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Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)反応による高エネルギー即発ガンマ線の測定

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Aiche, M.*; Astier, A.*; Czajkowski, S.*; Frost, R.*; Guo, S.*; K$"o$ster, U.*; Mathieu, L.*; 大槻 勤*; Petrache, C. M.*; Pollitt, A.*; 関本 俊*; 高宮 幸一*; Tsekhanovich, I.*

Ogawa, Tatsuhiko; Makii, Hiroyuki; Nishio, Katsuhisa; Hirose, Kentaro; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Aiche, M.*; Astier, A.*; Czajkowski, S.*; Frost, R.*; Guo, S.*; K$"o$ster, U.*; Mathieu, L.*; Otsuki, Tsutomu*; Petrache, C. M.*; Pollitt, A.*; Sekimoto, Shun*; Takamiya, Koichi*; Tsekhanovich, I.*

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核についての基礎研究などの観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出されるガンマ線の測定がなされてきた。ここで、ガンマ線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、これまでは8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギーガンマ線を放出することが理論的に予測されていたため、その測定データが望まれてきた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出されるガンマ線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られたガンマ線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたってガンマ線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

Measurement of $$gamma$$-rays emitted from fission of actinide has been conducted for radiation transport analysis in reactors, safety of spent fuel, and fundamental nuclear physics. In earlier studies, $$gamma$$-rays up to 8 MeV were measured because they are those emitted by fission fragments at excited states. According to some theoretical studies, however, some fission fragments have excitation energy up to 20 MeV and they emit $$gamma$$-rays above 8 MeV. In this study, the $$gamma$$-rays produced by fission of $$^{235}$$U induced by thermal neutrons were measured with LaBr scintillators at the high-flux reactor in the Institut Laue Langevin. The obtained $$gamma$$-ray spectrum agreed with the earlier measurement below 8 MeV, forms a bump above 10 MeV, and smoothly continued up to 20 MeV. The measurement in this study clarified the $$gamma$$-ray energy spectrum attributed to fission reactions up to 20 MeV in case of $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f).

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