Measurement of thick target neutron yield at 180 for a mercury target induced by 3-GeV protons

3GeV陽子入射による水銀標的に対する180度方向中性子収量の測定

松田 洋樹  ; 岩元 大樹   ; 明午 伸一郎   ; 竹下 隼人*; 前川 藤夫  

Matsuda, Hiroki; Iwamoto, Hiroki; Meigo, Shinichiro; Takeshita, Hayato*; Maekawa, Fujio

大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて、3GeV陽子入射による水銀標的から180度方向に放出される中性子のエネルギースペクトルを測定した。得られた結果は、粒子輸送計算コードPHITSによる計算結果と明らかな差異が見られ、その傾向はインジウムやニオビウムの放射化箔を用いた反応率実験の結果と一致することがわかった。鉛標的に対するGeV領域陽子入射中性子二重微分断面積の後方角におけるエネルギースペクトルの実験データとPHITSの核反応モデルを比較したところ、この差異は3GeV付近における核反応モデルによる中性子生成あるいは弾性散乱外断面積の記述に起因していることが示唆された。

A thick target neutron yield for a mercury target at an angle of 180 from the incident beam direction is measured with the time-of-flight method using a 3-GeV proton beam at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). Comparing the experimental result with a Monte Carlo particle transport simulation by the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) shows that there are apparent discrepancies. We find that this trend is consistent with an experimental result of neutron-induced re- action rates obtained using indium and niobium activation foils. Comparing proton-induced neutron-production double-differential cross-sections for a lead target at backward directions between the PHITS calculation and experimental data suggests that the dis- crepancies for our experiments would be linked to the neutron production calculation around 3 GeV by the PHITS spallation model and/or the calculation of nonelastic cross-sections around 3 GeV in the particle transport simulation.