Angular correlation of the two gamma rays produced in the thermal neutron capture on gadolinium-155 and gadolinium-157

Goux, P.*; Glessgen, F.*; Gazzola, E.*; Singh Reen, M.*; Focillon, W.*; Gonin, M.*; 田中 智之*; 萩原 開人*; Ali, A.*; 須藤 高志*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(6), p.063H01_1 - 063H01_15, 2023/06

https://doi.org/10.1093/ptep/ptad059

We investigated the angular correlation of two -rays emitted in neutron capture at the Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. The 14 Ge crystals in a cluster detector and one coaxial Ge crystal were employed. We obtained angular correlation functions for two -rays emerging in the electromagnetic transitions of the capture reactions on Gd and Gd. We found mild angular correlations for the strong, but rare transitions from the resonance state to two excited levels with known spin and parities. In contrast, angular correlations was negligibly small for arbitrary pairs of two -rays produced in the majority of transitions in continuum states.

Experimental analysis of neutron and background -ray energy spectra of 80-400 MeV Li(p,n) reactions under the quasi-monoenergetic neutron field at RCNP, Osaka University

岩元 洋介; 佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; 岩瀬 広*; 嶋 達志*; 中村 尚司*

EPJ Web of Conferences, 153, p.08019_1 - 08019_3, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201715308019

100-400MeVの準単色中性子照射場の開発のため、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の100mトンネルにおいて、Li(p,n)反応から生成する中性子及び中性子場に混在する目的外放射線の線のエネルギースペクトルを測定した。飛行時間法を用いて3MeV以上の中性子エネルギースペクトルを測定し、放射線線量モニターDARWINの自動アンフォールディング機能を用いて0.1MeV以上の線エネルギースペクトルを測定した。中性子スペクトルについて、3MeV以上の中性子収量に対するピーク成分である単色中性子収量の比は0.38-0.48であった。また、入射陽子エネルギー200MeV以上において、崩壊に伴う70MeV程度の高エネルギー線を実測した。246MeVLi(p,n)反応について、70MeV近傍における中性子収量と線収量は同程度であった。一方、全エネルギー領域の中性子線量に対する線線量の比は0.014と、線の全体の線量に対する寄与は小さいことがわかった。

Shielding experiments of concrete and iron for the 244 MeV and 387 MeV quasi-mono energetic neutrons using a Bonner sphere spectrometer (at RCNP, Osaka Univ.)

松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; 八島 浩*; 嶋 達志*; et al.

EPJ Web of Conferences, 153, p.08016_1 - 08016_3, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201715308016

200MeV以上の準単色中性子に対するコンクリート及び鉄遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルをボナー球スペクトルメータ(BSS)を用いて測定した。246及び389MeVの陽子-Li反応を用いて準単色中性子を生成し、コンクリート及び鉄遮蔽体の厚さを、それぞれ25-300cm及び10-100cmとした。100-387MeVのエネルギーを持つ準単色中性子を用いて実測したBSSの応答関数とアンフォールディングコードMAXEDを用いて、遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルを導出した。その際、放射線輸送計算コードMCNPXを用いてBSSと遮蔽体の間の中性子多重散乱の効果を評価し、中性子エネルギースペクトルの補正を行った。その結果、エネルギースペクトルの実験値からコンクリート及び鉄遮蔽体の厚さに対する線量当量の変化を得ることができた。また、244MeVの中性子をコンクリートへ入射した場合、50cm以下の厚さにおいて線量当量に対する中性子多重散乱の影響が大きいことがわかった。

Applicability of the two-angle differential method to response measurement of neutron-sensitive devices at the RCNP high-energy neutron facility

増田 明彦*; 松本 哲郎*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 西山 潤*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 849, p.94 - 101, 2017/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.12.031

大阪大学核物理研究センターRCNPの陽子-リチウム核反応を用いた高エネルギー準単色中性子場は、放射線測定器の特性試験や校正などに利用されている。この中性子場のエネルギースペクトルは、0度方向に放出される中性子によるピーク部とそれ以外の角度に放出される連続部からなる。このうち、各試験で対象とするエネルギーはピーク部であるが、われわれは、これまでに0度と他角度方向に設置した検出器応答から、連続部の寄与を差し引く二角度差分法を開発してきた。本研究では、高密度ポリエチレン(HDPE)減速材付属のボナー球検出器に対する本手法の適用性を、96-387MeVの準単色中性子を用いて調査した。その結果、様々な大きさのHDPEに対して本手法は適応可能であることを検証できた。一方で、小型のHDPEは、中性子場のコリメータ,壁等による低エネルギー散乱中性子に感度を有するため、二角度差分法の他に、検出器の設置角度毎に低エネルギー散乱中性子に対する検出器応答の補正が必要である等、本中性子場を利用するユーザーに対する有益な指針を示すことができた。

Hydrochemical disturbances measured in groundwater during the construction and operation of a large-scale underground facility in deep crystalline rock in Japan

