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論文

Measurements and parameterization of neutron energy spectra from targets bombarded with 120 GeV protons

梶本 剛*; 執行 信寛*; 佐波 俊哉*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; Lee, H. S.*; Soha, A.*; Ramberg, E.*; Coleman, R.*; Jensen, D.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 337, p.68 - 77, 2014/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Instruments & Instrumentation)

エネルギー10GeVを超える陽子加速器施設における中性子線量計算の精度検証のために、120GeV陽子入射による厚いターゲット(グラファイト,アルミニウム,銅,タングステン)から生成する中性子エネルギースペクトルを、液体有機シンチレータNE213と飛行時間法を用いて、米国フェルミ国立研究所のTest Beam Facilityにおいて測定した。測定した中性子のエネルギー範囲は25MeVから3GeVとし、測定角度は30, 45, 120, 150$$^{circ}$$の4点とした。また、中性子スペクトルを3つの運動源模型を用いてフィッティングし、スペクトル形状を再現するパラメータを導出した。得られたスペクトルをモンテカルロ粒子輸送計算コードPHITS及びFLUKAの計算結果と比較した。その結果、全てのターゲットと角度において、PHITSによる計算結果は実験値を16-36%過小評価、FLUKAの計算結果は実験値を26-57%過小評価することがわかった。この主な原因として、計算コードの核反応モデルにおいて、120GeV陽子とターゲットの最初の衝突に伴う中性子生成の記述に問題があることがわかった。

論文

Activation detector measurements at the hadron absorber of the NuMI neutrino beamline at Fermilab

松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 八島 浩*; 関本 俊*; 大石 晃嗣*; 坂本 幸夫*; 中島 宏; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.337 - 340, 2014/04

フェルミ国立加速器施設のNuMI (Neutrinos at the Main Injector)は、ニュートリノ混合・振動事象を調査するため大強度のニュートリノを生成しており、崩壊領域の末端には加速陽子や二次粒子のビームダンプとしてハドロンアブソーバーが設置されている。ビームダンプの遮蔽性能を評価するため、放射化検出器による反応率測定をアブソーバーの背面で実施した。検出器の誘導放射能は、ゲルマニウム検出器を用いたスペクトル解析により測定した。反応率の2次元分布には2種類のピークが確認され、1つは両側に強いピーク、もう1つは上方に弱いピークであった。これらのピークは、アブソーバーの隙間を通ってきたストリーミングによるものであった。

論文

Measurement of thick target neutron energy spectra at 15$$^{circ}$$ and 90$$^{circ}$$ bombarded with 120-GeV protons

岩元 洋介; 佐波 俊哉*; 梶本 剛*; 執行 信寛*; 萩原 雅之*; Lee, H. S.*; Soha, A.*; Ramberg, E.*; Coleman, R.*; Jensen, D.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 3, p.65 - 68, 2012/10

PHITSコードを含むシミュレーション計算コードの検証のために、米国フェルミ国立加速器研究所のFermilab Test Beam Facility(FTBF)において120GeV陽子入射で60cm厚さのグラファイト,50cm厚さのアルミニウム,20, 40, 60cm厚さの銅,10cm厚さのタングステンのターゲットから生成される中性子エネルギースペクトルの測定を行った。検出器には直径,厚さが12.7cmの液体有機シンチレータNE213を使用し、飛行時間法を用いて中性子エネルギーを導出した。中性子飛行距離を測定角度により5.0-8.0mとした。中性子検出器に付属する高電子増倍管からの生信号(波形)を500nsの時間幅,0.5nsサンプリングでデジタイザー(Agilent-acqiris DC282)を用いて取得した。大強度の入射陽子ビームによる数え落とし補正のために、ビームライン上に設置したプラスチックシンチレータと中性子検出器からの波形の相関を解析した。以上の結果、120GeVの超高エネルギー陽子入射核反応から生成する系統的な中性子エネルギースペクトルを初めて得ることができた。

論文

Fitting method for spectrum deduction in high-energy neutron field induced by GeV-protons using experimental reaction-rate data

春日井 好己; 松田 規宏; 坂本 幸夫; 中島 宏; 八島 浩*; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 平山 英夫*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; et al.

