Feasibility study of nuclear transmutation by negative muon capture reaction using the PHITS code

安部 晋一郎; 佐藤 達彦

EPJ Web of Conferences, 122, p.04002_1 - 04002_6, 2016/06

https://doi.org/10.1051/epjconf/201612204002

高レベル放射性廃棄物に含まれる長寿命核種(LLFP)の処理方法として、核変換技術が研究されている。しかしながら、Sr, Sn, Csなどの中性子吸収断面積および核分裂断面積が小さい核種に関しては、中性子による核変換が困難である。このような核種の核変換について、負ミューオンの適用が検討されている。低エネルギーの負ミューオンは原子に捕獲されミューオン原子を形成し、その後崩壊または原子核に捕獲されるが、このミューオンを捕獲した原子核は中性子や陽子などを放出し、別の核種へと変換される。放射線輸送計算コードPHITSの最新版では、負ミューオン捕獲反応の計算機能が実装された。そこで、PHITSを用いて負ミューオン捕獲反応による核変換の実現可能性の調査として、Srによる負ミューオン捕獲反応を計算した。その結果、94%の負ミューオンが原子核に捕獲され、66%のSrが安定核または半減期20日以下の核種へ変換されることが確認された。一方で、15%のSrは元よりも半減期の長いRbへ変換されることも判明した。