鉛スペクトロメータを用いたテクネシウム-99の中性子捕獲断面積測定の予備検討

Preliminary experiment of neutron capture cross section of Tc-99 with lead slowing-down spectrometer

小林 捷平*

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本研究の前半では、長半減期を有する核分裂生成物(FP)の代表的核種であるTc-99について、まず、中性子核データの現状、評価済核データについて調査を行った。次に、京都大学原子炉実験所の電子線型加速器と組み合わせて付設されている京都大学鉛スペクトロメータ(KULS)を用いて、99Tc(n,)100Tc反応断面積を熱中性子から1keVのエネルギー領域において測定した。中性子捕獲によって放出される即発ガンマ線は、アルゴンガス入り比例計数管を用いて測定した。入射中性子束/スペクトルの測定はBF3比例計数管によって行い、捕獲断面積の絶対値は10B(n,)反応によって求めた相対測定値をTc-99の熱中性子断面積に規格化した。Tc-99試料に対する中性子自己遮蔽効果は、MCNPコードを用いた計算によって補正した。Chouらが鉛スペクトロメータを用いて測定したTc-99の中性子捕獲断面積は、本測定値より全体に高いがエネルギー依存性はよく一致している。ENDF/B-VI、JENDL-3.2の評価済核データは、5.6、20eV共鳴領域及び数100keV以上で高くなっている。本研究の後半では、鉛スペクトロメータの原理とその構築、諸特性についてまとめた。中でも、KULSの特性として(1)中性子減速時間t(s)とエネルギーE(keV)の関係(ビスマス孔:E=190/tの2乗、鉛孔:E=156/tの2乗)及び(2)エネルギー分解能(ビスマス孔、鉛孔共に約40%)に関しては共鳴フィルターを用いて実験的に求め、(3)飛行時間分析法によってKULS体系中の中性子スペクトルを測定した。一方、MCNPコードを用いてKULSの諸特性を計算した結果、全体に実験値とよい一致を示した。

The present status of nuclear data for technetium (Tc)-99, which is a well-known fission product (FP), has been reviewed and investigated. And making use of the Kyoto university Lead Slowing-down Spectrometer (KULS), the cross section of the Tc (n, ) Tc reaction has been measured in the energy range from thermal to keV neutron energy with an Ar-gas proportinal counter. The neutron flux/spectrum has been monitored with a BF proportional counter, and the relative measurement has been normalized to the well-known standard capture cross section value for the Tc (n, ) Tc reaction at 0.0253 eV. Self-shielding corrections, especially near the resonance peaks, were made by the calculations with the MCNP code. Although the experimental data measured by Chou et al with a lead slowing-down spectrometer are higher in general, the energy dependency is similar to the present measurement. The evaluated data in ENDF/B-VI and JENDL-3.2 are higher near the resonances at 5.6 and 20 eV and above several 100 eV. A lead slowing-down spectrometer was installed coupled to a 46 MeV electron linac at the Research Reactor Institute, Kyoto university (KURRI). Characteristics of the Kyoto University Lead Slowing-down Spectrometer (KULS) were measured and (1)the relation between neutron slowing-down time t(s) and energy E(keV) (E=190/t in Bi hole and E=156/t in Pb hole) and (2)the energy resolution (40% in Bi and Pb holes) were experimentally investigated. (3)The neutron energy spectrum in the KULS was also measured by the neutron TOF method. The results obtained by the MCNP code were in general agreement with these experimental ones.