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岩元 大樹; 中野 敬太*; 明午 伸一郎; 竹下 隼人; 前川 藤夫
EPJ Web of Conferences, 284, p.01033_1 - 01033_4, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.21(Nuclear Science & Technology)加速器駆動核変換システムの研究開発で重要となるビスマス標的に対する核種生成断面積の測定実験を行った。実験は、J-PARCの陽子ビームを用いて、0.4, 1.5及び3.0GeVの陽子ビームをビスマス標的試料に照射し、核種生成断面積を放射化法により導出した。本実験で新たに取得した計50核種127個の核種生成断面積データを最新の核反応モデル(INCL++/ABLA07及びINCL4.6/GEM)による計算結果及び評価済み核データライブラリJENDL/HE-2007の評価値と比較した。比較の結果、INCL++/ABLA07は総じて実験値を再現する一方で、INCL4.6/GEMは核分裂片に対する実験値を過小評価する等の知見が得られた。
Ni and Zr at 0.4, 1.3, 2.2, and 3.0 GeV竹下 隼人*; 明午 伸一郎; 松田 洋樹*; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 527, p.17 - 27, 2022/09
被引用回数：2 パーセンタイル：53.91(Instruments & Instrumentation)加速器駆動核変換システム(ADS)等における核設計の高度化のため、NiとZrについて数GeVエネルギー領域における陽子入射の核種生成断面積測定を行い、核設計に用いる計算コードPHITSによる計算値やJENDL/HE-2007等との比較検討を行った。
中野 敬太; 岩元 大樹; 西原 健司; 明午 伸一郎; 菅原 隆徳; 岩元 洋介; 竹下 隼人*; 前川 藤夫
JAEA-Research 2021-018, 41 Pages, 2022/03
JAEA-Research-2021-018.pdf:2.93MB
加速器駆動核変換システム(ADS: Accelerator-Driven System)の構成要素の一つであるビーム窓の核特性を粒子・重イオン輸送計算コードPHITS及び誘導放射能解析コードDCHAIN-PHITSを用いて評価した。本研究では日本原子力研究開発機構が提案するADSの運転時にビーム窓内部に生成される水素やヘリウム等の量、高エネルギー粒子により引き起こされるビーム窓材の原子弾き出し数、ビーム窓内部の発熱量及び分布を導出した。また、中性子源標的及び冷却材として用いられる鉛ビスマス共晶合金(LBE)中の生成核種、発熱密度及び放射能分布を求めた。ビーム窓解析の結果、300日間のADSの運転によりビーム窓中に最大で約12500appmのH及び1800appmのHeの生成と62.1DPAの損傷が発生することが判明した。一方で、ビーム窓内の最大発熱量は374W/cm
であった。LBEの解析では、
Biや
Poが崩壊熱及び放射能の支配的な核種であることが判明した。さらに、陽子ビームによるLBE中の発熱はビーム窓下流5cm付近が最大であり、945W/cmであることがわかった。
中野 敬太; 松田 洋樹*; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 竹下 隼人*; 前川 藤夫
JAEA-Research 2021-014, 25 Pages, 2022/03
JAEA-Research-2021-014.pdf:2.1MB
加速器駆動核変換システム(ADS: Accelerator-Driven transmutation System)の開発に資するデータとして、
Be, C, 
Al, 
Sc, V標的に対する高エネルギー陽子入射反応による核種生成断面積の測定を行った。得られた実験値は最新の核反応モデルによる計算値や評価済み核データライブラリの値と比較を行い、その再現性について議論を行った。
Lu target irradiated with 0.4-, 1.3-, 2.2-, and 3.0-GeV protons竹下 隼人; 明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫
JAEA-Conf 2021-001, p.207 - 212, 2022/03
加速器駆動核変換システム(ADS)などの大強度陽子加速器施設の遮蔽設計において、高エネルギー陽子入射による核破砕生成物の核種生成量予測は基礎的かつ重要な役割を担っている。しかしながら、生成量予測シミュレーションで用いられる核反応モデルの予測精度は不十分であり、核反応モデルの改良が必要である。J-PARCセンターでは実験データの拡充と核反応モデル改良を目的に、様々な標的に対して核種生成断面積の測定を行っている。本研究では、Lu標的に対して0.4, 1.3, 2.2および3.0GeV陽子ビームを照射し、放射化法により核種生成断面積データを取得した。取得したデータとモンテカルロ粒子輸送計算コードで用いられる核反応モデルと比較することで、現状の予測精度を把握するとともに核反応モデルの改良点を考察した。