岩月 輝希; 萩原 大樹; 大森 一秋; 宗本 隆志; 尾上 博則

Environmental Earth Sciences, 74(4), p.3041 - 3057, 2015/08

https://doi.org/10.1007/s12665-015-4337-3

岐阜県瑞浪市の超深地層研究所において、深度500mまでの坑道掘削及び維持管理時の地下水の水理・化学変化の観測を行った。その結果、水位低下や深部地下水の湧昇に伴う地下水の水質変化とそのプロセスを把握することができた。また、観測結果から大規模地下施設を結晶質岩に建設する時の留意点を整理することができた。

地下水中のコロイド調査手法の構築

大森 一秋; 宗本 隆志; 長谷川 隆; 新宮 信也*; 萩原 大樹; 岩月 輝希

JAEA-Research 2014-013, 29 Pages, 2014/08

JAEA-Research-2014-013.pdf:48.04MB

本報告では、深部花崗岩中の地下水に含まれるコロイドに関する調査手法の検討とその結果についてとりまとめた。具体的には、ボーリング孔に設置している水圧・水質モニタリング装置に機材を直結した限外ろ過システムと、バッチ式気密容器に地下水を採取して限外ろ過を行うシステムについて検討・評価を行った。また、限外ろ過法に代わる方法としてクロスフローろ過法について検討・評価を行った。その結果、各調査手法が持つ長所・短所についての知見を得ることかできた。

Characterization of quasi-monoenergetic neutron source using 137, 200, 246 and 389 MeV Li(p,n) reactions

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 佐藤 大樹; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; Pioch, C.*; Mares, V.*; 嶋 達志*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.657 - 660, 2014/04

https://doi.org/10.15669/pnst.4.657

100MeVを超える高エネルギー準単色中性子照射場を開発するために、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、137, 200, 246, 389MeVのLi(p,n)反応から生成する、0から30の間の7角度における中性子エネルギースペクトルを、有機液体シンチレータNE213と飛行時間法を用いて測定した。0における中性子エネルギースペクトルは、単色成分と連続成分からなり、全体成分に対する単色成分の比率は0.40.5であった。また、角度が大きくなるにつれて、連続成分のスペクトル形状が大きく変化することがわかった。さらに、この照射場を利用し、放射線モニタの校正を行うにあたっては、連続成分の寄与を小さくするために、0と約22に放射線モニタを設置し、その応答の差をとる手法が最も良いことがわかった。

Shielding benchmark experiment using hundreds of MeV quasi-monoenergetic neutron source by a large organic scintillator

萩原 雅之*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 中島 宏; 坂本 幸夫; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.327 - 331, 2014/04

https://doi.org/10.15669/pnst.4.327

高エネルギー加速器施設における合理的な遮へい設計のためには、遮へい体に対する中性子の減衰を実験データに基づき精度良く評価する必要がある。本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した数百MeV領域の準単色中性子源を用いて、厚さ10cmから200cmのコンクリート及び鉄遮へい体後方での中性子エネルギースペクトルを、直径及び厚さが25.4cmの大型有機シンチレータを用いて測定した。中性子エネルギースペクトルの高エネルギー部分は飛行時間法を、中低エネルギー部分(下限エネルギー数MeV)はアンフォールディング法を用いてそれぞれ導出した。大型有機シンチレータを採用したことにより、エネルギー依存性の良い波高データの取得が可能となり、アンフォールディング法のエネルギー分解能を向上させることができた。得られた中性子スペクトル及び中性子減弱曲線を、粒子・重イオン輸送コードPHITSの計算値と比較した。その結果、両者は極めてよく一致することがわかった。この知見は、コンクリート及び鉄に対する高エネルギー中性子の減弱係数の評価にとって非常に有益である。

超深地層研究所計画 年度報告書(2011年度)

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一; 丹野 剛男; 真田 祐幸; et al.

JAEA-Review 2013-018, 169 Pages, 2013/09

JAEA-Review-2013-018.pdf:15.71MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2011年度は、第2段階及び第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階及び第3段階の調査研究のうち2011年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

Measurements and Monte Carlo calculations of forward-angle secondary-neutron-production cross-sections for 137 and 200 MeV proton-induced reactions in carbon

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 嶋 達志*; 民井 淳*; 中村 尚司*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 690, p.10 - 16, 2012/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2012.06.038

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの中性子生成に関する精度検証のために、137, 200MeVの陽子-炭素核反応により、最前方方向(0から25の間の6点)に放出される中性子生成二重微分断面積を飛行時間法を用いて測定した。また、評価済み核データJENDL/HE-2007, ENDF/B-VII及び物理モデルBertini-GEM, ISOBAR-GEMを用いて、実験と同じ条件で中性子生成二重微分断面積を導出した。その結果、137MeV陽子入射に関して、JENDL/HE-2007を用いた計算結果は、物理モデルでは再現できないC(p,n)Nに起因するピーク構造を含めて、実験値をよく再現することがわかった。200MeV陽子入射に関しては、JENDL/HE-2007を用いた計算結果は、JENDL/HE-2007の評価手法が陽子エネルギー150MeVを境界にして異なるために、実験値を大きく過小評価することがわかった。得られた実験値は、炭素の評価済み核データの修正及びモンテカルロ輸送計算の物理モデル改良に対して有益となる。