DT neutronics benchmark experiment on lead at JAEA-FNS

原子力機構FNSにおけるDT中性子鉛ベンチマーク実験

落合 謙太郎; 近藤 恵太郎; 大西 世紀; 高倉 耕祐; 佐藤 聡; 阿部 雄一; 今野 力  ; 鈴木 ちひろ*; 八木 貴宏*

Ochiai, Kentaro; Kondo, Keitaro; Onishi, Seiki; Takakura, Kosuke; Sato, Satoshi; Abe, Yuichi; Konno, Chikara; Suzuki, Chihiro*; Yagi, Takahiro*

鉛は核融合炉ブランケットの中性子増倍材として重要な候補材料の一つである。われわれはDT中性子源施設である原子力機構FNS施設で、DT中性子による鉛のベンチマーク実験を実施し、鉛の評価済み核データの妥当性検証を実施した。45.3cm立方体の鉛体系に距離20cmの位置からDT中性子を照射した。鉛体系内の中性子場の評価として、Al(n,)Na, Nb(n,2n)Nb, Zr(n,2n)Zr及びIn(n,n')In反応による放射化箔法と2MeV以上の中性子スペクトル測定を行った。検証した核データはJENDL-3.3, ENDF/B-VII.0, JEFF-3.1及びFENDL-2.1で、モンテカルロコードMCNPを用いて、上記の反応率と中性子スペクトルを計算し、実験値との比較を行った。その結果、ENDF/B-VII.0, JEFF-3.1及びFENDL-2.1による計算結果は実験と良い一致を示した。一方、JENDL-3.3を用いた計算結果は実験と明らかな不一致があり、JENDL-3.3の(n,2n)及び非弾性散乱断面積データがこの不一致に大きく寄与していることを明らかにした。

Lead is an important candidate material as multiplier of nuclear fusion reactor. Few DT neutron integral benchmark experiments were performed for lead so far. Therefore, we have carried out an integral benchmark experiment on lead at the DT neutron source facility of JAEA, FNS. A cubic lead assembly on a side of 45.3 cm was set up and was irradiated with the DT neutron source. Reaction rates of the Al(n,)Na, Nb(n,2n)Nb, Zr(n,2n)Zr and In(n,n')In reactions were measured as fast neutron spectrum indices in the assembly. A small NE213 spectrometer was also used for measurement of neutron spectra in the assembly. A Monte Carlo calculation code, MCNP5, was adopted to calculate the above neutron spectra and activation reaction rates. Nuclear data libraries, JENDL-3.3, ENDF/B-VII.0, JEFF-3.1 and FENDL-2.1, were used in the calculation. The calculation results of the three libraries except for JENDL-3.3 agreed with the measuring ones. In case of JENDL-3.3, some remarkable disagreements were found. From our investigations, it was pointed out that the inappropriate evaluation of the (n,2n) and inelastic cross sections of lead in JENDL-3.3 caused such disagreement.