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論文

Measurements of neutronic characteristics of rectangular and cylindrical coupled hydrogen moderators

甲斐 哲也; 加美山 隆*; 平賀 富士夫*; 大井 元貴; 広田 克也*; 鬼柳 善明*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.283 - 289, 2018/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

Extensive simulation calculations were performed in the design studies of the coupled hydrogen moderator for the pulsed spallation neutron source of the Japan Proton Accelerator Research Facility (J-PARC). It was indicated that a para-hydrogen moderator had an intensity-enhanced region at the fringe part, and that pulse shapes emitted from a cylindrical para-hydrogen moderator gave higher pulse-peak intensities with narrower pulse widths than those from a rectangular one without penalizing the time-integrated intensities. To validate the peculiar distribution and advantages in pulse shapes experimentally, some measurements were performed at the neutron source of the Hokkaido University electron linear accelerator facility. It was observed that the neutron intensity was enhanced at edges of the para-hydrogen moderators, whereas it decreased at the same part of the ortho-rich-hydrogen moderator, where the dimension of those moderators was 50 mm in thickness and 120 mm in width and height. The spatial distribution and pulse shapes were also measured for a cylindrical coupled para-hydrogen moderator that has the same dimensions as for the coupled moderator employed for J-PARC. The measured results from the cylindrical moderator were consistent with the results obtained in the design studies for the moderator for J-PARC.

論文

Inverse pole figure mapping of bulk crystalline grains in a polycrystalline steel plate by pulsed neutron Bragg-dip transmission imaging

佐藤 博隆*; 塩田 佳徳*; 諸岡 聡; 戸高 義一*; 足立 望*; 定松 直*; 及川 健一; 原田 正英; Zhang, S.*; Su, Y.; et al.

Journal of Applied Crystallography, 50(6), p.1601 - 1610, 2017/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:20.86(Chemistry, Multidisciplinary)

A new mapping procedure for polycrystals using neutron Bragg-dip transmission is presented. This is expected to be useful as a new materials characterization tool which can simultaneously map the crystallographic direction of grains parallel to the incident beam. The method potentially has a higher spatial resolution than neutron diffraction imaging. As a demonstration, a Bragg-dip neutron transmission experiment was conducted at J-PARC on beamline MLF BL10 NOBORU. A large-grained Si-steel plate was used. Since this specimen included multiple grains along the neutron beam transmission path, it was a challenging task for existing methods to analyze the direction of the crystal lattice of each grain. A new data-analysis method for Bragg-dip transmission measurements was developed based on database matching. As a result, the number of grains and their crystallographic direction along the neutron transmission path have been determined.

論文

Misassigned neutron resonances of $$^{142}$$Nd and stellar neutron capture cross sections

片渕 竜也*; 松橋 泰平*; 寺田 和司; 井頭 政之*; 水本 元治*; 廣瀬 健太郎; 木村 敦; 岩本 信之; 原 かおる*; 原田 秀郎; et al.

Physical Review C, 91(3), p.037603_1 - 037603_5, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.21(Physics, Nuclear)

Time-of-flight spectra of the neutron capture events of $$^{142}$$Nd were measured using a spallation neutron source at the Japan Proton Accelerator Research Complex. The first six resonances of $$^{142}$$Nd reported in a previous work were not observed. The experimental results and cross-search of resonance energies in nuclear data libraries suggested that resonances of impurity nuclide $$^{141}$$Pr have been mistakenly assigned as $$^{142}$$Nd in the previous experiment. To investigate the impact of non-existence of the resonances to the s-process nucleosynthesis model, the Maxwellian averaged neutron capture cross sections with and without the misassigned resonances were compared.

論文

Measurements of neutron capture cross sections of $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn with J-PARC/MLF/ANNRI

木村 敦; 廣瀬 健太郎; 中村 詔司; 原田 秀郎; 原 かおる; 堀 順一*; 井頭 政之*; 加美山 隆*; 片渕 竜也*; 木野 幸一*; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.150 - 153, 2014/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:63.98(Physics, Nuclear)

The neutron-capture cross sections of $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn were measured by the time-of-flight method in the energy range from 10 meV to 2 keV with an array of germanium detectors in ANNRI at J-PARC. The preliminary results of the neutron-capture cross sections for $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn were obtained by normalizing the relative cross sections to the thermal cross section measured by Krane and to the evaluated value of JENDL-4.0 at the 47.05-eV resonance, respectively. Twelve new resonances for $$^{112}$$Sn were observed, whereas the 21.02-, 40.38- and 166-eV resonances for $$^{112}$$Sn and the 289-eV resonance for $$^{118}$$Sn which are listed on JENDL-4.0 and/or ENDF/B VII.1 were not observed. The prompt $$gamma$$-ray distributions gated at the $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn resonances were obtained. Twenty-three new prompt $$gamma$$-ray emissions were observed in the $$^{112}$$Sn (n,$$gamma$$) reactions.

