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ガンマ線分光法による核データ測定精度の高度化に関する研究

A study on improvements in accuracy of nuclear data measurements using $$gamma$$-ray spectroscopic methods

古高 和禎

Furutaka, Kazuyoshi

本報告は、著者が核燃料サイクル開発機構において、平成9年11月から平成12年10月までの期間に博士研究員として行った研究内容をまとめたものである。本報告は、二つの内容に分かれる。すなわち、一つは、熱中性子吸収断面積の測定の高度化に関する研究である。今一つは、HHS検出器を用いた光核反応断面積の微細構造測定の高度化に関する研究である。1)放射化法を用いた$$gamma$$線測定による熱中性子吸収断面積測定において、得られる結果の精度に影響を及ぼす主な要因には、$$gamma$$線収量の統計精度の他に(1)$$gamma$$線ピーク検出効率の校正精度、及び(2)$$gamma$$線放出率の精度があげられる。本研究では、高速三次元同時計測システムを作成することにより、(1)$$gamma$$線ピーク検出効率を精密に校正するための、$$gamma$$-$$gamma$$同時計測法を用いた標準$$gamma$$線源放射能の精密測定、及び(2)短寿命核の$$gamma$$線放出率の精密測定に用いるための、$$beta$$線検出器にプラスチックシンチレータを用いた$$beta$$-$$gamma$$同時計測法の開発及び、それを使用した100Tcの$$gamma$$線放出率の精密測定を行い、熱中性子吸収断面積測定の高度化を図った。2)熱中性子吸収断面積が小さい核種に対しては、巨大共鳴領域の$$gamma$$線を用いた光吸収反応による核変換が提案されている。光吸収反応による核変換を効率的に行うためには、光吸収断面積の入射$$gamma$$線エネルギー依存性を詳細に知る必要がある。本研究では、高分解能高エネルギー$$gamma$$線スペクトロメータ(HHS)を用いた光吸収断面積の微細構造測定をより精密で信頼できるものとするために、精密なモンテカルロシミュレーション計算を実施し、検出器の標準$$gamma$$線応答関数の整備を行った。

This report describes the study done by the author as a postdoctoral research associate at Japan Nuclear Cycle Development Institute. This report is divided into two parts: improvements in accuracy in determination of thermal neutron capture cross sections, and improvements in accuracy of photo-nuclear absorption cross section measurements using the HHS. (1)In the measurements of thermal neutron capture cross sections using an activation method, accuracies of the final results attained are limited by (1) accuracy of $$gamma$$-ray peak detection efficiencies, and (2) accuracies of $$gamma$$-ray emission probabilities. In this study; to determine thermal neutron capture cross sections more accurately, the following researches have been done using a newly developed three-dimensional coincidence measurement system: (1)accurate determination of $$gamma$$-ray standard sources using a $$gamma$$-$$gamma$$ coincidence method, for precise calibration of $$gamma$$-ray peak detection efficiency, and (2) development of a $$beta$$-$$gamma$$ coincidence measurement system using a plastic scintillation detector as a $$beta$$-ray detector, for the determination of $$gamma$$-ray emission probabilities of short-lived nuclides, and measurement of $$gamma$$-ray emission probabilities of $$^{100}$$Tc nuclide using the coincidence system. (2)To transform radioactive nuclides with small thermal neutron capture cross sections, use of photonuclear absorption reaction has been suggested. In order to transform these nuclides efficiently using the reaction, one has to know detailed behavior of the photo-absorption cross sections. In this study, a Monte-Carlo simulation code has been used to create a standard set of $$gamma$$-ray response functions of the high-resolution high-energy spectrometer (HHS), to enable reliable analyses of the data obtained by the spectrometer.

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