Experimental characterization of high-energy component in extracted pulsed neutrons at the J-PARC spallation neutron source

J-PARC核破砕性中性子源から放出されたパルス中性子の高エネルギー成分の実験的特性評価

原田 正英   ; 勅使河原 誠   ; 大井 元貴 ; 及川 健一   ; 高田 弘   ; 池田 裕二郎

Harada, Masahide; Teshigawara, Makoto; Oi, Motoki; Oikawa, Kenichi; Takada, Hiroshi; Ikeda, Yujiro

本研究では、箔放射化法を用いて、J-PARC核破砕中性子源からのパルス中性子ビームの高エネルギー成分を測定した。箔は、0.3MeVから79.4MeVまでのしきいエネルギーを持つAl, Au, Bi, Nb, Tmを用いた。実験はNOBORUで行われ、箔は減速材から13.4mの位置で照射された。照射実験への応用のために、高エネルギーの中性子スペクトルを変化させるBCスリット, Pbフィルター、それらがない場合の3ケースでも反応率を測定した。JENDL-3.2評価済みファイルとJENDLドシメトリーファイルを用いたPHITSコードによる計算データと比較をした。計算値と実験値の比(C/E)を比較したところ、エネルギー依存性がみられ、しきいエネルギーが100MeVまで増えるにつれ、C/Eは減少することが分かった。すべてのC/Eは1.00.2の範囲にあることを確認した。このことから、高エネルギーの中性子計算データは、NOBORUユーザーの実験データの分析に適切であることを示した。

This study explores high-energy neutron components of the extracted neutron beam at J-PARC pulsed neutron source using the foil activation method with threshold reactions. Foils of aluminum, gold, bismuth, niobium, and thulium were used to cover the neutron energy range from 0.3 MeV to 79.4 MeV. The experiment was performed using neutron beams of BL10 (NOBORU). The foils were irradiated by a neutron beam at 13.4 m from the moderator. To characterize high-energy neutron fields for irradiation applications, reaction rates in three different configurations with and without BC slit and Pb filter were examined. To compare the experiments with calculations given for the user, reaction rates for corresponding reactions were calculated by the PHITS code with the JENDL-3.2 and the JENDL dosimetry file. Although there was a systematic tendency in C/E (Calculation/Experiment) ratios for different threshold energies, which C/E ratio decreased as threshold energy increased up to 100 MeV, and all C/E ratios were in the range of 1.00.2. This indicated that high-energy neutron calculations were adequate for the analysis of experimental data for NOBORU users.