Reactor Dosimetry; 14th International Symposium (ASTM STP 1550), p.675 - 689, 2012/08

JASMINと名付けられた共同研究プロジェクトのもとで、フェルミ国立研究所の反陽子ターゲットステーションを遮蔽集合体として使用した遮蔽実験を行っている。実験では、箔放射化法を用いた測定を行い、新たに開発したフィッティング法によって、遮蔽体中の高エネルギー中性子スペクトル(1-100MeV)を決定した。この手法では、中性子スペクトルの形を、簡単な関数で表した。得られた結果を、アンフォールディング法及び理論計算から導出した中性子スペクトルと比較することにより、この手法の妥当性を確認した。最後に、仮定したスペクトル関数中のフィッティング変数が放射化法で得られた反応率に対して、簡単な関係を持つことを示した。これにより、複雑な計算を行わずに、反応率データから簡単に高エネルギー中性子スペクトルを導出できることがわかった。

論文

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 4; Measurement and analyses of high-energy neutron spectra in the anti-proton target station

松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; 中島 宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 平山 英夫*; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2055 - 2058, 2011/08

 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

遮蔽設計において、中性子のスペクトル形状及びその強度を推定することは大変重要である。フェルミ国立加速器研究所の反陽子生成ターゲットステーションで得られた遮蔽実験データから、フィッティング及びアンフォールディング法の2つの方法で高エネルギー中性子のスペクトル形状の推定を行った。フィッティング法では、中性子スペクトルが容易に得られ、かつ遮蔽材料の核データと比較しても妥当であった。アンフォールディング法で得られたスペクトル形状は、核データとは整合のとれない結果となった。2つの方法で推定した中性子スペクトルの形状に対して、PHITSコードによる計算結果で検証を行った。

論文

Shielding experiments by the JASMIN collaboration at Fermilab, 2; Radioactivity measurement induced by secondary particles from the anti-proton production target

八島 浩*; 松田 規宏; 春日井 好己; 中島 宏; 坂本 幸夫; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; Boehnlein, D.*; Lautenschlager, G.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2051 - 2054, 2011/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.08(Physics, Multidisciplinary)

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションにおいて、反陽子ターゲットの周辺に放射化試料を設置し反応率の測定を行った。ターゲットはインコネル合金と銅からできており、120GeVに加速された陽子が毎秒2.0$$times$$10$$^{12}$$個打ち込まれる。アルミニウム,ニオブ,銅及び金の放射化試料を1セットとしてターゲット周辺に設置し、ターゲットから放出される二次粒子の空間及びエネルギーの分布測定を行った。照射後に放射化試料の誘導放射能を測定し、30核種についての核種生成反応率分布を得るとともに、これらより二次粒子の放出角度分布を得た。PHITSコードを用いた計算結果は、実験結果と比較してファクター3以内でおおむね一致することがわかった。

論文

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 3; Measurement of high-energy neutrons penetrating a thick iron shield from the antiproton production target by Au activation method

松村 宏*; 木下 哲一*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 春日井 好己; 松田 規宏; 坂本 幸夫; 中島 宏; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2059 - 2062, 2011/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.08(Physics, Multidisciplinary)

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションは、120GeVに加速された陽子によって生成された二次粒子を厚い鉄及びコンクリートの遮蔽体で遮蔽している。約2m厚の鉄遮蔽体を透過してくる100MeVを超える高エネルギーの中性子強度を測定するため、金の放射化法及び低バックグランド$$gamma$$線測定システムの組合せによって実施した。中性子強度の指標として、8核種の核破砕生成物の生成量を求めた。測定結果と100MeV以上の計算結果との比較により、本手法が100MeVを超える高エネルギー中性子の測定に有用であることがわかった。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 1; Dose rate around high intensity muon beam

佐波 俊哉*; 岩元 洋介; 執行 信寛*; 萩原 雅之*; Lee, H.-S.*; Leveling, A.*; Vaziri, K.*; Boehnlein, D.*; Mokhov, N.*; 坂本 幸夫; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.44 - 47, 2011/02

