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論文

KeV-neutron capture cross-section measurement of $$^{197}$$Au with a Cr-filtered neutron beam at the ANNRI beamline of MLF/J-PARC

Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; 佐藤 八起*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(5), p.647 - 655, 2022/05

Cr-filtered keV-neutron experiments were performed in the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline in the Materials and Life Science (MLF) facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) to measure the neutron capture cross-section of $$^{197}$$Au. The energy range of the neutron filtering system at ANNRI was extended through the use of 15 cm of $$^{nat}$$Cr as filter material to tailor quasi-monochromatic neutron peaks with averaged neutron energies of 133.4 and 45.0 keV. The performance of the $$^{nat}$$Cr filter assembly was evaluated by means of experimental capture and transmission analyses, together with the use of Monte-Carlo simulations. The present $$^{197}$$Au neutron capture cross-section results provide agreement within uncertainties with the JENDL-4.0 standard evaluated library and the IAEA standard data library further demonstrating the capabilities of the neutron filtering system at ANNRI.

論文

Neutron capture and total cross-section measurements and resonance parameter analysis of niobium-93 below 400 eV

遠藤 駿典; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 岩本 信之; Rovira Leveroni, G.; 寺田 和司*; 明午 伸一郎; 藤 暢輔; 瀬川 麻里子; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(3), p.318 - 333, 2022/03

In order to improve the accuracy of the cross-section and the resonance parameters of $$^{93}$$Nb, neutron capture and total cross-sections were measured using the J-PARC MLF ANNRI. The thermal-neutron capture cross-section was deduced as 0.97$$pm$$0.12 b. The resonance parameters of 11 resonances below 400 eV were determined from obtained capture cross-sections and transmission ratios by using the resonance analysis code, REFIT.

論文

KeV-region analysis of the neutron capture cross-section of $$^{237}$$Np

Rovira Leveroni, G.; 片渕 竜也*; 登坂 健一*; 松浦 翔太*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; 岩本 修; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(1), p.110 - 122, 2022/01

Neutron capture cross-section measurements for $$^{237}$$Np have been conducted with the Accurate Neutron Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) at the Materials and Life Science Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) using neutrons with energy ranging from thermal energy to 1 MeV. A Time of Flight (TOF) method using a NaI(Tl) detector was employed for these measurements and the data were analyzed based on the pulse-height weighting technique in order to derive the neutron capture cross-section. The absolute capture cross-section was determined using the whole shape of the first resonance from JENDL-4.0 together with the total neutron flux derived from a $$^{197}$$Au sample measurement in which the first resonance was completely saturated. Both normalization techniques present agreement within 2%. The present results are also compared evaluated data libraries. There is a discrepancy of 10-25% discrepancy from 0.5 to 20 keV with JENDL-4.0. Nonetheless, above this energy, the JENDL-4.0 seems to reproduce the present data better as the results agree within uncertainties up to 500 keV. The cross-section results contain errors below 4% from 0.5 to 30 keV. However, the total uncertainty increases to over 8% over that energy. Along with the cross section measurement, theoretical calculations were performed to reproduce the present results.

論文

Measurements of the neutron capture cross section of $$^{243}$$Am around 23.5 keV

児玉 有*; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 信之; 岩本 修; 堀 順一*; 芝原 雄司*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(11), p.1159 - 1164, 2021/11

The neutron capture cross section of $$^{243}$$Am was measured with a pulsed neutron beam from a spallation neutron source of the Japan Proton Accelerator Research Complex. A Fe neutron beam filter was used to make the incident neutron beam mono-energetic around 23.5 keV. The neutron capture $$gamma$$-rays were detected with a NaI(Tl) detector. The pulse height weighting technique was employed to derive the neutron capture cross section from the pulse height spectrum. The cross section was determined relative to the capture cross section of $$^{197}$$Au of JENDL-4.0. The neutron capture cross section of $$^{243}$$Am was determined with a smaller uncertainty than previous measurements. The previous measurements and the JENDL-4.0 cross sections were found to be lower than the present result.

