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Preliminary spectrum shifter design for intermediate energy nuclear data benchmark experiments with DT neutrons

DT中性子源を用いた数MeVエネルギー領域の核データベンチマーク実験のためのスペクトルシフターの設計

太田 雅之*; 近藤 恵太郎; 松中 允亨*; 宮丸 広幸*; 村田 勲*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力 

Ota, Masayuki*; Kondo, Keitaro; Matsunaka, Masayuki*; Miyamaru, Hiroyuki*; Murata, Isao*; Iida, Toshiyuki*; Ochiai, Kentaro; Konno, Chikara

原子力機構のFNS施設では、核融合炉の核設計に必要な評価済み核データライブラリの精度検証のため、核融合炉の構造材や先進ブランケット材に対してこれまで多くのDT中性子による積分ベンチマーク実験が実施されてきた。本研究では、数MeV領域の中性子誘起の核データのベンチマークを効率よく行うため、ベンチマーク実験の試料と中性子源との間に「スペクトルシフター」となる散乱体を挿入して、試料に入射するDT中性子を減速させることを検討した。スペクトルシフターの効果を見積もるため、FNSでの実験条件において漏洩中性子と$$gamma$$線に占める14MeV中性子の寄与の割合を、改造したMCNP-4Cコードを用いて計算した。計算ではLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$を試料とし、スペクトルシフターにBe, LiD, D$$_{2}$$Oを用いた。計算の結果、スペクトルシフターとしてはBeが優れており、14MeV中性子の寄与は試料やスペクトルシフターの大きさや種類に依存することがわかった。特に、Beのスペクトルシフターは漏洩2次$$gamma$$線ベンチマーク実験に効果的であることがわかった。

In order to validate evaluated nuclear data libraries for fusion reactor designs, various integral benchmark experiments with DT neutrons have been carried out so far on structural and advanced blanket materials at the FNS facility of JAEA. In this study, a neutron spectrum shifter, which will be placed between a sample and the DT neutron source to moderate DT neutrons incident to the sample, was adopted in order to carry out the nuclear data benchmarking induced with several MeV neutrons effectively. In order to estimate effects of the spectrum shifter, the ratio of contribution of initial 14 MeV neutrons in leakage neutron and $$gamma$$-ray spectra was calculated for the experimental configuration at FNS with a modified MCNP-4C code. The calculations were carried out for a Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ sample with a Be, LiD, or D$$_{2}$$O spectrum shifter. It was found that the Be shifter was superior to others and the contribution of initial 14 MeV neutrons varied depending on material and size of the sample and shifter. The present analysis also suggested that the Be shifter was effective for secondary $$gamma$$-ray experiments.

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分野:Nuclear Science & Technology

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