ミュオンは厚い遮へいをすり抜けるため、高エネルギー・大強度加速器施設の遮へい設計において重要な粒子である。本研究では、フェルミ国立加速器研究所のNuMIのアルコーブ及びバイパストンネルにおいて、大強度ミュオンビーム周辺の線量分布の測定を行った。ミュオン,光子,熱・高速中性子の検出器としてルクセルバッチ(OSL, CR39)とTLDバッチ(UD813PQ)を、第2, 3, 4アルコーブに設置した。バイパストンネルにおける中性子及び光子についてはボナー検出器と電離箱を使用して測定を行った。ミュオンの空間分布はMARSコードを使って計算し、実験による結果をよく再現した。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 2; Spatial distribution measurement of reaction rate behind the shield and its application for Moyer model

八島 浩*; 春日井 好己; 松田 規宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; Vaziri, K.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.48 - 51, 2011/02

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションにおいて、放射化試料を使用した遮蔽実験を行い、照射後の残留放射能をGe検出器で測定した。反応率の空間分布は、反陽子ターゲットステーションを構成する鉄遮蔽体及びコンクリート遮蔽体の背後に設置した試料による放射能の結果から得られた。得られた反応率はターゲットの下流に向かって上昇する分布を有しており、高エネルギー加速器施設の遮へい設計によく用いられるMoyerの式と一致した。さらに、この結果から鉄及びコンクリートにおける中性子の減弱距離が得られた。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 3; Neutron spectrum measurements in intense pulsed neutron fields of the 120-GeV proton facility using a current Bonner sphere technique

萩原 雅之*; 佐波 俊哉*; 岩元 洋介; 荒川 弘之*; 執行 信寛*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; Vaziri, K.*; 中村 尚司*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.52 - 56, 2011/02

反陽子ターゲットステーションでは、約75kW、1.6$$mu$$s(2.2秒間隔)のパルス状の陽子がターゲットに撃ち込まれ、大強度の瞬間的な中性子場(バースト中性子)が形成される。バースト中性子が持続される$$mu$$sに満たない短い時間で、従来のボナー測定法を用いることは、信号の数え落とし問題からも非常に難しい。本研究では、バースト中性子場における中性子スペクトルを測定するため、電流読取型ボナー測定法の開発を行った。ターゲットの直上、ダンプの直上にあたる遮蔽体の外側で中性子スペクトルの測定を行ったところ、体系の相違に大きく依存する熱中性子フラックスの違いを除き、MARSによる計算結果と精度よく一致した。

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 4; Calculation analyses

松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 八島 浩*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 佐波 俊哉*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.57 - 60, 2011/02

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットからは、120GeVにまで加速された陽子が撃ち込まれることにより反陽子だけでなくさまざまな二次粒子が生成される。ここで得られた実験データは、汎用モンテカルロ計算コードの精度検証に使用することができる。本研究では、二次元簡易体系による反応率の空間分布をPHITS, MARS, MCNPXコードを用いて計算した。鉄中の実験結果が計算結果との比較に使用され、両者の結果から得られた鉄中における中性子の減弱距離はよく一致することがわかった。

論文

Experimental studies of shielding and irradiation effects at high energy accelerator facilities

中島 宏; 坂本 幸夫; 岩元 洋介; 松田 規宏; 春日井 好己; 中根 佳弘; 増川 史洋; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Nuclear Technology, 168(2), p.482 - 486, 2009/11

BB2007-3640.pdf:0.22MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.86(Nuclear Science & Technology)

米国国立フェルミ加速器研究所(FNAL)と日本の研究グループとの間で研究協力の下、高エネルギー粒子輸送計算コード開発にかかる遮蔽と放射線照射効果に関する実験的研究が、FNALにおける120GeV陽子シンクロトロンを用いて、開始された。最初の実験を、Pbarターゲットステーションの反陽子生成ターゲット及びNumi実験施設のニュートリノ生成ターゲットを用いて行った。実験では、放射化法を用いて、ターゲット周囲の遮蔽体における反応率分布を測定するとともに、液体シンチレーション検出器、ボナー球検出器、ホスウィッチ検出器など粒子検出器により予備的な測定も行った。ここでは、その予備的な実験結果について報告する。

