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Experimental study on breakup reaction of beryllium and carbon induced with 14-MeV neutrons based on emitted charged-particle measurements

放出荷電粒子測定によるベリリウムと炭素の14MeV中性子誘起ブレークアップ反応に関する実験的研究

近藤 恵太郎; 村田 勲*; 落合 謙太郎; 宮丸 広幸*; 久保田 直義*; 今野 力; 西谷 健夫

Kondo, Keitaro; Murata, Isao*; Ochiai, Kentaro; Miyamaru, Hiroyuki*; Kubota, Naoyoshi*; Konno, Chikara; Nishitani, Takeo

ベリリウムと炭素は核融合炉の重要な材料であり、4体ブレークアップ反応である$$^{9}$$Be(n,2n+2$$alpha$$)反応と$$^{12}$$C(n,n'+3$$alpha$$)反応についての詳細な知見が工学的な見地から求められている。これらの反応からの放出粒子の二重微分断面積を正確に評価するためには、核反応の機構を正確に把握する必要がある。これは核物理学的観点からも興味ある課題である。そこで、われわれが開発した原子力機構のビーム状DT中性子源を利用した新しい荷電粒子計測システムを用いて、ベリリウムと炭素からのアルファ粒子放出二重微分断面積の詳細な測定を行った。さらに核反応機構の推定のため、アルファ粒子を放出する反応経路ごとの放出スペクトルを運動学に基づくモンテカルロ法により計算し、得られた実験値や過去の中性子放出二重微分断面積の測定値と比較を行った。$$^{9}$$Be(n,2n+2$$alpha$$)反応に関しては、$$^{9}$$Be(n,$$alpha$$)$$^{6}$$He*(Ex$$geq$$1.8MeV)反応の寄与がかなり大きいことが明らかになった。$$^{12}$$C(n,n'+3$$alpha$$)反応については、$$^{12}$$C(n,$$alpha$$)$$^{9}$$Be*(Ex$$geq$$2.43MeV)反応の寄与が確認され、この反応が中性子放出二重微分断面積の低エネルギー部分の構造を説明するのに重要であることが明らかになった。

Beryllium and carbon are candidate materials of fusion reactors and the $$^{9}$$Be(n,2n+2$$alpha$$) and $$^{12}$$C(n,n'+3$$alpha$$) reactions are important from engineering requirements. In order to estimate double-differential cross sections (DDX) for emitted particles, we have to accurately grasp details of the reaction mechanism. Understanding of the reaction mechanism is also interesting from a viewpoint of nuclear physics. Recently we developed a new spectrometry system with a pencil-beam DT neutron source. Using the system, we carried out detailed measurements of DDX for $$alpha$$-particles emitted from beryllium and carbon. The reaction mechanism was investigated by a Monte Carlo calculation of DDX. For the $$^{9}$$Be(n,2n+2$$alpha$$) reaction, the result suggests importance of the contribution from the $$^{9}$$Be(n,$$alpha$$)$$^{6}$$He*(Ex$$geq$$1.8MeV) reaction. For the $$^{12}$$C(n,n'+3$$alpha$$) reaction, the contribution from the $$^{12}$$C(n,$$alpha$$)$$^{9}$$Be*(Ex$$geq$$2.43MeV) reaction was appeared and its ratio was investigated to explain the shape of DDX for neutrons in lower energy.

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