論文

Cross section measurements of the radioactive $$^{107}$$Pd and stable $$^{105,108}$$Pd nuclei at J-PARC/MLF/ANNRI

中村 詔司; 木村 敦; 北谷 文人; 太田 雅之; 古高 和禎; 後神 進史*; 原 かおる; 原田 秀郎; 廣瀬 健太郎; 金 政浩*; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.143 - 146, 2014/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:55.88(Physics, Nuclear)

長寿命放射性核種$$^{107}$$Pd、及び不純物として含まれている安定核種$$^{105,108}$$Pdの中性子捕獲断面積を測定した。J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04に整備された中性子核反応実験装置(ANNRI)を用いて、飛行時間法により熱領域から300eVの中性子エネルギーに対して、中性子捕獲断面積を測定した。報告されていた幾つかの共鳴が、$$^{107}$$Pdに起因しないことなど、共鳴に関する新たな知見が得られた。

論文

Measurements of capture $$gamma$$ rays from the neutron resonances of $$^{74}$$Se and $$^{77}$$Se at the J-PARC/MLF/ANNRI

堀 順一*; 八島 浩*; 中村 詔司; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 廣瀬 健太郎; 木村 敦; 北谷 文人; 小泉 光生; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.128 - 131, 2014/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:63.98(Physics, Nuclear)

本研究では、$$^{74}$$Seと$$^{77}$$Seの中性子共鳴からの捕獲$$gamma$$線を測定した。$$^{74}$$Seは、簡単な殻模型から2p$$_{1/2}$$軌道まで中性子が占有されている偶-偶核であるので、プライマリ$$gamma$$線遷移の始状態と終状態間の強い相関が予想される。$$^{74}$$Seは、安定Se同位体の中で唯一の奇数核であるので、同じ奇数核である$$^{79}$$Seの評価に資する情報を含んでいると期待される。J-PARC、物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子核反応実験装置(ANNRI)に整備した4$$pi$$ Geスペクトロメータを用いて、飛行時間法により測定を行った。$$^{74}$$Seの27eV共鳴、及び$$^{77}$$Seの113eV, 212eV, 291eV, 342eV, 690eV及び864eV共鳴に対応する$$gamma$$線波高スペクトルを得た。これらのプライマリ遷移$$gamma$$線の相対強度を求め、報告されている実験データと比較を行った。$$^{74}$$Seの27eV共鳴について、293keV準位への強いプライマリ遷移が観測された。$$^{77}$$Seについては、共鳴ごとに全く異なる崩壊パターンを見いだした。

論文

Cross section measurement of $$^{237}$$Np$$(n,gamma)$$ at J-PARC/MLF/ANNRI

廣瀬 健太郎; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 堀 順一*; 井頭 政之*; 加美山 隆*; 片渕 竜也*; 木村 敦; 金 政浩*; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.48 - 51, 2014/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.28(Physics, Nuclear)

The cross section of the $$^{237}$$Np$$(n,gamma)$$ reaction has been measured in an energy range from 10 meV to 1 keV at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The NaI(Tl) spectrometer installed in the accurate neutron-nucleus reaction measurement instrument (ANNRI) was used for the measurement. The relative cross section was obtained using the neutron spectrum measured by the $$^{10}$$B$$(n,alpha_1)$$ reaction. The absolute value of the cross section was deduced by normalizing the relative cross section to the evaluated value in JENDL-4.0 at the first resonance. In this presentation, the obtained results for the cross section, the Westcott factor and the resonance analysis are reported. This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 22226016.