口頭

FERMI研究所の高エネルギー加速器施設における遮蔽実験,6; 核反応生成物測定

松村 宏*; 春日井 好己; 八島 浩*; 岩瀬 宏*; 松田 規宏; 木下 哲一*; 佐波 俊哉*; 萩原 雅之*; 執行 信寛*; 荒川 弘之*; et al.

no journal, , 

FERMI研究所で始まった遮蔽実験において、高放射線量場における高エネルギー中性子の検出器として「金放射化検出器」に着目した。放射化学分離及びX-X-$$gamma$$同時計数法などの組合せにより、幅広い閾値の核破砕残留核の高感度定量に成功し、高エネルギー中性子検出器として有用であることが示された。

口頭

FERMI研究所の高エネルギー加速器施設における遮へい実験,9; 高エネルギー中性子スペクトルの導出

春日井 好己; 八島 浩*; 松田 規宏; 木下 哲一*; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 中島 宏; 坂本 幸夫; 平山 英夫*; 石橋 健二*; et al.

no journal, , 

平成19年度より米国FERMI国立加速器研究所との共同研究により行っている高エネルギー陽子加速器を使った遮へい実験において、放射化検出器を使った反応率分布測定を行っている。測定結果から導出した遮へい体系中の中性子スペクトル(5$$sim$$100MeV)とその系統性について報告する。実験はFERMI研究所の反陽子(Pbar)ターゲットステーション(AP0)で行った。実験には放射化法を用い、金属試料(Al, Nb, Bi等)を鉄及びコンクリートで構成された遮へい体系中に設置した。陽子ビーム入射(入射陽子エネルギー:120GeV,平均ビーム強度:$$2.2 times 10^{12}$$p/s)を行った後、試料を遮へい体から取り出し、ゲルマニウム検出器により試料中の放射能測定を行い、反応率分布を得た。5$$sim$$100MeVの中性子スペクトルを5つのパラメータを含む関数で表し、非線形最小二乗法により反応率に対する$$chi$$$$^{2}$$値が最小になるようにパラメータを決定した。これらの結果から、体系中のスペクトル変化を系統的に議論する。

口頭

Current status of JASMIN: Japanese-American Study of Muon Interactions and Neutron detection

中島 宏; Mokhov, N.*; 岩元 洋介; 松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; Vaziri, K.*; 佐波 俊哉*; et al.

no journal, , 

現在、多目的高エネルギー放射線輸送計算コードは、高エネルギー加速器施設遮蔽設計のみならず、高エネルギー物理学など多くの研究分野の中で使用されている。これら計算コードは、実験データに基づいてその精度を検証する必要がある。そこで、これまでほとんど行われていなかった、高エネルギーミュオン,中性子等によって引き起こされる物質との相互作用に関する研究を行うため、日米の大学,研究機関によりJASMIN共同研究が開始された。本研究では、米国フェルミ国立加速器研究所における反陽子ターゲット及びニュートリノ生成ターゲットにおいて、120GeV陽子を用いた一連の実験を行っている。本報告では、本研究における最近の実験及びその結果について紹介する。

口頭

Fermilabにおける遮蔽実験; Moyerパラメータに関する計算解析

松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; 中島 宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 八島 浩*; 関本 俊*; 大石 晃嗣*; et al.

no journal, , 

米国フェルミ国立加速器研究所(Fermilab)の反陽子生成ターゲットステーション(pbar)における、放射化検出器を用いた遮へい実験結果から、Moyerの式での中性子束の角度依存性の検討を行った。高エネルギー加速器施設の遮へい設計では、Moyerの式に代表される簡易計算式がよく使われており、PHITSコードによる実験解析をもとに中性子束の角度依存パラメータ:b(120GeV)を報告するとともに、b(Ep)のエネルギー依存性について議論する。

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