Measurement and analysis of neutron-induced alpha particle emission double-differential cross section of carbon at 14.2 MeV

14.2MeV中性子入射による炭素のアルファ粒子放出二重微分断面積の測定と解析

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

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

炭素は核融合炉の候補材の構成元素として重要であるが、核発熱や材料損傷の計算に必要な粒子放出二重微分断面積の測定値が過去1例しか存在していなかった。本研究では核融合中性子工学用中性子源施設FNSにおいて、14.2MeV中性子入射による炭素からの粒子放出二重微分断面積の詳細な測定を行った。DT中性子ビームとカウンターテレスコープ法の利用によって優れたS/N比,高い角度・エネルギー分解能,幅広い測定エネルギー範囲を実現した。得られたC(n,)Be反応断面積は過去の測定値及び評価済み核データと良い一致を示した。C(n,n'+3)反応の粒子放出角度微分断面積は強い前方性を示し、直接過程の寄与が大きいことを示唆する結果を得た。C(n,n'+3)反応に寄与する多くの反応チャンネルへの分岐比を推定するため、放出粒子のスペクトルを運動学に基づいたモンテカルロ法によって計算することを試みた。解析の結果、C(n,)Be*反応チャンネルが放出粒子の二重微分断面積を再現するうえで重要であることを明らかにした。本研究ではC(n,n'+3)反応におけるC(n,)Be*チャンネルへの分岐比をおよそ40%程度と推定したが、これは過去の研究で示唆されたものよりかなり大きい値である。

We carried out a detailed measurement of neutron induced -particle emission double-differential cross-section of carbon at 14.2 MeV, for which there were few measured data in spite of its importance in many applications. The obtained cross-section for the C(n,)Be reaction agreed well with previous experiments and evaluated nuclear data. The obtained angular-differential cross-section of the C(n,n'+3) reaction for -particles showed a strong forward-peaked distribution that suggested significant contribution of the direct reaction process to the 3 breakup. We attempted to calculate the emitted particle spectra by means of a Monte Carlo method and estimate the branching ratio of the channels which contribute to the C(n,n'+3) reaction. As a result, it was found that the C(n,)Be* channels play an important role in generating the experimental double-differential cross-section both of emitted -particles and neutrons. The estimated ratio of the C(n,)Be* channels was around 40%, somewhat larger than those evaluated in previous studies.