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Measurement of displacement cross section of structural materials utilized in the proton accelerator facilities with the kinematic energy above 400 MeV

400MeV以上の運動エネルギー領域における陽子加速器施設で用いられる構造材の弾き出し断面積の測定

明午 伸一郎; 松田 洋樹 ; 岩元 洋介  ; 吉田 誠*; 長谷川 勝一; 前川 藤夫; 岩元 大樹 ; 中本 建志*; 石田 卓*; 牧村 俊助*

Meigo, Shinichiro; Matsuda, Hiroki; Iwamoto, Yosuke; Yoshida, Makoto*; Hasegawa, Shoichi; Maekawa, Fujio; Iwamoto, Hiroki; Nakamoto, Tatsushi*; Ishida, Taku*; Makimura, Shunsuke*

核変換システム等の陽子加速器施設では、標的や窓等の構造材に関する損傷の評価が重要となる。構造材の損傷評価には、原子あたりの弾き出し数(DPA)が広く用いられており、カスケードモデルに基づく計算で得られた弾き出し断面積に粒子束を乗ずることで得られる。DPAによる損傷評価は広く一般的に用いられているものの、20MeV以上のエネルギー範囲における陽子に対する弾き出し断面積の実験データは十分でなく、計算モデル間で約8倍異なることが報告されており構造材の弾き出し断面積の実験データ取得が重要となる。そこで、我々はJ-PARCセンターの3GeV陽子加速器施設を用い、400MeV以上のエネルギー範囲の陽子の弾き出し断面積の測定を開始した。弾き出し損傷断面積は、冷凍機で極低温(4K)に冷却された試料に陽子ビームを照射し、照射に伴う抵抗率の変化により得ることができる。実験で得られた断面積とPHITSコードに一般的に用いられるNRTモデルを用いて計算した結果、計算は実験を3倍程度過大評価を示した。一方、Nordlund等による最新モデルの結果は実験をよく再現し、これまでのNRTモデルに基づく標的等の弾き出し損傷は過大評価していることが明らかになった。

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