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論文

Performance analysis of fusion nuclear-data benchmark experiments for light to heavy materials in MeV energy region with a neutron spectrum shifter

村田 勲*; 太田 雅之*; 宮丸 広幸*; 近藤 恵太郎; 吉田 茂生*; 飯田 敏行*; 落合 謙太郎; 今野 力

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1127 - 1130, 2011/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.97(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉候補材料の開発のために核データは不可欠であるが、MeVエネルギー領域の核データのベンチマークは現在でも十分ではない。本研究では、14MeV中性子源を使用した実験におけるMeVエネルギー領域の核データベンチマーク性能を計算で調べた。解析は軽核から重核までの元素を対象として系統的に実施した。その結果、従来のベンチマーク実験は、中性子スペクトルについては十分MeVエネルギー領域の核データベンチマークに有効であったことが確認された。一方、$$gamma$$線については、従来のベンチマーク実験は十分ではなく、スペクトルシフターの使用が有効であることがわかった。シフターの材質としてはベリリウムが最も効果的であった。これまで、モンテカルロ計算における最後の衝突の直前のスペクトルのみを考慮して性能評価を行ってきたが、今回はこれが適切かどうかを調べた。その結果、最後の衝突だけではなく、それ以前の衝突も等しく考慮に入れられるべきであることがわかった。

論文

D-T neutron skyshine experiments and the MCNP analysis

西谷 健夫; 落合 謙太郎; 吉田 茂生*; 田中 良平*; 脇坂 雅志*; 中尾 誠*; 佐藤 聡; 山内 通則*; 堀 順一; 和田 政行*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.58 - 61, 2004/03

核融合施設の天井から漏洩した放射線が空気と散乱して、施設周辺の地上に到達する、いわゆるスカイシャンは、核融合施設周辺の放射線安全に最も重要な項目の一つである。そこで原研の核融合中性子源FNSを用いてD-T中性子に対するスカイシャインの実験を2002年3月と2003年3月の2回にわたって実施した。FNS第一ターゲット室の天井のスカイシャインの実験用遮蔽ポート(1m$$times$$1m)を開放し、上空向かって中性子を打ち上げ、散乱中性子及び2次$$gamma$$線の分布を測定した。2002年3月の実験ではHe-3レムカウンタを用いて線源から550mまでの中性子線量率分布と200mまでの2次$$gamma$$線スペクトルを大形NaIシンチレータ検出器及びGe半導体検出器で測定した。2003年3月の実験ではFNS建屋周辺において、NE213シンチレーション検出器を用いた中性子スペクトル測定とBGOシンチレータ検出器を用いた2次$$gamma$$線スペクトル測定を実施した。測定された結果は、JENDL-3.3を用いたモンテカルロ計算(MCNP-4C)とよく一致し、MCNPによる計算がスカイシャインによる線量を十分な精度で評価できることを確認した。

論文

Measurement of radiation skyshine with D-T neutron source

吉田 茂生*; 西谷 健夫; 落合 謙太郎; 金子 純一*; 堀 順一; 佐藤 聡; 山内 通則*; 田中 良平*; 中尾 誠*; 和田 政行*; et al.

Fusion Engineering and Design, 69(1-4), p.637 - 641, 2003/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.34

核融合炉からのスカイシャインは炉の安全の評価上重要であるが、これまでD-T中性子に対するスカイシャインの実験的評価はほとんどなかった。そこで原研の核融合中性子源FNSを用いてD-T中性子に対するスカイシャイン実験を実施した。FNS第一ターゲット室の天井のスカイシャインの実験用遮蔽ポート(1m$$times$$1m)を開放し、上空向かって中性子を打ち上げ、散乱中性子及び2次$$gamma$$線の分布を線源から 550mまでの範囲で測定した。中性子に対しては、He-3レムカウンタ,BF-3比例計数管,$$gamma$$線に対しては、大形NaIシンチレータ検出器及びGe半導体検出器を使用した。測定された線量は中性子がほとんどを占め、1.7$$times$$10$$^{11}$$n/sの発生率に対し、線源から150m及び400mでそれぞれ0.1$$mu$$Sv/h,0.01$$mu$$Sv/hであった。またJENDL-3.2を用いたモンテカルロ計算(MCNP-4B)と比較した結果、150mまでは、実験値とよく一致することがわかった。また空中に打ち上げられた中性子を線上中性子源とみなす解析モデルは非常によく実験値を再現することがわかった。2次$$gamma$$線に関しては6MeVの高エネルギー$$gamma$$線が主になっており、スカイシャイン中性子が地中で起こすSi(n,$$gamma$$)反応によると考えられる。

論文

日本原子力研究所Fusion Neutronics Source(FNS)におけるD-T中性子スカイシャイン実験

西谷 健夫; 落合 謙太郎; 吉田 茂生*; 田中 良平*; 脇坂 雅志*; 中尾 誠*; 佐藤 聡; 山内 通則*; 堀 順一; 高橋 亮人*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 79(3), p.282 - 289, 2003/03

