度が高くなるカドミウムを採用した。ポイズン位置は、ユーザーの要求に合わせて、取り出し面から25mmとした。

For two decoupled moderators in JSNS, optimization studies were performed by model calculations using NMTC/JAM and MCNP-4C codes. The model was based on a realistic Target-Moderator-Reflector Assembly. We assumed a para-hydrogen ratio of 100%. The shape of poisoned and unpoisoned moderators is a canteen type with dimensions of 13126.2 cm. A decoupling energy of about 1 eV was adopted to meet the user's requests. As a decoupler material we selected silver-indium-cadmium alloy. It was found that for the decoupled moderators, especially the poisoned moderator, pulse broadening due to a finite beam-extraction angle () was very serious. Therefore, for the poisoned and the unpoisoned moderators were limited to be 7.5 and 17.5, respectively. Cadmium (Cd) was selected as a poison material due to higher cut-off energy than gadolinium and higher peak intensity with narrower pulse width. The poison plate will be placed at 25 mm from the viewed surface which meets the user's requirements.