論文

Neutron beam filter system for fast neutron cross-section measurement at the ANNRI beamline of MLF/J-PARC

Rovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 片渕 竜也*; 寺田 和司*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1003, p.165318_1 - 165318_10, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Instruments & Instrumentation)

A neutron filtering system has been introduced in the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) beamline in the Material and Life Science (MLF) building of the Japan Proton Accelerator Research Complex (JPARC) in order to produce quasi-monoenergetic neutron beams. The filtered neutron spectrum by the filter assemblies was analyzed by means of capture and transmission measurements and also by Monte Carlo simulations using PHITS. The characteristics of the filtered neutron beam are discussed alongside its viability in future applications for neutron cross-section measurements in the fast neutron region.

論文

Discovery of a new low energy neutron resonance of $$^{89}$$Y

片渕 竜也*; 藤 暢輔; 水本 元治*; 齋藤 辰宏*; 寺田 和司*; 木村 敦; 中村 詔司; Huang, M.*; Rovira Leveroni, G.; 井頭 政之*

European Physical Journal A, 57(1), p.4_1 - 4_4, 2021/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Physics, Nuclear)

A new neutron resonance of $$^{89}$$Y was found in time-of-flight (TOF) neutron capture experiments using a pulsed neutron beam from a spallation neutron source of the Japan Proton Accelerator Research Complex. The observed resonance energy was 19.7 eV that is much lower than the lowest energy (2.60 keV) of the previous reported resonances. In addition to the TOF measurement, nuclide identification of the resonance was made by prompt $$gamma$$-ray analysis. Neutron capture $$gamma$$-rays from $$^{89}$$Y were clearly observed only on the resonance. Resonance analysis was applied to the experimental results and the resonance parameters of the new resonance are given.

論文

My doctoral research and life experience in Japan

Rovira Leveroni, G.

核データニュース(インターネット), (126), p.34 - 42, 2020/06

The contents and results of my doctoral thesis conducted at Tokyo Tech for the last 3 years are presented in the journal. The doctoral dissertation consisted on the measurement of the neutron capture cross-section of $$^{237}$$Np. The article contents include the background of the research, experimental setup, resonance analysis, results and conclusions. At the end of the article I also explain about my life experience in Japan as a student from another country.

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,4; MA核データ評価手法の開発

岩本 信之; 岩本 修; 中村 詔司; 木村 敦; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.*

no journal, , 

高速中性子エネルギー領域における中性子捕獲断面積に対して、統計モデルによる計算精度を高めるには、ガンマ線強度関数の情報が重要である。これは、ガンマ線強度関数が励起状態間のガンマ線による遷移強度を与えるためであり、放出ガンマ線のスペクトルに直接関係するからである。ガンマ線強度関数に関する情報はいくつかの実験手法で得られているが、J-PARC・物質生命科学実験施設の中性子核反応測定装置(ANNRI)に設置されたガンマ線検出器で得られる波高スペクトル情報もガンマ線強度関数を評価するのに有効である。放射線輸送コードPHITSを使って、ANNRIのNaI(Tl)検出器に対するガンマ線応答関数を導出し、これを核反応計算コードCCONEでガンマ線強度関数から計算した捕獲ガンマ線スペクトルにフォールディングすることで波高スペクトルを求めた。得られた波高スペクトルとNaI(Tl)検出器で測定された結果を比較することで、ガンマ線強度関数を評価した。発表では、このガンマ線強度関数を基に計算したガンマ線スペクトルや中性子捕獲断面積などの結果を報告する。

口頭

$$^{181}$$Taの中性子全断面積および捕獲断面積の測定

遠藤 駿典; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 岩本 信之; Rovira Leveroni, G.

no journal, , 

タンタル(Ta)の中性子断面積の高精度化を目指し、J-PARC・MLF・ANNRIにてリチウムガラス検出 器およびゲルマニウム検出器を用い、飛行時間法にて$$^{181}$$Taの中性子全断面積および捕獲断面積の測定を行った。得られたスペクトルデータから0.01eV$$sim$$50eVの領域の中性子断面積を導出した。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,5; MA核データ評価手法の開発

