Measurement of charged-particle emission double-differential cross section of fluorine for 14.2 MeV neutrons

14.2MeVにおけるフッ素の荷電粒子放出二重微分断面積の測定

近藤 恵太郎; 村田 勲*; 落合 謙太郎; 久保田 直義*; 宮丸 広幸*; 今野 力  ; 西谷 健夫

Kondo, Keitaro; Murata, Isao*; Ochiai, Kentaro; Kubota, Naoyoshi*; Miyamaru, Hiroyuki*; Konno, Chikara; Nishitani, Takeo

14.2MeV中性子入射によるフッ素の陽子,重陽子,三重陽子,粒子放出二重微分断面積の詳細な測定を行った。日本原子力研究開発機構のFNS施設に備えられたペンシルDT中性子ビームを利用した荷電粒子スペクトロメータによって、幅広いエネルギーの放出粒子に対し、高いエネルギー分解能で、15から150に渡る角度において精密な測定を行うことができた。測定したデータは評価済核データライブラリJENDL-3.3及びENDF/B-VII.0に格納されたデータと比較した。その結果、エネルギー・角度分布と、荷電粒子生成断面積の双方で、実験値と評価値の間に大きな差が存在することがわかった。残留核の幾つかの励起状態に対応する離散ピークを分離し、角度微分断面積を導出して荷電粒子放出反応の機構を議論した。本研究はフッ素に対して上記4種類の荷電粒子放出二重微分断面積を同時に測定した初めての測定であり、フッ素の核反応モデルを確立するためにも有効である。

We carried out a detailed measurement of the double-differential cross sections of fluorine for emitted protons, deuterons, tritons and -particles with 14.2 MeV neutron incidence. An improved charged-particle spectrometer with a pencil DT-neutron beam furnished at the FNS facility of Japan Atomic Energy Agency enabled us to obtain precise data with a fine energy resolution in wide energy range and angular range from 15 to 150 . The obtained data were compared with the nuclear data evaluated in JENDL-3.3 and ENDF/B-VII.0. As a result, large differences in the energy and angular distributions of emitted particles and the charged-particle production cross sections were found between the measured and evaluated data. Angular-differential cross sections for several discrete peaks corresponding to excited states of residual nuclei were extracted to discuss the reaction mechanism of charged-particle emission. The obtained data suggest that the charged-particle emission reaction of fluorine has a quite complicated mechanism where both the direct reaction process and the pre-equilibrium process contribute. The present experiment is the first simultaneous measurement of the four different kinds of charged particles and would provide useful data to confirm previous experimental data as well as to establish a nuclear reaction model of fluorine.