Neutron production in the interaction of 200-MeV deuterons with Li, Be, C, Al, Cu, Nb, In, Ta, and Au

Li, Be, C, Al, Cu, Nb, In, Ta, Auにおける200MeV重陽子入射反応の中性子生成

渡辺 幸信*; 定松 大樹*; 荒木 祥平   ; 中野 敬太   ; 川瀬 頌一郎* ; 金 政浩*; 岩元 洋介   ; 佐藤 大樹   ; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 嶋 達志*; 中山 梓介  

Watanabe, Yukinobu*; Sadamatsu, Hiroki*; Araki, Shohei; Nakano, Keita; Kawase, Shoichiro*; Kin, Tadahiro*; Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Hagiwara, Masayuki*; Yashima, Hiroshi*; Shima, Tatsushi*; Nakayama, Shinsuke

医療用RIの製造や核融合材料の照射損傷、放射性廃棄物の核変換などの研究において重陽子加速器を用いた高強度中性子源が提案されている。そのような中性子源の設計には重陽子を様々な標的に照射した際の中性子生成データが必要である。しかし、重陽子入射中性子生成二重微分断面積などの実験データは十分でない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において幅広い原子番号の標的に対する200MeV重陽子入射中性子生成二重微分断面積の系統的な測定を実施した。200MeVの重陽子ビームをビームスウィンガーマグネット内の薄い標的に照射し、放出される中性子を大きさの異なるEJ301検出器(直径及び厚さが2inchと5inch)を7m、20mの位置にそれぞれ設置し、測定した。測定角度は0度から25度までの5角度とし、中性子エネルギーは飛行時間法で決定した。それぞれの測定データは入射エネルギーの半分あたりに特徴的な幅広なピークを示しており、ピークの収量は標的の質量数に従って単調に増加した。DEURACSとPHITSを用いた理論モデル計算との比較の結果、DEURACSの計算結果はPHITSのものよりも実験値に対してより良い一致を示した。加えて、得られたLi, Be, Cの結果を用いてJENDL/DEU-2020とTENDL-2017の核データライブラリのベンチマークを行った。

Intensive fast neutron sources using deuteron accelerators have been proposed for the study of medical RI production, radiation damage for fusion reactor materials, nuclear transmutation of radioactive waste, and so on. Neutron production data from various materials bombarded by deuterons are required for the design of such neutron sources. In the present work, we have conducted a systematic measurement of double-differential neutron production cross sections (DDXs) for a wide atomic number range of targets (Li, Be, C, Al, Cu, Nb, In, Ta, and Au) at an incident energy of 200 MeV in the Research Center for Nuclear Physics (RCNP), Osaka University. A deuteron beam accelerated to 200 MeV was transported to the neutron experimental hall and focused on a thin target foil. Emitted neutrons from the target were detected by two different-size EJ301 liquid organic scintillators located at two distances of 7 m and 20 m, respectively. The neutron DDXs were measured at six angles from 0 to 25). The neutron energy was determined by a conventional time-of-flight (TOF) method. The measured DDXs were compared with theoretical model calculations by the DEUteron-induced Reaction Analysis Code System (DEURACS) and PHITS. The result indicated that the DEURACS calculation provides better agreement with the measured DDXs than the PHITS calculation.