論文

Energy resolution of pulsed neutron beam provided by the ANNRI beamline at the J-PARC/MLF

木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原 かおる; 原田 秀郎; 原田 正英; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 736, p.66 - 74, 2014/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:9.29(Instruments & Instrumentation)

We studied the energy resolution of the pulsed neutron-beam of Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) at the Japan Proton Accelerator Research Complex/Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC/MLF). A simulation in the energy region from 0.7 meV to 1 MeV has been performed. Moreover, measurements have been done in the thermal and epithermal energies. The neutron energy resolution at ANNRI, which is determined by the time-of-flight technique, depends on the time structure of the neutron pulse. We obtained the neutron energy resolution as a function of the neutron energy by the simulation in the two operation modes of the neutron source: double and single bunch modes. In the double bunch mode, the resolution deteriorates above about 10 eV because the time structure of the neutron pulse splits into two peaks. The time structures at 13 energy points by measurements in the thermal energy region are in agreement with those of the simulation. In the epithermal energy region, the time structures at 17 energy points were obtained by measurements. The FWHM values of the time structures by the simulation and measurements are almost consistent. In the single bunch mode, the energy resolution is better than about 1% between 1 meV and 10 keV at the neutron source operation of 17.5 kW.

論文

Cross section measurement of $$^{117}$$Sn$$(n,gamma)$$ using ANNRI-NaI(Tl) spectrometer at J-PARC

廣瀬 健太郎; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 木村 敦; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 大島 真澄; 藤 暢輔; et al.

JAEA-Conf 2013-002, p.173 - 178, 2013/10

The cross section for $$^{117}$$Sn$$(n,gamma)$$ reaction has been measured in the neutron energy from 1eV to 1keV using the ANNRI-NaI(Tl) spectrometer at J-PARC/MLF. The sample used in the present experiment was metal tin enriched in $$^{117}$$Sn by 87%. The impurities of $$^{116}$$Sn and $$^{118}$$Sn were 9.3% and 3%, respectively. In the data analysis, the background of the frame-overlap neutrons and the scattered neutrons were subtracted. Comparison with the evaluation of JENDL-4.0 and ENDF/B-VII.1 will be presented in the poster session.

論文

Neutron resonance imaging of a Au-In-Cd alloy for the JSNS

大井 元貴; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 原田 正英; 前川 藤夫; 二川 正敏; 橋本 英子*; 瀬川 麻里子; 呉田 昌俊; Tremsin, A.*; et al.

Physics Procedia, 43, p.337 - 342, 2013/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:12.82

JSNSの新しいデカップラー材料として、Au-In-Cd合金が提案されている。本研究に先立ち、Au-In-Cd合金の製造を行い、予定通りの組成の合金製造に成功した。製造した合金組成は金74.9%、インジウム0.5%、カドミウム24.6%である。本研究では、中性子の共鳴吸収イメージングにより、製造した材料内の元素分布を測定し、各元素が合金内に均一に分布していることを確認する。カメラ型システムと、MCP検出器を用いることで、測定方法を検証する。結果として、中性子共鳴吸収を利用することで、合金内の元素を区別した透過画像を取得でき、元素分布が均一であることを確認した。

論文

Cross-section measurement of $$^{237}$$Np$$(n,gamma)$$ from 10 meV to 1 keV at Japan Proton Accelerator Research Complex

廣瀬 健太郎; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 木村 敦; 金 政浩*; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 大島 真澄; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 50(2), p.188 - 200, 2013/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:6.06(Nuclear Science & Technology)

J-PARC/ANNRIに設置したNaI検出器を用いて、$$^{237}$$Np$$(n,gamma)$$反応断面積を中性子エネルギー10meVから1keVにおいて測定した。断面積のエネルギー依存性は$$^{10}$$B$$(n,alpha)$$反応をリファレンスとして求め、絶対値はJENDL-4.0評価済データを用い、第1共鳴で規格化することで得た。得られた熱中性子捕獲断面積は(176.7$$pm$$4.7)bであった。また、$$kT$$=25.3meVに対するマクスウェル平均断面積は(174.6$$pm$$5.1)bであった。マクスウェル平均断面積を求める際、10meV以下での断面積はJENDL-4.0を参照した。これらの結果から、Westcottの$$g$$-factorとして0.988$$pm$$0.010が得られた。これは最新のLANLの測定値0.944$$pm$$0.035に比べ、約5%大きな結果である。

論文

Neutron-capture cross-sections of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm measured with an array of large germanium detectors in the ANNRI at J-PARC/MLF

木村 敦; 藤井 俊行*; 福谷 哲*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原 かおる; 原田 秀郎; 廣瀬 健太郎; 堀 順一*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(7-8), p.708 - 724, 2012/07

 被引用回数:32 パーセンタイル:3.02(Nuclear Science & Technology)

