J-PARC核破砕中性子源における金箔放射化法による熱中性子強度の定点観測

Fixed measurement of thermal neutron intensity with gold-foil activation method at the J-PARC spallation neutron source

原田 正英   ; 及川 健一   ; 土川 雄介 ; 山口 雄司   ; 羽賀 勝洋  

Harada, Masahide; Oikawa, Kenichi; Tsuchikawa, Yusuke; Yamaguchi, Yuji; Haga, Katsuhiro

J-PARCの物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源は、水銀ターゲットに3GeV、1MWの陽子ビームを入射し、核破砕反応で発生する中性子を実験装置に供給する設備である。水銀ターゲット容器は、ピッティング損傷のために定期的に交換している。陽子ビーム出力は、低出力から徐々に出力を上げ、2022年6月現在では、800kW運転を行っており、陽子ビームプロファイルは、ビーム出力により、適宜最適なものを使用している。これらを踏まえ、特性試験装置(NOBORU)にて、核破砕中性子源から供給される中性子の強度を同じ測定条件で定期的に観測する定点観測を実施してきた。定点観測では、熱中性子の絶対強度を観測するために、金箔による放射化法を用いた。金箔は、主に、15150.1mmを使用し、カドミウム箔の有り無しの2回測定した。陽子ビーム強度に合わせて、照射時間を10分から30分程度に設定した。照射した金箔は、ゲルマニウム検出器で、ガンマ線を測定し、放射化量を同定した。測定の結果、熱中性子強度には、陽子ビーム強度依存性が若干観測された。

In the spallation neutron source at Materials and Life Science Experimental Facility in J-PARC, a 3-GeV and 1-MW proton beam induces into a mercury target and the neutrons beam is provide to neutron instruments. The target vessels are regularly replaced due to pitting damage. The proton beam power is gradually increased to 800 kW as of June 2022, and the optimum proton beam profile is used depending on the beam power. Based on these observations, fixed-point measurements have been periodically carried out to observe the intensity of the neutrons supplied from the spallation neutron source under the same measurement conditions at NOBORU. In the fixed-point measurements, the activation method with gold foils (15x15x0.1mm) was used to observe the absolute intensity of thermal neutrons with and without cadmium foil. The irradiation time was set to about 10 to 30 minutes in accordance with the proton beam intensity. The gamma-ray from irradiated foil was measured with a germanium detector, and the amount of activation was identified. As a result of the measurement, the thermal neutron intensity was slightly dependent on the proton beam intensity.