竹下 隼人*; 明午 伸一郎; 松田 洋樹*; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 511, p.30 - 41, 2022/01
被引用回数：5 パーセンタイル：65.59(Instruments & Instrumentation)1.3, 2.2および3.0GeVの陽子入射によるMnおよびCoの核種生成断面積を放射化法によりJ-PARCで測定した。
Mn(p,X)
S, Mn(p,X)
Ar、および
Co(p,X)Sの生成断面積を世界で初めて取得した。安定した陽子ビームと確立されたビームモニタにより、系統的不確かさを典型的に5%以下に低減することができ、過去のデータよりも優れたものとなった。核破砕反応モデルと評価済み核データライブラリの予測精度の検証のため、測定データをPHITSの核破砕反応モデル(INCL4.6/GEM, Bertini/GEM, JAM/GEM)、INCL++/ABLA07、およびJENDL/HE-2007ライブラリの断面積と比較した。平均二乗偏差係数の比較により、INCL4.6/GEMとJENDL/HE-2007は他のモデルよりも実測データとのよい一致を示すことがわかった。
竹下 隼人; 明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 前川 藤夫; 渡辺 幸信*
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011045_1 - 011045_6, 2021/03
加速器駆動核変換システム(ADS)における核設計の高度化のため、ADSで使われる材料であるNiとZrについて、数GeVエネルギー領域における陽子入射の核種生成断面積測定を行い、核設計に用いる計算コードPHITSによる計算値やJENDL/HE-2007との比較検討を行った。
Fe for 0.4-3.0 GeV protons in J-PARC松田 洋樹; 竹下 隼人*; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 岩元 大樹
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011047_1 - 011047_6, 2021/03
精度の良い核種生成断面積は加速器駆動核変換システム(ADS)設計における放射性廃棄物の取り扱い、放射性廃棄物の遠隔での取り扱い方法の設計、及び放射線作業従事者の被ばく評価に必要とされる。今日まで数多くの実験が行われてきたが、測定データ誤差が数十%を超えるものが時には存在し、いくつか重要な核種に対してはGeVエネルギー領域において実験データが存在しないものがある。この研究では鋼材の最も重要な構成元素である鉄の陽子入射による核種生成断面積を測定した。実験データはPHITSコードに組み込まれているBertiniやINCL4.6モデルを用いて計算した値、及び評価済み核データJENDL-HE/2007と比較した。この研究では(p,xn)反応を介した生成断面積に大きな食い違いがあることが明らかとなった。これは核子-核子散乱やパウリブロッキングなどのさらなる改良が核内カスケードモデルに必要であることを示唆するものであった。
for a mercury target induced by 3-GeV protons松田 洋樹; 岩元 大樹; 明午 伸一郎; 竹下 隼人*; 前川 藤夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 483, p.33 - 40, 2020/11
被引用回数：3 パーセンタイル：36.4(Instruments & Instrumentation)大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて、3GeV陽子入射による水銀標的から180度方向に放出される中性子のエネルギースペクトルを測定した。得られた結果は、粒子輸送計算コードPHITSによる計算結果と明らかな差異が見られ、その傾向はインジウムやニオビウムの放射化箔を用いた反応率実験の結果と一致することがわかった。鉛標的に対するGeV領域陽子入射中性子二重微分断面積の後方角におけるエネルギースペクトルの実験データとPHITSの核反応モデルを比較したところ、この差異は3GeV付近における核反応モデルによる中性子生成あるいは弾性散乱外断面積の記述に起因していることが示唆された。
produced from thick mercury target irradiated with 3 GeV protons松田 洋樹; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 竹下 隼人*
no journal, ,
加速器駆動システム(ADS)や大強度核破砕中性子源の陽子ビーム入射側となる最後方に放出される中性子のエネルギースペクトルは遮蔽設計において重要であるが、その実験データは乏しい。そこでJ-PARCの物質・生命科学実験施設の水銀標的に3GeV陽子を照射し、陽子ビーム方向に対し180に発生した核破砕中性子のスペクトル測定を行った。実験では液体シンチレータ(NE213)を用い飛行時間法による中性子スペクトルを測定した。エネルギ分解能を高めるため、検出器は水銀標的から126mに設置し、1MeV程度の低エネルギ中性子を測定するため直径8mmの小型のシンチレータを用いた。中性子の絶対的な検出効率はSCINFUL-Rコードの計算値を用いた。10MeV以下のエネルギ領域では
