Measurement of radionuclide production probabilities in negative muon nuclear capture and validation of Monte Carlo simulation model

負ミュオン原子核捕獲における放射性核種生成確率の測定とモンテカルロシミュレーションモデルの検証

山口 雄司   ; 新倉 潤*; 水野 るり恵*; 反保 元伸*; 原田 正英   ; 河村 成肇*; 梅垣 いづみ*; 竹下 聡史*; 羽賀 勝洋  

Yamaguchi, Yuji; Niikura, Megumi*; Mizuno, Rurie*; Tampo, Motonobu*; Harada, Masahide; Kawamura, Naritoshi*; Umegaki, Izumi*; Takeshita, Soshi*; Haga, Katsuhiro

試料放射化計算コードの開発の一環として、新規実験データを取得してモンテカルロシミュレーションモデルを検証するために、負ミュオン原子核捕獲における放射性核種生成確率を測定した。Al、Si、Co、Ta標的を用いて放射化法により取得した確率は、既存の実験データでは困難な物理過程に対するモデルの検証を可能にするものである。測定した確率と計算データとを比較することで、計算が放射化見積もりにおいておよそ安全側にあることがわかった。一方で、核異性体の生成過程や多数の中性子放出及び陽子が関与する粒子放出に起因する放射性核種の生成過程の記述を改良する必要があることもわかった。これらの成果は、シミュレーションモデル改良の手がかりとなる。

As part of the development of a sample radioactivity calculation program, we have measured radionuclide production probabilities in negative muon nuclear capture to update experimental data and to validate a calculation dataset obtained by a Monte Carlo simulation code. The probabilities have been obtained by an activation experiment on Al, Si, Co, and Ta targets. The obtained probabilities expand the validation scope to the radionuclide production processes outside of the existing data coverage. By comparing the resultant probabilities with the calculated dataset, it has been revealed that the dataset is generally on the safe side in radioactivity estimation and needs to be corrected in the following three cases: (i) isomer production; (ii) radionuclide production by the multiple neutron emission; (iii) radionuclide production by particle emissions involving a proton. The present probabilities and the new findings on the correction provide valuable clues to improvements of the simulation models.