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Systematic effects on cross-section data derived from reaction rates at a cold neutron beam

冷中性子ビームを用いた核反応率から導かれる核断面積の系統誤差

$v{Z}$erovnik, G.*; Becker, B.*; Belgya, T.*; Genreith, C.*; 原田 秀郎 ; Kopecky, S.*; Radulovi$'c$, V.*; 佐野 忠史*; Schillebeeckx, P.*; Trkov, A.*

$v{Z}$erovnik, G.*; Becker, B.*; Belgya, T.*; Genreith, C.*; Harada, Hideo; Kopecky, S.*; Radulovi$'c$, V.*; Sano, Tadafumi*; Schillebeeckx, P.*; Trkov, A.*

冷中性子ビームを用いた測定から、熱中性子捕獲断面積を導出する際の問題点を指摘するとともに、導出する中性子捕獲断面積の系統誤差を低減するための手法について提案するものである。これまでの冷中性子を用いた測定では、標準断面積との相対値より、熱中性子捕獲断面積が導出されてきた。本研究では、冷中性子ビームのエネルギー分布によっては、中性子捕獲断面積のエネルギー依存性が1/v則からずれる核種について、10%以上もの系統的誤差を生じることを明らかとした。中性子捕獲断面積のエネルギー依存性を考慮した断面積導出方法を適用することにより、この系統誤差は補正できることを示した。また、これまでに報告された文献値のいくつかには、冷中性子ビームのサンプル中での自己吸収補正が行われていない問題点があることも指摘した。

The methodology to derive cross section data from measurements in a cold neutron beam was studied. Mostly, capture cross sections at thermal energy are derived relative to a standard cross section, and proportionality between the standard and the measured cross section is often assumed. Due to this assumption the derived capture cross section at thermal energy can be biased by more than 10%. Evidently the bias depends on how much the energy dependence of the cross section deviates from a direct proportionality with the inverse of the neutron speed. The effect is reduced in case the cross section is not derived at thermal energy but at an energy close to the average energy of the cold neutron beam. Nevertheless, it is demonstrated that the bias can only be avoided in case the energy dependence of the cross section is known and proper correction factors are applied. In some cases the results can also be biased when the attenuation of the neutron beam within the sample is neglected in the analysis. Some of the cross section data reported in the literature suffer from such bias effects.

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