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Neutron production in deuteron-induced reactions on Li, Be, and C at an incident energy of 102 MeV

リチウム,ベリリウム,炭素における102MeVの重陽子入射反応の中性子生成

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 嶋 達志*

Araki, Shohei*; Watanabe, Yukinobu*; Kitajima, Mizuki*; Sadamatsu, Hiroki*; Nakano, Keita*; Kin, Tadahiro*; Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Hagiwara, Masayuki*; Yashima, Hiroshi*; Shima, Tatsushi*

近年、核融合マテリアルの損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、100MeVの重陽子入射によるリチウム、ベリリウム及び炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、0$$^{circ}$$から25$$^{circ}$$の間の6角度とし、飛行時間法により中性子エネルギーを導出した。中性子検出器に、大きさの異なる3台の液体有機シンチレータNE213(直径及び厚さが2インチ, 5インチ, 10インチ)を用い、中性子の飛行距離をそれぞれ7, 24, 74mとした。中性子検出効率は、SCINFUL-QMDコードの計算により導出した。実験結果から、中性子エネルギー強度分布は、重陽子入射エネルギーの半分のエネルギーにおいて、重陽子ブレークアップ過程に起因するなだらかなピーク構造を持つことがわかった。また、PHITSによる計算値は、理論モデルの不備から実験値をよく再現しないことがわかった。

In recently years, deuteron-induced reaction is considered to produce the neutron source for application fields such as radiation damage fusion materials and boron neutron capture therapy. However, as the experimental data are not sufficient at incident energies above 60 MeV, the theoretical models are not validated. Therefore, we measured the double differential cross sections (DDXs) for Li, Be and C at 100 MeV at the Research Center for Nuclear Physics in Osaka University. The DDXs were measured at 6 angles (0$$^{circ}$$$$sim$$25$$^{circ}$$ and neutron energy was determined by a time of flight method. Three different-size NE213 liquid organic scintillators located at a distance of 7 m, 24 m and 74 m respectively were adopted as neutron detectors. In the measured DDXs, a broad peak due to deuteron breakup process was observed at approximately half of the deuteron incident energy. The DDXs calculated by PHITS did not reproduce the experimental ones due to lack of theoretical model.

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