First nuclear transmutation of Np and Am by accelerator-driven system at Kyoto University Critical Assembly

KUCAを用いた加速器駆動システムによるNpとAmの初の核変換

Pyeon, C. H.*; 山中 正朗*; 大泉 昭人   ; 福島 昌宏   ; 千葉 豪*; 渡辺 賢一*; 遠藤 知弘*; Van Rooijen, W. G.*; 橋本 憲吾*; 左近 敦士*; 相澤 直人*; 栗山 靖敏*; 上杉 智教*; 石 禎浩*

Pyeon, C. H.*; Yamanaka, Masao*; Oizumi, Akito; Fukushima, Masahiro; Chiba, Go*; Watanabe, Kenichi*; Endo, Tomohiro*; Van Rooijen, W. G.*; Hashimoto, Kengo*; Sakon, Atsushi*; Aizawa, Naoto*; Kuriyama, Yasutoshi*; Uesugi, Tomonori*; Ishi, Yoshihiro*

本研究では、京都大学臨界集合体(KUCA)で構築した未臨界炉心への高エネルギー中性子の入射による加速器駆動システム(ADS)において、マイナーアクチノイド(MA)の核変換の原理が初めて実証された。本実験は、ネプツニウム237(Np)とアメリシウム241(Am)の核分裂反応と、Npの捕獲反応を確認することを主たる目的とした。NpおよびAmの箔の未臨界照射は、試料(NpまたはAm)と参照として用いるウラン-235(U)のそれぞれの箔からの信号を同時測定可能なback-to-back核分裂計数管を使用し、中性子スペクトルが硬い炉心で行われた。核分裂と捕獲反応の実験結果を通じて、未臨界炉心と100MeVの陽子加速器を組み合わせ、かつ鉛-ビスマスのターゲットを使用したADSによるNpとAmの初の核変換が示された。

This study demonstrates, for the first time, the principle of nuclear transmutation of minor actinide (MA) by the accelerator-driven system (ADS) through the injection of high-energy neutrons into the subcritical core at the Kyoto University Critical Assembly. The main objective of the experiments is to confirm fission reactions of neptunium-237 (Np) and americium-241 (Am), and capture reactions of Np. Subcritical irradiation of Np and Am foils is conducted in a hard spectrum core with the use of the back-to-back fission chamber that obtains simultaneously two signals from specially installed test (Np or Am) and reference (uranium-235) foils. The first nuclear transmutation of Np and Am by ADS soundly implemented by combining the subcritical core and the 100 MeV proton accelerator, and the use of a lead-bismuth target, is conclusively demonstrated through the experimental results of fission and capture reaction events.