核融合炉からのスカイシャインは炉の安全の評価上重要であるが、これまでD-T中性子に対するスカイシャインの実験的評価はほとんどなかった。そこで原研の核融合中性子源FNSを用いてD-T中性子に対するスカイシャインの実験を実施した。FNS第一ターゲット室の天井のスカイシャインの実験用遮蔽ポート(1m$$times$$1m)を開放し、上空向かって中性子を打ち上げ、散乱中性子及び2次$$gamma$$線の分布を線源から 550mまでの範囲で測定した。中性子に対しては、He-3レムカウンタ,BF-3比例計数管、$$gamma$$線に対しては、大形NaIシンチレータ検出器及びGe半導体検出器を使用した。測定された中性子線量分布に対し、JENDL-3.2を用いたモンテカルロ計算(MCNP-4B)と比較した結果、230mまでは、実験値とよく一致することがわかった。遠方における差異の原因としてはレムカウンターの感度のエネルギー依存性に問題があると考えている。また空中に打ち上げられた中性子を線上中性子源とみなす解析モデルは150mまでよく実験値を再現することがわかった。本実験においては、2次$$gamma$$線による線量は、中性子による線量の1/50であり、MCNPによる計算と良く一致した。以上により、MCNPによる計算はスカイシャインによる線量を十分な精度で評価できることがわかった。

口頭

マルチフォイル放射化法を用いたITER/TBM模擬体系内の中性子スペクトル測定

立部 洋介; 吉田 茂生*; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 近藤 恵太郎; 大西 世紀; 高倉 耕祐; 今野 力; 和田 政行*

no journal, , 

国際熱核融合実験炉テストブランケットモジュール(ITER/TBM)の核計測手法として、マルチフォイル放射化法による中性子スペクトル測定を検討している。本研究では原子力機構DT中性子源FNSによるベリリウム体系及びITER/TBM模擬体系照射実験を実施し、マルチフォイル放射化法の適用性について調べた。各放射化反応の反応率、応答関数(JENDL Dosimetry File 99)と中性子輸送計算コードMCNP4C(核データ:FENDL-2.1)で求めた中性子スペクトルを初期中性子スペクトルとし、アンフォールディングコードNEUPACによるスペクトル調整からベリリウム体系及びTBM模擬体系内の中性子スペクトルを導出した。その結果、中性子スペクトルは実験より求めた反応率を反映した妥当な結果を示したが、$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Auの4.9eV共鳴ピークの影響による過度な調整を行う傾向が見られ、低エネルギー領域におけるスペクトル調整の改善が必要であることがわかった。

口頭

水放射化法を用いたITER-TBM用DT中性子モニターに関する研究

加藤 小織; 吉田 茂生*; 落合 謙太郎; 浅原 浩雄; 太田 雅之; 佐藤 聡; 今野 力

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)では日本が提案する固体水冷却型テストブランケットモジュール(TBM)による工学試験が予定されている。原子力機構FNSではITER-TBM試験の評価に必要な中性子測定法の一つとして、冷却水中の$$^{16}$$Oと中性子との反応$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$Nで生成する$$^{16}$$Nの崩壊$$gamma$$線(6.1MeVおよび7.1MeV)を測定し、TBM内へ入射する中性子数を測定する方法(いわゆる水放射化法)を提案している。この手法の妥当性を検討するため、FNSのDT中性子源と新たに構築した水ループ体系を用いて実験を開始した。今回、代表的な$$gamma$$線検出器を用いて本体系における$$^{16}$$Nの崩壊$$gamma$$線の測定を行い、その妥当性を評価した。

口頭

OKTAVIAN TOF実験を用いたENDF/B-VIII$$beta$$4.1のベンチマークテスト

磯部 祐太*; 吉田 茂生*; 今野 力

no journal, , 

米国で開発中の核データライブラリーENDF/B-VIII$$beta$$4.1のベンチマークテストをOKTAVIAN TOF実験のCo実験とCu実験で行った。比較のために、ENDF/B-VII.1、JENDL-4.0を用いた解析も行った。その結果、ENDF/B-VIII$$beta$$4.1を用いた解析結果は、Co実験では他の核データライブラリーを用いた解析結果より実験値に近くなり、Cu実験では他の核データライブラリー用いた解析結果より実験値との一致が悪くなることがわかった。また、ENDF/B-VIII$$beta$$4.1とENDF/B-VII.1を用いた解析結果の差の原因が、$$^{59}$$Coでは非弾性散乱により残留核が連続領域に励起する反応のデータ、$$^{63}$$Cu、$$^{65}$$Cuでは非弾性散乱反応全体のデータにあることも明らかにした。

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