Measurement of energy spectra and spatial distributions of neutron beams provided by the ANNRI beamline for capture cross-section measurements at the J-PARC/MLF

J-PARC/MLFの捕獲断面積測定のためのANNRIビームラインにより供給される中性子ビームのエネルギースペクトルと空間分布の測定

木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*; 古高 和禎  ; 後神 進史*; 原田 秀郎   ; 原田 正英   ; 甲斐 哲也   ; 木村 敦   ; 金 政浩; 北谷 文人  ; 小泉 光生 ; 前川 藤夫  ; 明午 伸一郎   ; 中村 詔司  ; 大井 元貴 ; 太田 雅之*; 大島 真澄; 藤 暢輔   ; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*

Kino, Koichi*; Furusaka, Michihiro*; Hiraga, Fujio*; Kamiyama, Takashi*; Kiyanagi, Yoshiaki*; Furutaka, Kazuyoshi; Goko, Shinji*; Harada, Hideo; Harada, Masahide; Kai, Tetsuya; Kimura, Atsushi; Kin, Tadahiro; Kitatani, Fumito; Koizumi, Mitsuo; Maekawa, Fujio; Meigo, Shinichiro; Nakamura, Shoji; Oi, Motoki; Ota, Masayuki*; Oshima, Masumi; Toh, Yosuke; Igashira, Masayuki*; Katabuchi, Tatsuya*; Mizumoto, Motoharu*

核データを高精度に測定するため、設計・製作したJ-PARC/MLF ANNRIビームラインにおける中性子ビームのエネルギースペクトルと空間分布を測定した。測定は、中性子エネルギーが1.5meVから10keVの領域にて行った。その結果、エネルギースペクトルは、パラ水素モデレータの典型的な特性を示し、絶対強度はシミュレーション計算及び中性子透過計算に基づく予測とほぼ一致した。17.5kW運転のもとで利用できる中性子の強度は、21.5mにおいて、1.525meV, 0.91.1eV, 0.91.1keVのエネルギー領域で、それぞれ7.5, 1.6, 1.1n/cm/secであった。3つの異なるコリメーターで整形されたビーム空間分布は、ビームラインのコリメーターシステムの設計から期待されるものと一致した。ビームのFWHMは、3つの異なるコリメーターで、それぞれ約29, 14, 11mmであった。空間分布の縁は比較的シャープであり、核データ測定に適した形状である。

We measured the energy spectra and spatial distributions of the neutron beam of ANNRI beamline at the Japan Proton Accelerator Research Complex / Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC/MLF). Our research team designed and built this beamline to measure nuclear data with high precision. The measurements were performed on three types of beams provided by the beamline in the neutron energy range of 1.5 meV to 10 keV. The energy spectra show a typical feature of para-hydrogen moderator, and the absolute intensities almost agree with predictions based on both a simulation calculation of the JSNS (Japan Spallation Neutron Source) and a neutron transmission calculation of the beamline. The available neutron intensities at 21.5 m are 7.510, 1.610, and 1.110 n/cm/sec in the energy ranges of 1.5-25 meV, 0.9-1.1 eV, and 0.9-1.1 keV, respectively, under the 17.5 kW JSNS operation. The measured spatial distributions of the beams formed by three different collimators are consistent with those expected from the collimator-system design of the beamline. The beam sizes in FWHM are about 29, 14, and 11 mm for the three different beam collimators. The edges of the spatial distributions are relatively sharp, enabling us to measure the nuclear data successfully.