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共鳴吸収法を用いたPu-239の磁気双極子遷移強度の測定

Measurements of magnetic dipole strength in Pu-239 using nuclear resonance fluorescence

静間 俊行; Angell, C.*; 羽島 良一; Ludewigt, B.*; Quiter, B. J.*; 小泉 光生

Shizuma, Toshiyuki; Angell, C.*; Hajima, Ryoichi; Ludewigt, B.*; Quiter, B. J.*; Koizumi, Mitsuo

準単色レーザーコンプトン$$gamma$$線ビームを用いた核物質の非破壊検知・測定技術開発の一環として、Pu-239原子核の共鳴散乱実験を行った。実験は米国デューク大学で行った。中心エネルギー2.14MeV、半値幅約4%の$$gamma$$線ビームを、Pu-239の吸収ターゲット及び散乱ターゲットに照射し、散乱ターゲットからの共鳴散乱$$gamma$$線を高純度ゲルマニウム検出器を用いて測定した。その結果、励起エネルギー2.12から2.19MeVの平均積分断面積として、13eV barnを得た。また、励起した準位から基底状態と第一励起状態へ脱励起する割合の合計は、全体の0.4であった。このことから、毎秒10$$^{13}$$の強度をもつレーザーコンプトン$$gamma$$線ビームを用いることにより、燃料集合体中のPu-239を、4時間で、3%の測定誤差で分析可能であることがわかった。本講演では、実験手法及び結果について報告するとともに、準単色レーザーコンプトン$$gamma$$線ビームを用いた非破壊核種分析の今後の計画について紹介する。(なお、本研究開発は「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」事業の一部である。)

Nuclear resonance transmission $$gamma$$-rays through a Pu-239 target were measured, as a part of a development project of nuclear material non-destructive detection and assay using quasi-monoenergetic laser Compton scattering (LCS) photon beams. The experiment was carried out at Duke University. We used photon beams at energies of 2.14 with energy width of about 4% to irradiate absorber and scattering targets of Pu-239. We measured scattered $$gamma$$ rays from the scattering target using high-purity Ge detectors. As a result, we found the average integration cross section of 13 eV barn at excitation energies from 2.12 to 2.19 MeV. The sum of the branching ratio from the excited state to the ground and first excited states are 0.4. This enables us to quantify Pu-239 in a assembly with an error of approximately 3% in four-hour measurement with 10$$^{13}$$ photon/s beams. In this presentation, we will report on the measurement method and the experimental results. We will also talk about the future plan for development of non-destructive assay using mono-energetic LCS $$gamma$$-ray beam. (This development was carried out under "the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security or the like of MEXT".)

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