Measurement and model analysis of cross sections for Cr, Fe, Co, and Ni from threshold energy to 150 MeV

反応閾値から150MeVまでのエネルギー領域におけるCr, Fe, Co及びNiを標的核とした断面積の実験とモデル解析

国枝 賢  ; Haight, R. C.*; 河野 俊彦*; Chadwick, M. B.*; Sterbenz, S. M.*; Bateman, F. B.*; Wasson, O. A.*; Grimes, S. M.*; Maier-Komor. P.*; Vonach, H.*; 深堀 智生  ; 渡辺 幸信*

Kunieda, Satoshi; Haight, R. C.*; Kawano, Toshihiko*; Chadwick, M. B.*; Sterbenz, S. M.*; Bateman, F. B.*; Wasson, O. A.*; Grimes, S. M.*; Maier-Komor. P.*; Vonach, H.*; Fukahori, Tokio; Watanabe, Yukinobu*

反応閾値から150MeVまでの中性子によるアルファ粒子生成断面積に関して実験及び理論的研究を行った。実験は米国ロスアラモス国立研究所中性子科学センターのビームラインで実施し、アルファ粒子を直接計測することにより広範なエネルギー領域においてクロム,鉄,コバルト及びニッケルに対するデータを得た。理論計算においては岩本-原田により提唱されたクラスター励起子模型を採用するなど、特に前平衡モデルの改良を行った。これまで近似的に行われていた波動関数の重なり積分の計算を厳密に実施し、測定データに対する解析を行った結果、物理的に妥当かつ簡便なパラメータを用いてクロム以外の原子核に対する実験値をおおむね再現した。クロムに対して統計崩壊モデルにおける準位密度パラメータの感度解析を行ったところ、特定の残留核に対するパラメータの感度が非常に高く、さらにその誤差が大きいことがわかった。今回行った現実的な前平衡モデル計算は統計崩壊モデルにおける準位密度パラメータの精度を検証するうえでも重要な役割を果たす。

Neutron reactions that produce alpha-particles have been investigated for energies from threshold to 150 MeV on elemental chromium, iron, Co and Ni. The cross sections were measured at the Los Alamos Neutron Science Center by direct observation of alpha-particles. The model calculations are made for statistical and pre-equilibrium processes. This study particularly focuses on the pre-equilibrium cluster emission, which is described by the clustering exciton model of Iwamoto and Harada. We calculate the alpha-particle formation factors numerically without any approximations that appeared in the original model. The calculated alpha-particle production cross sections agree well with the measured data, except for the Cr case. With a simple sensitivity study for the level density parameters, it is reported that relatively small changes in the level density parameters improve reproduction of experimental data significantly.