The neutron-capture cross sections of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm were measured in the energy range of 1-300 eV with an array of large germanium detectors in the ANNRI at J-PARC/MLF. The resonances at around 7.7 and 16.8 eV of $$^{244}$$Cm and 4.3 and 15.3 eV of $$^{246}$$Cm were observed in capture reactions for the first time. The uncertainties of the obtained cross sections are 5.8% at the top of the first resonance of $$^{244}$$Cm and 6.6% at that of $$^{246}$$Cm. Resonance analyses were performed for low-energy ones using the code SAMMY. The prompt $$gamma$$-ray spectra of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm were also obtained. Eight and five new prompt $$gamma$$-rays emitted were observed in the $$^{244}$$Cm(n,$$gamma$$) and $$^{246}$$Cm(n,$$gamma$$) reactions, respectively.

論文

Experimental studies of the effect of the ortho/para ratio on the neutronic performance of a liquid hydrogen moderator for a pulsed neutron source

大井 元貴; 小川 弘達*; 加美山 隆*; 鬼柳 善明*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 659(1), p.61 - 68, 2011/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:39.29(Instruments & Instrumentation)

液体水素は、大強度核破砕中性子源における実用可能な冷減速材材料である。液体水素減速材の中性子特性は、オルソ・パラ比に依存している。本研究では、液体水素のオルソ・パラ比が中性子特性に与える影響について測定を行った。測定の結果、オルソ・パラ比によって、最大20%中性子強度が変化し、また、パラ水素濃度が高くなるに従い、パルスピーク強度は高く、パルス幅が狭くなることが実験により確認された。さらに、非結合型減速材においては、パラ水素濃度の増加に伴い、パルスの減衰も早くなることが明らかになった。

論文

Measurements of neutron capture cross sections at J-PARC/MLF/ANNRI, 2

堀 順一*; 藤井 俊行*; 福谷 哲*; 古坂 道弘*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原田 秀郎; 平賀 富士夫*; 井頭 政之*; 加美山 隆*; et al.

JAEA-Conf 2011-002, p.29 - 34, 2011/09

$$^{93}$$Zr, $$^{99}$$Tcと$$^{107}$$Pdの中性子捕獲断面積を、$$^{10}$$B(n,$$alphagamma$$)反応の断面積を標準にして、中性子飛行時間法を用いて測定した。J-PARCの物質生命科学施設(MLF)のビームコースNo.4に設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)の一部である4$$pi$$Geスペクトロメータを用いて、中性子捕獲$$gamma$$線を測定した。本論文は、得られた暫定結果を報告する。

論文

A "4$$pi$$ Ge spectrometer" for measurements of neutron capture cross sections by the time-of-flight method at the J-PARC/MLF/ANNRI

金 政浩; 古高 和禎; 後神 進史*; 原田 秀郎; 木村 敦; 北谷 文人; 中村 詔司; 太田 雅之*; 大島 真澄; 藤 暢輔; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1769 - 1772, 2011/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.93(Physics, Multidisciplinary)

加速器駆動システムや高速増殖炉など、新しい技術のためにマイナーアクチノイドや長寿命核分裂生成物の核データが重要となっている。これらの技術の実現のために必要な核データの精度は十分ではなく、実験データの蓄積が必要である。われわれはこれらの実験データを取得するためにJ-PARC/MLF/ANNRIに4$$pi$$ゲルマニウムスペクトロメータを開発した。このスペクトロメータは飛行時間法によって、中性子捕獲反応断面積を測定するための装置である。会議では、このスペクトロメータを用いた金箔の実験についての解析法とその結果について報告する。デッドタイム補正がランダムパルスジェネレータを用いた手法で正しく行われ、またバックグラウンド成分の除去もブランクランの結果よりなされた。その結果、JENDL-3.3に納められている金のデータと良い一致を示し、本スペクトロメータの解析が妥当に行われていることを示す。

論文

Measurement of neutron-capture cross sections of palladium isotopes at the J-PARC/MLF/ANNRI

中村 詔司; 古高 和禎; 後神 進史; 原田 秀郎; 木村 敦; 金 政浩; 北谷 文人; 小泉 光生; 太田 雅之; 大島 真澄; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1773 - 1776, 2011/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:54.24(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC MLF施設のビームコースBL04に整備された中性子核反応測定装置(ANNRI)を用いて、長寿命放射性核種$$^{107}$$Pdの中性子捕獲断面積を、TOF法にて測定した。また、$$^{107}$$Pd試料には、不純物としてPd同位体、すなわち、$$^{105,106,108}$$Pdが含まれている。Pd同位体の寄与を調べるために、併せて同位体の測定試験も行った。

