J-PARC MLF水銀標的から放出される180度方向核破砕中性子エネルギースペクトルの測定

Measurement of energy spectra for spallation neutrons emitted from the J-PARC/MLF mercury target at an angle of 180

松田 洋樹  ; 明午 伸一郎   ; 岩元 大樹   

Matsuda, Hiroki; Meigo, Shinichiro; Iwamoto, Hiroki

現在、世界各国で研究開発が進められているADSを含む大強度中性子源施設は、標的の周りに重厚な遮蔽体を置くことで周囲の線量を低く抑える構造となっているが、標的上流側の180方向には陽子ビームダクトを介して大量の核破砕中性子が漏洩し、この漏洩中性子が施設の遮蔽設計に重大なインパクトを与える。そのため、核反応モデルによる180方向における核破砕中性子エネルギースペクトルの予測精度の向上は、当施設の遮蔽設計に極めて重要である。本研究では、大強度陽子加速器施設J-PARCの加速器から加速された3GeV陽子ビームを物質生命科学実験施設MLFの水銀標的に照射し、標的から180方向に放出される核破砕中性子のエネルギースペクトル測定実験を実施した。測定実験では、飛行時間法を用い、核破砕中性子収量が支配的である0.5MeVから20MeV付近のエネルギー領域を測定した。標的から約125m上流側に設置された偏向電磁石付近に液体有機シンチレータを設置し、様々なビーム強度を変更した条件において中性子エネルギースペクトルを測定した。オフライン解析により、パイルアップ及び検出効率を考慮した補正を行い、中性子エネルギースペクトルを決定した。PHITSコードに組み込まれている核反応モデルとの比較の結果、INCL4.6/GEMは0.8MeVから20MeVの範囲で実験値をよく再現することが分かった。

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