Cf線源を用いた実験結果による補正を行った。その結果、INCL4.6/GEMモデルを用いたPHITS計算が20MeV以下のエネルギ範囲において実験値とよい一致を示すことが分かった。
竹下 隼人; 明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 前川 藤夫
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)等の高エネルギー・大強度陽子加速器施設の核設計の高度化を目的として、陽子入射核種生成断面積を測定し、核反応モデル及び評価済み核データとの比較を行なった。今回は、ADSの陽子ビーム窓材等に使用されるNiに対する核種生成断面積について報告する。
松田 洋樹; 竹下 隼人; 明午 伸一郎; 岩元 大樹; 前川 藤夫
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)等の高エネルギー・大強度陽子加速器施設の核設計の高度化を目的として、陽子入射核種生成断面積を測定し、核反応モデル及び評価済み核データとの比較を行なった。今回は、ZrおよびAgに対する核種生成断面積について報告する。
松田 洋樹; 竹下 隼人*; 明午 伸一郎; 岩元 大樹
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)における核設計の高度化には高精度な核種生成断面積が必要となるため、当セクションではJ-PARCセンターの加速器施設において0.4
3.0GeV陽子入射に対する断面積測定を行っている。本研究では、中重核の標的核種となる銀及びタンタルに陽子を照射し核種生成断面積を取得した。測定結果に基づき、ADSの核計算に用いられる核内カスケードモデルと比較検討した。標的核種に近い質量を持つ核種となる
Ag、20個程度の核子を放出して生成される
Kr、及び蒸発核種である
Beの生成断面積に対し、INCL-4.6/GEM, Bertini/GEM、及びINCL-6.0/ABLA07による計算は約50%の精度で予測きることが示された。しかし、
Na, 
Na、及び標的核種に近い質量となる
Rhの生成断面積では、大幅な過大・過小評価傾向が示された。統計マルチフラグメンテーションモデルを計算モデルに加えて計算したが、増加はするものの実験値を再現するには至らなかった。これら反応を再現するためには、核内フラグメンテーションを考慮することが必要であり、今後の改良が必要なことが示された。
岩元 大樹; 竹下 隼人*
no journal, ,
一般に、JENDL等の評価済み核データライブラリに格納される膨大な核データは、様々な核反応モデルと種々の実験データを駆使して評価されるが、適切な核反応モデルが存在しない場合、実験データに基づく一般化最小二乗法などの回帰手法によって核データが評価される。一方、近年様々な分野でガウス過程回帰と呼ばれる回帰手法が注目されてきている。そこで本研究では、新たな試みとしてこの回帰モデルに着目し、その枠組みで核データを生成するコードを開発した。さらに開発したコードを用いて、陽子入射核種生成断面積データを例に、核データの生成に対するガウス過程回帰の適用性を調査した結果、ガウス過程回帰モデルは、核種生成断面積データおよびその共分散データの生成に有効かつ強力なツールとなりうることが示された。
竹下 隼人; 明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)などの大強度陽子加速器施設の遮蔽設計において、高エネルギー陽子入射による核破砕生成物の核種生成量予測は基礎的かつ重要な役割を担っている。しかしながら、生成量予測シミュレーションで用いられる核反応モデルの予測精度は不十分であり、核反応モデルの改良が必要である。J-PARCセンターでは実験データの拡充と核反応モデル改良を目的に、様々な標的に対して核種生成断面積の測定を行っている。本研究では、中重核であるMn及びCo標的に対して1.3, 2.2および3.0GeV陽子ビームを照射し、放射化法により核種生成断面積データを取得した。取得したデータとモンテカルロ粒子輸送計算コードで用いられる核反応モデル(INCL-4.6/GEM, Bertini/GEM, JAM/GEM, INCL++/ABLA07)及び高エネルギー核データライブラリJENDL/HE-2007の評価値を比較することで、現状の予測精度を把握するとともに核反応モデルの改良点を考察した。
中野 敬太; 明午 伸一郎; 竹下 隼人*; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 前川 藤夫
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物中に含まれるマイナーアクチノイドの処理法として加速器駆動核変換システム(ADS)の研究が進められている。ADSは中性子源標的及び冷却材として鉛ビスマス共晶合金を使用することから、残留放射能の推定や不純物挙動の解明に向けこれらの核種に対する放射化断面積が必要とされている。本研究では放射化法を用いることで、GeV領域の陽子に対するビスマスの放射化断面積を測定した。本発表では得られた断面積と最新の核反応モデルによる計算値の比較を示し、その再現性について議論する。