論文

Study of neutron capture reactions using the 4$$pi$$ Ge spectrometer

原田 秀郎; 後神 進史*; 木村 敦; 太田 雅之*; 大島 真澄; 北谷 文人; 藤 暢輔; 古高 和禎; 金 政浩; 小泉 光生; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1547 - 1552, 2011/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:54.24(Physics, Multidisciplinary)

中性子捕獲断面積の高精度化のために全立体角Geスペクトロメータを開発した。本装置は高い分解能を有しており、中性子捕獲反応断面積導出の他、共鳴ピークの同定、$$gamma$$線の強度分布決定やスピンパリティーの同定にも利用可能である。共鳴ピーク同定の例として$$^{rm nat}$$Agサンプルを用いた測定結果を報告する。また、$$gamma$$線の強度分布決定の例として$$^{238}$$Uサンプルを用いた測定結果を報告する。さらに、本スペクトロメータをJ-PARCの大強度パルス中性子源に設置し、数100eV領域まで測定した$$^{241}$$Amサンプルに対する中性子捕獲断面積の予備的解析結果を報告し、全立体角Geスペクトロメータが、中性子捕獲断面積研究及び核構造研究に強力な装置となることを議論する。

論文

Measurements of neutron-capture cross sections of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm at J-PARC/MLF/ANNRI

木村 敦; 古高 和禎; 後神 進史*; 原田 秀郎; 金 政浩; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 太田 雅之*; 大島 真澄; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1828 - 1831, 2011/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.59(Physics, Multidisciplinary)

For development of innovative nuclear reactors, such as fast breeder reactors or accelerator driven systems, there are strong requests for the improvement of the accuracy on the neutron capture cross-sections of minor actinides (MAs) and long-lived fission products (LLFP). To satisfy these requests, we have constructed a Ge-spectrometer at the accurate neutron-nucleus reaction instrument (ANNRI) in the J-PARC MLF. We have performed a first measurement of the neutron capture cross-section of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm at the ANNRI. The amount of the sample in chemical form of $$^{244}$$CmO$$_2$$ is as small as 0.6 mg, its activity 1.8 GBq, and its isotopic purity 91.6%. Capture $$gamma$$ rays from the sample and an Al dummy capsule were measured using the spectrometer. In this talk, we report a very preliminary neutron capture cross-section of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm in the neutron energy range from 1 eV up to 300 eV was obtained.

論文

Measurement of neutron capture $$gamma$$ rays from the resonances of $$^{91}$$Zr and $$^{96}$$Zr at the J-PARC/MLF/ANNRI

堀 順一*; 古高 和禎; 後神 進史*; 原田 秀郎; 木村 敦; 金 政浩; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 太田 雅之*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1777 - 1780, 2011/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:54.24(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC MLF施設に整備された中性子核反応測定装置(ANNRI)において、$$^{91}$$Zrと$$^{96}$$Zrからの中性子捕獲$$gamma$$線を、4$$pi$$Geスペクトロメータを用いてTOF法にて測定した。TOFスペクトルで、ゲートをかけることにより、$$^{91}$$Zrの292-eVの共鳴、及び$$^{96}$$Zrの301-eVの共鳴に起因する$$gamma$$線波高スペクトルを得ることができた。$$^{96}$$Zrの測定において、$$^{91}$$Zr共鳴を同定することにより、核種を分別できることを示した。

論文

The "Study on nuclear data by using a high intensity pulsed neutron source for advanced nuclear system" nuclear data project and the characteristics of the neutron beam line for the capture cross section experiments at J-PARC

鬼柳 善明*; 木野 幸一*; 古坂 道弘*; 平賀 富士夫*; 加美山 隆*; 加藤 幾芳*; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 大島 真澄; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1781 - 1784, 2011/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:34.66(Physics, Multidisciplinary)

革新炉システムの開発に資するための包括的な核データ研究のプロジェクトが、2005年から2009年にわたり8つの機関により成功裏に実行された。このプロジェクトにおいて、長寿命核分裂生成物とマイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を精密に得ることを目的として、パルス中性子ビームラインが建設された。ビームのエネルギースペクトル,空間分布,パルスが、測定とシミュレーション計算により調べられ、それらはビームラインの設計によるものと一致することがわかった。この論文でわれわれは、本プロジェクトの概要と本ビームラインにより供給される中性子ビームの特性を述べる。

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