Calibration of a bonner sphere spectrometer in quasi-mono-energetic high-energy neutron fields

高エネルギー準単色中性子場におけるボナー球スペクトロメータの校正

Pioch, C.*; Mares, V.*; Rhm, W.*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介   ; 民井 淳*; 嶋 達志*; 畑中 吉治*; 中村 尚司*

Pioch, C.*; Mares, V.*; Rhm, W.*; Iwase, Hiroshi*; Iwamoto, Yosuke; Tamii, Atsushi*; Shima, Tatsushi*; Hatanaka, Kichiji*; Nakamura, Takashi*

He比例計数管を用いたボナー球スペクトロメータ(BSS)は、meVからGeVの広いエネルギー範囲の中性子フルエンスを測定できる中性子検出器である。20MeV以上の中性子に対するBSSの応答関数は、核内カスケードモデルによるモンテカルロ計算を用いて決定されるが、モデルによって応答関数が2倍程度異なる。本研究では、高エネルギー中性子に対する応答関数の精度を検証するために、大阪大学核物理研究センターにおいて、Li(p,n)Be反応を用いた244MeVと387MeVの準単色中性子を用いてBSSの応答関数の測定を行った。MSANDコードを用いたアンフォールディング法と、モンテカルロ粒子輸送計算コードGeant4を用いて計算された応答関数を用いて、熱から準単色エネルギーのエネルギー範囲で中性子スペクトルを導出した。また、測定によるBSSの応答値と、Geant4による応答値との比較を行ったところ、実験と計算の応答値は非常によく一致し、Geant4がBSSの応答関数計算に活用できることが明らかとなった。

Calibration measurements for a Bonner sphere spectrometer with He proportional counter were performed in quasi-mono-energetic neutron fields at the Research Center for Nuclear Physics (RCNP) at the Osaka University. Neutron fields with nominal peak energies of 244 MeV and 387 MeV were generated via Li(p,n)Be reactions. The neutron spectra were determined by BSS measurements in the range from peak energy down to thermal energies using the MSANDB unfolding code, and three different sets of response functions calculated by GEANT4. The neutron spectra above 10 MeV were also measured by means of the time-of-flight (TOF) method applying NE213 liquid organic scintillators. Within the uncertainties involved in the experiment a remarkable overall agreement of the measurements and response calculations was observed.