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京大加速器中性子源(KUANS)のためのリエントラントホールを有する減速材の設計

Neutronic design of neutron moderator on a reentrant-hole configuration for Kyoto University Accelerator-based Neutron Source (KUANS)

沖田 将一朗 ; 田崎 誠司*; 安部 豊*

Okita, Shoichiro; Tasaki, Seiji*; Abe, Yutaka*

京都大学加速器中性子源(KUANS)は、現在国内で稼働している小型加速器中性子源の一つであり、分光器や検出器の開発に活用されている。さらにKUANSは、比較的低い中性子発生強度のため、減速材設計に関する実験研究に適した施設でもある。KUANSのビーム強度の増加を図るため、リエントラントホールを有する減速材の核設計を実施し、KUANSを利用して設計の妥当性を確認する実験を行った。PHITSを用いた計算によって、リエントラントホールを有するポリエチレン減速材の核設計を実施し、その減速材から得られるビーム強度を実験的に測定したところ、これまで使われていた直方体形状の減速材を用いた場合の1.9倍のビーム強度が得られた。さらに直方体形状の減速材から得られるビームに対する波長毎のビーム強度比は、波長の長い中性子ほど増加し、最大で3倍程度になった。興味深いことに、減速材にリエントラントホールを設けることにより、長い波長の中性子ほどより効率的に減速材の中から取り出されることがわかった。

The Kyoto University Accelerator-based Neutron Source (KUANS) is a compact neutron source that is mainly used for spectrometer and detector development. In addition, it is also suited for experiments to study the neutronic design of moderators owing to the relatively low neutron generation yield by $$^{9}$$Be(p,n). We present a neutronic design of the neutron moderator on a reentrant-hole configuration for KUANS to enhance the neutron emission, and some experiments are conducted at KUANS for verification. A polyethylene moderator on a reentrant-hole configuration is designed by PHITS calculation and is introduced to KUANS to obtain intense oblong neutron beams. The intensity of the pulsed neutron beam is experimentally measured. The results reveal that the intensity becomes approximately 1.9 times stronger than that of the conventional rectangular design. In addition, the ratio of its intensity to the conventional intensity increases to approximately threefold as the neutron wavelength increases. It is interesting to note that the longer the neutron wavelength, the more efficiently they are extracted from the inside of the moderator owing to the existence of the reentrant-hole configuration.

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