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報告書

EXFOR-based simultaneous evaluation of neutron-induced uranium and plutonium fission cross sections for JENDL-5; Inputs and outputs

大塚 直彦*; 岩本 修

JAEA-Data/Code 2022-005, 102 Pages, 2022/10

JAEA-Data-Code-2022-005.pdf:2.18MB
JAEA-Data-Code-2022-005-appendix(CD-ROM).zip:3.85MB

$$^{233,235}$$Uと$$^{239,241}$$Puの10keVから200MeVの中性子入射核分裂断面積、および$$^{238}$$Uと$$^{240}$$Puの100keVから200MeVまでの中性子入射核反応断面積をJENDL-5のために同時評価した。実験断面積とその比の対数をシュミットロスの屋根関数(Schmittroth's roof function)の線形結合で表現し、その係数を最小二乗法により決定した。同時評価コードSOKを規格化が任意の実験値に拡張したものを本評価に用いた。本報告書は(1)実験データベースの構築、(2)ドレスデン工科大学(TUD)・ラジウム研究所(KRI)の共同測定で得られたデータの選定、(3)本評価で得られた断面積の最近の主なライブラリとの比較、(4)1970年代に測定された235Uデータの影響、について述べる。

論文

Calculation of recoil nucleus spectrum in the presence of multi-particle emission in nuclear reaction with Monte Carlo method as an extension of CCONE code

岩本 修

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(10), p.1232 - 1241, 2022/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

Application of Monte Carlo method was proposed for the calculations of recoil nucleus spectra on high energy nuclear reactions, in which velocity distributions were integrated over 3 dimensional space with taking into account multi-particle emissions. It was implemented on a nuclear reaction model code CCONE. The results of double differential cross sections of recoil nuclei from a proton induced reaction on $$^{12}$$C were compared with the experimental data and the results of a Monte Carlo simulation code PHITS. It was found that the present results show reasonably good agreements with the experimental data for almost all measured recoil nuclei. The results are also compared with the data of evaluated nuclear data libraries of ENDF/B-VIII.0 and TENDL-2017. While the average energies of the recoil nuclei are similar, significant differences are observed in the energy distributions.

論文

Calculation of deuteron-induced reaction cross-sections for nuclear transmutation of long-lived fission products

中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*

NEA/NSC/R(2020)4 (Internet), p.345 - 349, 2022/10

原子炉から発生する長寿命核分裂生成物(LLFP)は安定ないし短寿命な核種へと変換することが強く望まれている。こうした中、近年、高エネルギー粒子による破砕反応によってLLFPを核変換処理することが検討されており、いくつかの実験研究からは重陽子による破砕反応断面積が陽子によるものよりも大きいことが明らかにされている。これらの結果は重陽子ビームによるLLFPの核変換処理が陽子ビームによるものよりも有効である可能性を示唆している。他方、我々はこれまでに重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発してきた。DEURACSは元々、重陽子加速器中性子源の設計に資するために開発されてきたが、本研究ではDEURACSをLLFPに対する破砕反応断面積の計算に適用する。実験値との比較を通じ、LLFPの核変換応用へのDEURACSの適用性を議論する。

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

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

Theoretical study of deuteron-induced reactions in the nuclear data field

中山 梓介; 岩本 修; 渡辺 幸信*; 緒方 一介*

Few-Body Systems, 63(1), p.4_1 - 4_6, 2022/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

重陽子加速器を用いた大強度中性子源が理工学分野だけでなく医療応用に対しても提案されている。このような施設の設計には、重陽子入射反応に関する高精度かつ広範な核データが要求される。しかしながら、実験データのみを用いてこの要求を満たすことは困難である。そのため、実験データを内外挿して必要な核データを完備するために、理論計算が重要な役割を果たす。こうした状況の下、我々は重陽子入射反応用の計算コードDEURACSを開発している。本研究では、DEURACSの計算値を様々な実験値と比較することにより本コード内の理論モデルの妥当性を検証するとともに、重陽子入射反応を精度良く予測する上で分解過程の考慮することがいかに重要かを示す。

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

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

G-HyND: A Hybrid nuclear data estimator with Gaussian processes

岩元 大樹; 岩本 修; 国枝 賢

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(3), p.334 - 344, 2022/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:64.09(Nuclear Science & Technology)

ガウス過程を用いたハイブリッド核データ推定モデル(G-HyND)を開発した。本モデルは、ガウス過程モデルに基づき、実験データと原子核理論モデルに基づく解析データから構成されるデータを訓練データとして学習し、断面積などの核データを不確実性も含めて推定する。本論文では、実験データと解析データが核データの推定に相補的な役割を果たすとともに、これらを組み合わせて学習することで、核データをより合理的に推定できることを示す。さらに本モデルの枠組みで、ガウス過程に固有の問題である過剰適合及び計算コストに対する解決案を提示する。

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

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

$$^{241}$$Am neutron capture cross section in the keV region using Si and Fe-filtered neutron beams

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*

Journal of Nuclear Science and Technology, 11 Pages, 2022/00

 被引用回数:0

The neutron capture cross-section of $$^{241}$$Am was measured in the keV neutron range using the recently implemented neutron filtering system of 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). Filter arrays consisting of 20 cm of $$^{nat}$$Fe and $$^{nat}$$Si were employed in separate measurements to provide filtered neutron beams with averaged neutron energies of 23.5 (Fe), 51.5 and 127.7 (Si) keV. The present $$^{241}$$Am results were obtained relative to the $$^{197}$$Au neutron capture yield by applying the total energy detection principle together with the pulse-height weighting technique. The $$^{241}$$Am neutron capture cross section was determined as 2.72 $$pm$$ 0.29 b at 23.5 keV, 2.14 $$pm$$ 0.26 b at 51.5 keV and 1.32 $$pm$$ 0.10 b at 127.7 keV with total uncertainties in the range of 8 to 12$$%$$, much lower in comparison to the latest time-of-flight experimental data available.

