高エネルギー重イオンによって生成する放射能のベンチマーク測定

Benchmark experiment of activation induced by high-energy heavy ions

小川 達彦   ; 佐藤 達彦   ; 津田 修一  ; 佐藤 大樹   ; 村上 健*

Ogawa, Tatsuhiko; Sato, Tatsuhiko; Tsuda, Shuichi; Satoh, Daiki; Murakami, Takeshi*

放射線医学総合研究所の重粒子線がん治療装置HIMACにおいて、400MeV/uの炭素イオンや酸素イオンを炭素やアルミニウムの厚いターゲットに照射することにより、C(C,x), O(C,x), C(Al,x), O(Al,x)反応におけるフラグメント生成断面積を測定した。従来の実験では断面積は単一のエネルギーでしか得られなかったが、本研究では平成24年度までに生成断面積をエネルギーの関数として測定する手法を開発した。平成25年度はその手法を用いて広い立体角で測定を行い、さらに、290MeV/uの炭素イオンをアルミニウムの薄いターゲットに照射することで、C(Al,x)反応におけるフラグメント生成断面積の放出角度依存性を測定した。これらの測定値を用いて放射線輸送計算コードPHITSを検証した結果、原子核同士の非平衡反応を記述する反応モデルJQMD(JAERI Quantum Molecular Dynamics model)が周辺衝突を再現できないために、軽い核の生成や大角度方向への放出を過大評価することが明らかになった。この結果は、今後のPHITSのJQMDモデル等の改良に有益な指針となる。なお、本発表は放射線医学総合研究所HIMACの共同利用課題の利用成果報告のために行うものである。

Angular dependence and energy dependence of fragmentation cross-sections of C(C,x) and C(Al,x) reactions were measured in an energy range up to 400 MeV/u. In the experiment, charge, mass, and kinetic energy of the projectile fragments were measured using a telescope which consists of three scintillators and a TOF path. The obtained cross-sections are found to be useful for code benchmarking.