岩本 信之; 岩本 修; Rovira Leveroni, G.; 中村 詔司; 木村 敦; 片渕 竜也*

no journal, , 

J-PARC・MLF・ANNRIのNaI(Tl)検出器では高速中性子エネルギー領域までの捕獲断面積と波高スペクトルの測定ができる。このうち波高スペクトルは捕獲断面積計算に重要なガンマ線強度関数と直接的な関係がある。本研究では、放射線輸送コードPHITSによりNaI(Tl)検出器でのガンマ線応答をシミュレーションすることで、各ガンマ線エネルギーに対する応答関数を計算し、核反応計算コードCCONEで計算したガンマ線スペクトルにこの応答関数を適用することで波高スペクトルを導出した。そして、計算で得た波高スペクトルを測定された波高スペクトルと比較することで、ガンマ線強度関数の評価を可能にした。MA核種($$^{237}$$Npなど)に対し、本手法を適用して得られたガンマ線強度関数を基に、本研究及び既存の捕獲断面積測定データを利用することで断面積評価及び共分散評価を行ったので、その結果を報告する。

口頭

Study on accuracy improvement of fast-neutron capture reaction data of long-lived MA for development of nuclear transmutation systems, 2; Development of a neutron beam filter system at ANNRI in J-PARC

Rovira Leveroni, G.; 片渕 竜也*; 岩本 修; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 遠藤 駿典; 寺田 和司*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; et al.

no journal, , 

The double-bunch mode of the J-PARC facility introduces serious ambiguities in the neutron induced cross-section measurement in the fast neutron energy region. The neutron filtering technique is applied in the ANNRI beamline in order to produce quasi-monoenergetic neutron beams. In this work, three different filter configurations consisting of 20 cm of $$^{nat}$$Fe and 20 and 30 cm of $$^{nat}$$Si were used to test their performance as neutron filters by means of capture and transmission experiments and using the Monte-Carlo simulation code PHITS. The characteristic of the three neutron filter configuration are presented and their viability as a neutron filter is discussed from the results of the present work.

口頭

$$^{181}$$Taの中性子捕獲断面積と全断面積の測定及び共鳴解析

遠藤 駿典; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 岩本 信之; Rovira Leveroni, G.

no journal, , 

原子炉構造材に含まれIAEAのクリアランスの対象となっている$$^{181}$$Taの中性子断面積および共鳴パラメータの高精度化を目指し、J-PARC・MLF・ANNRIにて中性子捕獲断面積と全断面積を測定した。得られた断面積の結果を共鳴解析コードREFITにより解析し、共鳴パラメータを導出した。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,4; MA核種の中性子捕獲断面積測定

児玉 有*; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.; 中野 秀仁*; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 遠藤 駿典; 登坂 健一*; 寺田 和司*

no journal, , 

核変換システムを開発する上で長寿命MA核種の高速領域における高精度の中性子捕獲断面積データが必要とされている。長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの測定をJ-PARC物質・生命科学実験施設にある中性子核反応測定装置(ANNRI)で行った。飛行距離27.9mの位置にMA試料($$^{237}$$Np, $$^{243}$$Am)を設置して捕獲ガンマ線をNaI(Tl)検出器で検出した。入射中性子エネルギーは飛行時間法を用いて決定した。中性子スペクトルはホウ素試料による$$^{10}$$B(n,$$alphagamma$$)$$^7$$Li反応からのガンマ線を検出することで測定した。さらに本研究プロジェクトで開発した中性子フィルター装置を用いて入射中性子ビームを単色化(または準単色化)して高速中性子エネルギーでの測定を行った。NaI(Tl)検出器からの信号をデータ収集系に取込み、飛行時間と信号波高を検出イベント毎に記録した。その結果、鉄フィルター(24keV)を用いて単色化された中性子の存在する飛行時間領域の波高スペクトルと波高重み法を適用した中性子捕獲断面積を導出した。

