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Measurement of neutron spectra produced in the forward direction from thick graphite, Al, Fe and Pb targets bombarded by 350 MeV protons

350MeV陽子入射による厚い黒鉛,アルミニウム,鉄,鉛ターゲットからの前方方向における中性子スペクトル測定

岩元 洋介; 谷口 真吾*; 中尾 徳晶*; 糸賀 俊朗*; 中村 尚司*; 中根 佳弘; 中島 宏; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 山川 裕司*; 大石 晃嗣*; 上蓑 義朋*; 民井 淳*; 畑中 吉治*; 馬場 護*

Iwamoto, Yosuke; Taniguchi, Shingo*; Nakao, Noriaki*; Itoga, Toshio*; Nakamura, Takashi*; Nakane, Yoshihiro; Nakashima, Hiroshi; Satoh, Daiki; Yashima, Hiroshi*; Yamakawa, Hiroshi*; Oishi, Koji*; Uwamino, Yoshitomo*; Tamii, Atsushi*; Hatanaka, Kichiji*; Baba, Mamoru*

J-PARC施設遮蔽では、詳細計算手法として、モンテカルロ輸送計算コードMCNPX, PHITS等を用いている。これら設計コードの計算精度を検証し、設計への適用性を検討するには、厚いターゲットから前方方向に放出される中性子のエネルギースペクトル実験データが重要である。しかし100MeVを超える入射エネルギー,前方方向の実験データはほとんどないのが現状である。そこで本研究では、設計コードの計算精度を検証することを目的として、大阪大学核物理研究センター(RCNP)・サイクロトロンに設置されたTOFコースにおいて、350MeV陽子入射によるTTY(Thick Target Neutron Yield)測定実験を行った。実験では、炭素,アルミニウム,鉄,鉛ターゲットから放出する前方方向の中性子エネルギースペクトルを、NE213液体有機シンチレータを用いて飛行時間法により測定した。実験では、測定におけるエネルギー分解能を上げるために、低エネルギー領域の測定では11.4m、高エネルギー領域では95mの飛行距離を用いた。実験結果をモンテカルロ輸送計算コードMCNPX, PHITSコードによる計算値と比較した結果、約20%以内で再現し、現在のJ-PARC施設遮蔽設計計算が十分な精度を有していることを検証した。

Neutron energy spectra produced from thick targets play an important role in validation of calculation codes that are employed in the design of spallation neutron sources and the shielding design of accelerator facilities. However, appropriate experimental data were scarce in the forward direction for the incident energy higher than 100 MeV. In this study, neutron spectra at 0 degree from thick targets bombarded with 350 MeV protons were measured by the time-of-flight technique using an NE213. The targets used were graphite, Al, Fe and Pb and their thicknesses were chosen to be a little thicker than the stopping lengths. The experiment was carried out at the TOF course of the RCNP (Research Center of Nuclear Physics) ring cyclotron, Osaka University. The flight path length between center of the target and of an NE213 were 11.4 m for the measurement of low energy neutrons and 95 m for high energy neutrons. The experimental data are compared with the calculated results by using the Monte Carlo transport codes, such as MCNPX and PHITS codes.

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パーセンタイル:52.6

分野:Instruments & Instrumentation

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