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Measurements of capture cross-section of $$^{93}$$Nb by activation method and half-life of $$^{94}$$Nb by mass analysis

放射化法による$$^{93}$$Nbの断面積及び質量分析による$$^{94}$$Nbの半減期測定

中村 詔司  ; 芝原 雄司*; 遠藤 駿典   ; 木村 敦   

Nakamura, Shoji; Shibahara, Yuji*; Endo, Shunsuke; Kimura, Atsushi

廃止措置の対象核種の中から$$^{93}$$Nbについて、熱中性子捕獲断面積($$sigma$$$$_{0}$$)および共鳴積分(I$$_{0}$$)を放射化法により測定した。また、$$^{94}$$Nbの半減期を質量分析により測定した。ニオブ93試料は、京都大学複合原子力科学研究所の研究炉に整備されている水圧輸送艦を用いて照射した。金-アルミ合金線、およびコバルト-アルミ合金線を用いて、照射位置における中性子束成分を測定した。厚さ25$$mu$$mのガドリニウム箔を用いた照射も行って、熱および熱外中性子による反応率の寄与をより分けた。ガドリニウムの厚さから、カットオフ・エネルギーは0.133eVに設定した。ニオブ試料中に含まれている不純物により生成される$$^{182}$$Taの放射能を減衰させるために、約2年間ニオブ試料を冷却した。$$gamma$$線スペクトロスコピーにより照射されたニオブ試料およびモニタの生成放射能を測定した。Westcottコンベンションに基づいて解析を行い、$$sigma$$$$_{0}$$およびI$$_{0}$$を、それぞれ1.11$$pm$$0.04barnおよび10.5$$pm$$0.6barnと導出することができた。$$gamma$$線測定の後に、ニオブ試料の質量分析を行い、反応率を導出した。$$gamma$$線スペクトロスコピーと質量分析で得られたデータを組み合わせることにより、$$^{94}$$Nbの半減期を、(2.00$$pm$$0.15)$$times$$10$$^{4}$$年と導出することができた。

The thermal-neutron capture cross section ($$sigma$$$$_{0}$$) and resonance integral (I$$_{0}$$) for $$^{93}$$Nb among nuclides for decommissioning were measured by an activation method and the half-life of $$^{94}$$Nb by mass analysis. Niobium-93 samples were irradiated with a hydraulic conveyer installed in the research reactor in Institute for Integral Radiation and Nuclear Science, Kyoto University. Gold-aluminum, cobalt-aluminum alloy wires were used to monitor thermal-neutron fluxes and epi-thermal Westcott's indexes at an irradiation position. A 25-$$mu$$m-thick gadolinium foil was used to sort out reactions ascribe to thermal-and epi-thermal neutrons. Its thickness provided a cut-off energy of 0.133 eV. In order to attenuate radioactivity of $$^{182}$$Ta due to impurities, the Nb samples were cooled for nearly 2 years. The induced radio activity in the monitors and Nb samples were measured by $$gamma$$-ray spectroscopy. In analysis based on Westcott's convention, the $$sigma$$$$_{0}$$ and I$$_{0}$$ values were derived as 1.11$$pm$$0.04 barn and 10.5$$pm$$0.6 barn, respectively. After the $$gamma$$-ray measurements, mass analysis was applied to the Nb sample to obtain the reaction rate. By combining data obtained by both $$gamma$$-ray spectroscopy and mass analysis, the half-life of $$^{94}$$Nb was derived as (2.00$$pm$$0.15)$$times$$10$$^{4}$$ years.

発表言語

 :

English

掲載資料名

 :

Journal of Nuclear Science and Technology

巻

 :

60

号

 :

11

ページ数

 :

p.1361 - 1371

発行年月

 :

2023/11

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

niobium-93; niobium-94; thermal-neutron capture cross section; resonance integral; activation method; mass analysis; Kyoto university research reactor

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2198526

研究データの公開先DOI

 :

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使用施設

 :

第4研究棟  

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

京都大学複合原子力科学研究所

Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：65.16

分野：Nuclear Science & Technology

Altmetrics

 :

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