Performance analysis of fusion nuclear-data benchmark experiments for light to heavy materials in MeV energy region with a neutron spectrum shifter

中性子スペクトルシフターを用いた核融合炉用重元素のMeVエネルギー領域核データベンチマーク実験の性能評価

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

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

核融合炉候補材料の開発のために核データは不可欠であるが、MeVエネルギー領域の核データのベンチマークは現在でも十分ではない。本研究では、14MeV中性子源を使用した実験におけるMeVエネルギー領域の核データベンチマーク性能を計算で調べた。解析は軽核から重核までの元素を対象として系統的に実施した。その結果、従来のベンチマーク実験は、中性子スペクトルについては十分MeVエネルギー領域の核データベンチマークに有効であったことが確認された。一方、線については、従来のベンチマーク実験は十分ではなく、スペクトルシフターの使用が有効であることがわかった。シフターの材質としてはベリリウムが最も効果的であった。これまで、モンテカルロ計算における最後の衝突の直前のスペクトルのみを考慮して性能評価を行ってきたが、今回はこれが適切かどうかを調べた。その結果、最後の衝突だけではなく、それ以前の衝突も等しく考慮に入れられるべきであることがわかった。

Nuclear data are indispensable for development of fusion reactor candidate materials. However, benchmarking of the nuclear data in MeV energy region is not sufficient even now. In the present study, benchmark performance in the MeV energy region was investigated theoretically in case of experiments by using a 14MeV neutron source. We carried out a systematical analysis for light to heavy materials. As a result, the benchmark performance for neutron spectrum was confirmed to be acceptable, while for -ray it was not sufficient. This indicates it was effective to use a spectrum shifter. As a shifter beryllium had the best performance. Moreover, it was preliminarily examined whether it is really acceptable that only the spectrum before last collision is considered in the benchmark performance analysis. It was pointed out that not only the last collision but also more previous collisions should be taken into account equally in the benchmark performance analysis.