Measurement of neutron-production double-differential cross-sections on carbon bombarded with 290-MeV/nucleon carbon and oxygen ions

核子あたり290MeVの炭素及び酸素イオン入射における炭素からの中性子生成二重微分断面積の測定

佐藤 大樹   ; 森口 大輔*; 梶本 剛*; 上原 春彦*; 執行 信寛*; 上山 正彦*; 吉岡 正勝*; 魚住 祐介*; 佐波 俊哉*; 古場 裕介*; 高田 真志*; 松藤 成弘*

Satoh, Daiki; Moriguchi, Daisuke*; Kajimoto, Tsuyoshi*; Uehara, Haruhiko*; Shigyo, Nobuhiro*; Ueyama, Masahiko*; Yoshioka, Masakatsu*; Uozumi, Yusuke*; Sanami, Toshiya*; Koba, Yusuke*; Takada, Masashi*; Matsufuji, Naruhiro*

重粒子線がん治療の普及に伴い患者体内に入射した重イオンビームの核反応で生成される二次中性子の放射線影響に関心が集まっている。しかし、二次発がんの潜在的なリスク評価のために必要となる重イオンビームと生体構成元素との核反応に関する実験データは整備されておらず、放射線輸送コードの計算精度も十分に検証されていない。そこでわれわれは、放射線医学総合研究所HIMAC加速器を利用し、炭素+炭素反応及び酸素+炭素反応における中性子生成二重微分断面積(DDX)を測定した。論文では、有機シンチレータと飛行時間法を利用した測定手法の詳細を説明し、得られた結果を過去の実験データ及びPHITSコードの計算値と比較することで、測定手法の妥当性や放射線輸送コードの有用性について議論した。実験データは、数百MeVから0.6MeVまでの極めて広いエネルギー領域で精度よく取得されており、PHITSの結果は全エネルギー領域に渡りファクター2以内で実験値を再現した。

Neutron-production double-differential cross sections on carbon-carbon and oxygen-carbon reactions with incident heavy-ion energy of 290 MeV/nucleon were measured by time-of-flight method using liquid organic scintillators. By use of a detection system specialized for low-energy neutrons, the cross sections were obtained in a wide energy region from several hundred MeV down to 0.6 MeV for the oxygen-ion incidences. The experimental data were compared with the calculation results using the Monte-Carlo simulation code, PHITS. The PHITS results gave an overall agreement with the measured data within a factor of two.