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長寿命FPの中性子吸収断面積研究; 公募型研究に関する共同研究報告書

Study on neutron capture cross sections of long-lived fission products

井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 永井 泰樹*; 山名 元*; 藤井 俊行*; 高宮 幸一*; 原田 秀郎 ; 古高 和禎; 中村 詔司

Igashira, Masayuki*; Osaki, Toshiro*; Nagai, Yasuki*; Yamana, Hajimu*; Fujii, Toshiyuki*; Takamiya, Koichi*; Harada, Hideo; Furutaka, Kazuyoshi; Nakamura, Shoji

高速中性子捕獲反応を利用した長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理システムの研究開発には、LLFPの精度良い高速中性子捕獲断面積データが必要不可欠である。しかし、現在の核データ・ライブラリに格納されているLLFP高速中性子捕獲断面積の精度は悪い。そこで、LLFP核データ評価の基礎となる精度良い測定データが必要である。本研究では、米国オークリッジ国立研究所の電子線形加速器中性子減を用いて高速中性子領域で捕獲断面積測定を行い、$$^{99}$$Tcについては誤差5$$sim$$10%の最終結果を、93Zrについては誤差10%程度の暫定結果を得ることを最終目標とした。このために、(1)LLFP試料の分離精製と分析、(2)$$gamma$$線検出器の重み関数の高精度化、(3)LLFP試料中不純物同位体の高速中性子捕獲断面積測定、(4)$$^{99}$$Tcと$$^{93}$$Zrの高速中性子捕獲断面積測定、の研究項目を実施した。その結果、電子線形加速器の長期故障のため最終目標は達成できなかったが、それ以外の研究項目については十分な成果を得ることができた。特に、$$^{90,91,92,94}$$Zrの捕獲断面積と捕獲$$gamma$$線スペクトルの今回の結果は、核変換システム研究開発のための重要な核データとなった。

Accurate fast-neutron capture cross sections of long-lived fission products (LLFPs) are indispensable for the R&D of nuclear transmutation systems which utilize the fast-neutron capture reaction. The accuracy of those cross section data contained nuclear data libraries are, however, quite inadequate. Therefore, accurate experimental data on those cross sections are necessary as the basic data usefule for the evaluation of capture cross sections of LLFPs. The final goal of the present study is to obtain the results with the errors from 5 to 10% fore the fast-neutron capture cross sections of $$^{99}$$Tc and tentative results with the errors of about 10% for those of $$^{93}$$Zr, using the electron linear accelerator based neutron source at the Oak Ridege National Laboratory. For this goal, the four research items were executed: (1) the separation, purification and analysis of LLFP samples, (2) the improvement of weighting function of $$gamma$$-ray detector, (3) the measurement of fast-neutron capture cross sections of impurity isotopes in LLFP samples, and (4) the measurement of fast-neutron capture cross sections of $$^{99}$$Tc and $$^{93}$$Zr. The final goal was not reached due to the long-term trouble of the electron linear accelerator, but sufficient results were obtained for the other items. In particular, the present results for the capture cross sections and capture $$gamma$$-ray spectra of $$^{90,91,92,94}$$Zr wer important nuclear data for the R&D of nuclear transmutation systems.

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