口頭

高強度中性子ビームを用いた核データ測定のための中性子検出器の開発

中野 秀仁*; 片渕 竜也*; Rovira Leveroni, G.; 児玉 有*; 寺田 和司*; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)での中性子核データ測定研究における、入射中性子数計測のために中性子モニターが必要とされている。核破砕中性子源による高強度の中性子ビームを常時モニターするために、高検出率環境下で安定動作可能な中性子検出器を設計、製作した。検出器には、$$^6$$Li(n,t)$$^4$$He反応により中性子を検出するために、$$^6$$LiF薄膜と薄いシート型プラスチックシンチレータ,光電子増倍管の組み合わせを採用した。J-PARCの中性子核反応測定装置(ANNRI)で中性子照射実験を行い、製作した中性子検出器の性能を評価した。中性子エネルギーは飛行時間(TOF)法により決定した。光電子増倍管からの信号はTOF-波高の2次元データとして記録した。本測定では$$^6$$LiF薄膜を使用し、バックグラウンド測定として$$^{nat}$$LiF薄膜を使用した。データ解析により、$$^6$$Li(n,t)$$^4$$He反応からの放出荷電粒子がピークとして観測できることを確認した。発表では、背景、検出器の設計、性能試験のセットアップ及び結果について報告する。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,1; プロジェクトの全体概要

片渕 竜也*; 岩本 修; 木村 敦; 堀 順一*; 岩本 信之; 中村 詔司; 芝原 雄司*; 寺田 和司*; 遠藤 駿典; Rovira Leveroni, G.

no journal, , 

核変換システムを開発する上で長寿命MA核種の高速領域における高精度の中性子捕獲反応データが必要とされている。2017年より、東京工業大学,原子力機構,京都大学の共同プロジェクトとして、長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの高精度化研究を行ってきた。本研究プロジェクトはJ-PARCの高強度パルス中性子ビームを活用し、核変換システム開発に必要とされる高速中性子エネルギー領域のMA核種の中性子捕獲断面積の精度向上を目的としている。2017年度から原子力システム研究開発事業「核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究」の一環として4年間のプロジェクトとして実施した。本プロジェクトは、4つの研究項目に分けて実施された。すなわち、(1)中性子フィルター装置の開発、(2)MA試料の分析、(3)NaI(Tl)検出器を用いた中性子捕獲断面積測定、(4)MA核データ手法の開発である。本発表では、プロジェクトの背景,狙い,成果の全体概要について報告する。

口頭

Neutron filtering system for fast neutron cross-section measurement at the ANNRI beamline of MLF/J-PARC

Rovira Leveroni, G.; 岩本 修; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 遠藤 駿典; 片渕 竜也*; 寺田 和司*; 児玉 有*; 中野 秀仁*; et al.

no journal, , 

In order to circumvent the current double-bunch predicament in the keV region, a neutron filtering system involving the use of filter material with the intrinsic characteristic of a sharp minima in the neutron total cross section was implemented at the ANNRI beamline. Quasi-monochromatic neutron beam can be created using such materials with the appropriate thickness as only the neutrons with the energy of the sharp minima can be transmitted through. $$^{nat}$$Fe, $$^{nat}$$Si, $$^{nat}$$Cr are seen as suitable candidates to tailor quasi-monoenergetic neutron peaks with averaged energies of 23.5 keV (Fe); 54 and 144 keV (Si); and 46 and 136 keV (Cr). In this presentation, the main features of the neutron filtering system together with performance evaluations will be presented. The time distribution of the incident filtered neutron flux at ANNRI was measured in both capture experiments with a NaI(Tl) spectrometer and transmission experiments involving the use of Li-glass detectors. In addition, the energy distribution within the filtered peaks was determined from Monte-Carlo simulations with the PHITS code. Finally, the first cross section results using the neutron filtering system will be shown and discussed in order to assess the performance in neutron capture cross section measurements.

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