Anomalous radioisotope production for ZnO using polyethylene by accelerator neutrons

ポリエチレン遮へい中のZnOにおいて生じる加速器中性子による特異な放射性同位体生成

塚田 和明  ; 永井 泰樹*; 橋本 慎太郎  ; 湊 太志   ; 川端 方子*; 初川 雄一*; 橋本 和幸*; 渡辺 智*; 佐伯 秀也*; 本石 章司*

Tsukada, Kazuaki; Nagai, Yasuki*; Hashimoto, Shintaro; Minato, Futoshi; Kawabata, Masako*; Hatsukawa, Yuichi*; Hashimoto, Kazuyuki*; Watanabe, Satoshi*; Saeki, Hideya*; Motoishi, Shoji*

ポリエチレン遮へい中のZnOに、50MeV重陽子とBeによる()反応で生成した中性子を照射することで、Ga, Ga, Zn、並びにCuの特異な生成を実験的に確認した。特に、ポリエチレン遮へい内で得られた収率は、遮へいなしの実験と比較して、約20倍の収量を示した。一方、鉛遮へい内の金属Zn試料の照射におけるGa, Ga, Zn、並びにCuの収量と、ZnO及び金属Zn試料の照射におけるCu, Ni及びZnの収量は、遮へいによる影響はほとんど受けていない。この実験結果は、遮へい条件を調整することで、中性子反応に限らず陽子反応を含む多様で大量の放射性同位元素を、一度の照射で同時に合成できるという加速器中性子の注目すべき特性を示すものである。また、PHITSコードを利用した生成量予測を試み、本実験結果と比較することで、本生成量の特異性について評価した。

We found anomalously large yields of Ga, Ga, Zn and Cu by neutron irradiation on a ZnO sample in a polyethylene shield. Neutron beams are generated from the Be() reaction for 50 MeV deuterons. The yields obtained were more than 20 times larger than those in the unshielded sample. On the other hand, the yields of Ga, Ga, Zn and Cu from a metallic Zn sample and the yields of Cu, Ni and Zn from the ZnO and Zn samples were almost insensitive to the shield conditions. This finding would provide us a unique capability of accelerator neutrons to simultaneously produce a large amount of several radioisotopes, including proton induced reaction products, by using a single sample. The experimental data were compared with the yields estimated by using the Particle and Heavy Ion Transport code System and the result was discussed.