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Measurements and Monte Carlo calculations of neutron production cross-sections at 180$$^{circ}$$ for the 140 MeV proton incident reactions on carbon, iron, and gold

140MeV陽子を用いた180度方向の炭素,鉄及び金の中性子生成断面積の測定とモンテカルロ計算

岩元 洋介  ; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 民井 淳*; 岩瀬 広*; 遠藤 章; 中島 宏; 坂本 幸夫; 畑中 吉治*; 仁井田 浩二*

Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Hagiwara, Masayuki*; Yashima, Hiroshi*; Nakane, Yoshihiro; Tamii, Atsushi*; Iwase, Hiroshi*; Endo, Akira; Nakashima, Hiroshi; Sakamoto, Yukio; Hatanaka, Kichiji*; Niita, Koji*

中性子放出強度に関する180度方向のエネルギースペクトルは、角度依存性を示すデータのベースラインとなっており、中性子生成反応機構解明で重要なデータとなっている。そこで、陽子入射による炭素,鉄及び金ターゲットの180度方向の中性子生成収率測定を大阪大学核物理研究センターRCNPで行った。測定データをPHITSコードに組み込まれている物理モデル(Bertini, ISOBAR, JQMD)と比較したところ、中重核である鉄及び金に関しては、ISOBARとJQMDによる計算結果はおおむね実験結果を再現し、特に金に関しては一致が良かった。一方炭素に関しては軽核で核構造の影響が大きく、現状の物理モデルではそれを再現できないためすべての計算結果で一致は良くなく、物理モデルの改良が必要であることがわかった。

The neutron production cross sections of carbon, iron, and gold targets with 140 MeV protons at 180$$^{circ}$$ were measured at the RCNP cyclotron facility. The time-of-flight technique was used to obtain the neutron energy spectra in the energy range above 1 MeV. The carbon and iron target results were compared with the experimental data from 113 MeV (p,xn) reactions at 150$$^{circ}$$ reported by Meier et al. Our data agreed well with them in spite of different incident energies and angles. Calculations were then performed using different intra-nuclear cascade models (Bertini, ISOBAR, and JQMD) implemented with PHITS code. The results calculated using the ISOBAR and JQMD models roughly agreed with the experimental iron and gold target data, but the Bertini could not reproduce the high energy neutrons above 10 MeV.

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