異なるCl同位体組成のNaCl試料を用いたClの中性子捕獲断面積導出

Measurements of neutron capture cross section of Cl using NaCl samples with different Cl isotope compositions

原 かおる*; 藤井 伸弥*; 加美山 隆*; 成田 祐樹*; 佐藤 博隆*; 片渕 竜也*; 岩本 信之  ; 中村 詔司  ; 藤 暢輔   

Hara, Kaoru*; Fujii, Nobuya*; Kamiyama, Takashi*; Narita, Yuki*; Sato, Hirotaka*; Katabuchi, Tatsuya*; Iwamoto, Nobuyuki; Nakamura, Shoji; Toh, Yosuke

長寿命放射性核種Cl(半減期30万年)は、原子力や加速器分野において冷却材や遮蔽材に含まれる安定核種Clの中性子捕獲反応による放射化生成物である。Clの生成量の計算精度を高めるためには、Clの中性子捕獲断面積の精度を高める必要がある。本研究では、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)において、中性子核反応測定装置(ANNRI)のNaI(Tl)検出器を利用して、中性子捕獲反応の実験を行った。塩素単体では気体であり十分な密度の試料を用意することが難しいため、固体で化合物であるNaClを試料として用いた。ナトリウムの自然同位体はNaのみであるが、塩素の自然同位体はClが76%、Clが24%である。NaとClに起因するバックグラウンドの寄与を見積もるため、異なるCl同位体組成のNaCl試料を3種類用意し、中性子捕獲反応データを取得した。NaCl試料には特徴的なCl, Na, Clの第一共鳴に由来するピークがそれぞれ0.4keV, 2.9keV, 8.3keVの位置にある。これらの共鳴ピークに対して解析を行うことで、Clの中性子捕獲断面積を0.02eVから1keVのエネルギー範囲で導出した。

Radioactive Cl is an activation product which is generated by neutron capture reaction on stable Cl. It is known that Cl is included in coolant and shielding materials of nuclear and accelerator facilities. In order to accurately know the produced amount, it is needed to enhance the accuracy of neutron capture cross section on Cl. In this work we performed a neutron capture experiment with NaI(Tl) spectrometer of the ANNRI in J-PARC MLF. Three NaCl samples were used with different Cl isotope compositions. We made the resonance analyses by three measured data, and derived the neutron capture cross section of Cl in the energy range of 0.02 eV to 1 keV.