Measurement of neutron energy spectra behind shields for quasi-monoenergetic neutrons generated by 246-MeV and 389-MeV protons using a Bonner sphere spectrometer

246MeV及び389MeV準単色中性子に対するボナー球スペクトロメータを用いた遮へい体透過後の中性子スペクトルの測定

松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 原野 英樹*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介   ; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹   ; 八島 浩*; 中根 佳弘  ; 中島 宏; 坂本 幸夫; Pioch, C.*; Mares, V.*; 民井 淳*; 畑中 吉治*; 中村 尚司*

Matsumoto, Tetsuro*; Masuda, Akihiko*; Nishiyama, Jun*; Harano, Hideki*; Iwase, Hiroshi*; Iwamoto, Yosuke; Hagiwara, Masayuki*; Satoh, Daiki; Yashima, Hiroshi*; Nakane, Yoshihiro; Nakashima, Hiroshi; Sakamoto, Yukio; Pioch, C.*; Mares, V.*; Tamii, Atsushi*; Hatanaka, Kichiji*; Nakamura, Takashi*

高エネルギー加速器施設における合理的な遮へい設計のためには、広い中性子エネルギー領域に渡った遮へい体透過後の中性子スペクトルに関する知見が必要がある。本研究では、減速型中性子検出器であるボナー球スペクトロメータ(BSS)を用いて、コンクリート及び鉄遮へい体を透過した中性子のエネルギースペクトルを数100MeVから熱領域まで測定した。測定では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した246MeV及び389MeV準単色中性子ビームを、厚さ10cmから100cmの鉄、及び25cmから300cmのコンクリートに入射し、その後方で中性子を検出した。本研究で使用したBSSは、熱中性子に感度があるHe比例計数菅及び直径3から9.5インチのポリエチレン減速材に加え、高エネルギー中性子にも感度を持たせるため鉛と銅からなる減速層を追加している。中性子エネルギーは、アンフォールディング法に基づくMAXEDコードにより導出した。アンフォールディングの際の初期スペクトルには、有機シンチレータで測定したデータを採用した。これにより、核破砕反応による高エネルギー中性子成分から熱平衡ピークまでを含む幅広い中性子スペクトルを決定することができた。

Recently, many high-energy accelerators are used for various fields. Shielding data for high-energy neutrons are therefore very important from the point of view of radiation protection in high energy accelerator facilities. However, the shielding experimental data for high energy neutrons above 100 MeV are very poor both in quality and in quantity. In this study, neutron penetration spectral fluence and ambient dose through iron and concrete shields were measured with a Bonner sphere spectrometer (BSS). Quasi-monoenergetic neutrons were produced by the Li(p,xn) reaction by bombarding a 1-cm thick Li target with 246-MeV and 389-MeV protons in the Research Center for Nuclear Physics (RCNP) of the Osaka University. Shielding materials are iron blocks with a thickness from 10 cm to 100 cm and concrete blocks with a thickness from 25 cm to 300 cm.