Reduction and resource recycling of high-level radioactive wastes through nuclear transformation; Theoretical predictions of the nuclear reaction data for nuclei involved in the nuclear transformation system

核変換による高レベル放射性廃棄物の低減と資源化;核変換システムに関わる核種の核反応データ理論予測

古立 直也; 湊 太志   ; 岩本 修  

Furutachi, Naoya; Minato, Futoshi; Iwamoto, Osamu

長寿命核分裂生成物(LLFP)核変換システムの実現可能性を研究するには、核変換システムの効率を見積もるシミュレーション計算が必要不可欠である。シミュレーション計算の精度は、計算で用いられる核データに大きく依存している。シミュレーション計算の精度を向上するには、LLFPだけでなくシミュレーション計算に関わる全ての核種について核データを整備することが望まれる。核破砕反応のような核反応を用いる核変換システムを研究する場合、実験が存在しない、あるいは非常に乏しい不安定核を含む広い範囲の原子核が生成されることが予想される。実験データの欠乏は、共鳴領域の核データ評価において特に問題となる、なぜなら共鳴構造を理論的に正確に予測することは難しいからである。この問題を緩和する方法の一つは、統計的性質からランダムに決定した共鳴パラメータを用いる方法である。このアプローチはTENDL核データライブラリで既に適用されている。しかしながら、そのような方法で計算された断面積は、原理的に共鳴パラメータの統計的揺らぎに起因する大きな不確かさが存在すると思われる。この不確かさは、先行研究では議論されていない。本研究では、共鳴領域における核反応データ予測に用いる統計的手法を、その統計的不確かさに注目して研究した。具体的には、Se-79, Zr-93, Pd-107, Cs-135の核変換で生成されることが予想される核種の中性子捕獲断面積を議論する。

For the feasibility study of the nuclear transmutation system for the long-lived fission products(LLFPs), the simulation calculation to estimate the efficiency of the transmutation system is essential. The precision of the simulation calculation largely depends on the evaluated nuclear data used in the calculation. To improve the precision of the simulation calculation, developing nuclear data not only of LLFPs but also of all the nuclei involved in the simulation calculation is desirable. When we study the transmutation system using the nuclear reaction such as spallation reaction, it is anticipated that a wide range of nuclei including unstable nuclei with no or scarce experimental are produced. In particular, the shortage of nuclear experimental data in resonance region is a problem for nuclear data evaluation, because it is difficult to predict the resonant structure precisely in a theoretical way. One of the methods mitigating this problem is to use the resonance parameters randomly determined from the statistical properties of the resonance parameters. This approach is already adopted in TENDL nuclear data library. However, the cross section calculated using such a method would have a large uncertainty arising from the statistical fluctuation of the resonance parameters in principle. This uncertainty wasn't discussed in the previous study. In this study, we investigated the statistical method to predict the nuclear reaction data in resonance region focusing on its statistical uncertainties. Particularly, we shall discuss the neutron capture cross sections of nuclei expected to be produced via the transmutation of Se-79, Zr-93, Pd-107 and Cs-135.