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

 被引用回数:2 パーセンタイル:39.48(Nuclear Science & Technology)

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

JENDL/DEU-2020; Deuteron nuclear data library for design studies of accelerator-based neutron sources

中山 梓介; 岩本 修; 渡辺 幸信*; 緒方 一介*

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(7), p.805 - 821, 2021/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:98(Nuclear Science & Technology)

重陽子加速器を用いた高エネルギー中性子源の利用が様々な応用に対して提案されている。こうした中性子源の設計研究に資するため、$$^{6,7}$$Li, $$^{9}$$Be, $$^{12,13}$$Cに対する200MeVまでの重陽子核データライブラリJENDL/DEU-2020を開発した。JENDL/DEU-2020のデータの評価は、計算コードDEURACSを用いて特に中性子生成データに注意を払って行った。また、本評価に利用するに当たり、DEURACSにいくつかの改良を行った。評価データの検証はモンテカルロ輸送計算コードによるシミュレーションを通じて行った。その結果、JENDL/DEU-2020に基づくシミュレーション値は入射エネルギー200MeVまでの範囲で中性子生成に関する実験データを良く再現することが分かった。このことから、本ライブラリは多様な重陽子加速器中性子源の設計研究に大きく貢献すると期待される。

論文

Neutron capture cross sections of curium isotopes measured with ANNRI at J-PARC

川瀬 頌一郎*; 木村 敦; 原田 秀郎; 岩本 信之; 岩本 修; 中村 詔司; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(7), p.764 - 786, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

The neutron capture cross sections of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm were measured for the neutron energy range of 1-1000 eV via the neutron time-of-flight method with ANNRI at MLF of the J-PARC. The world's most intense neutron pulses from the Japan Spallation Neutron Source enable the accurate measurement of neutron capture cross sections. Besides, single-bunched neutron pulses allow the analysis in a higher neutron energy region than the previous measurement at ANNRI. The resonance analyses were performed up to 1000 eV by using a resonance shape analysis code REFIT. The spectra of prompt gamma-rays from neutron capture reactions of $$^{244}$$Cm and $$^{246}$$Cm were also obtained, and 43 and 10 prompt gamma-ray peaks from $$^{244}$$Cm(n,$$gamma$$) and $$^{246}$$Cm(n,$$gamma$$) reactions were newly observed, respectively.

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:3 パーセンタイル:64.09(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.

報告書

Proceedings of the 2019 Symposium on Nuclear Data; November 28-30, 2019, Kyushu University, Chikushi Campus, Fukuoka, Japan

渡辺 幸信*; 執行 信寛*; 金 政浩*; 岩本 修

JAEA-Conf 2020-001, 236 Pages, 2020/12

JAEA-Conf-2020-001.pdf:13.75MB

2019年度核データ研究会は、2019年11月28日$$sim$$30日に、福岡県春日市にある九州大学筑紫キャンパスの総合研究棟(C-Cube)にて開催された。本研究会は、日本原子力学会核データ部会が主催、日本原子力学会「シグマ」調査専門委員会,日本原子力研究開発機構原子力基礎工学研究センター,日本原子力学会九州支部,九州大学加速器・ビーム応用科学センターが共催した。今回、チュートリアルとして「共鳴理論から統計模型へ」を、講演・議論のセッションとして、「核データ研究及び関連トピックス」、「炉物理研究」、「国際協力」、「原子核物理」、「高エネルギー核データと応用」の5セッションを企画し実施した。さらに、ポスターセッションでは、実験、理論、評価、ベンチマーク、応用等、幅広い研究内容について発表が行われた。参加者総数は85名、それぞれの口頭発表及びポスター発表では活発な質疑応答が行われた。本報告集は、本研究会における口頭発表13件、ポスター発表29件の論文を掲載している。

論文

Recent progress and future plan on the JENDL project

岩本 修

JAEA-Conf 2020-001, p.11 - 16, 2020/12

After the release of JENDL-4.0 in 2010, many special purpose files have been released: JENDL FP Decay Data File 2011 (JENDL/FPD-2011), JENDL FP Fission Yields Data File 2011 (JENDL/FPY-2011), JENDL-4.0 High Energy File (JENDL-4.0/HE), JENDL Decay Data File 2015 (JENDL/DDF-20215), JENDL Photonuclear Data File 2016 (JENDL/PD-2016), JENDL Activation Cross Section File for Nuclear Decommissioning 2017 (JENDL/AD-2017), JENDL LLFP Transmutation Cross Section File 2018 (JENDL/ImPACT-2018). These files were developed to meets needs from expanding fields of applications such as backends of nuclear energy and accelerator utilizations. In addition to the special purpose files, development of the next version of general purpose file JENDL-5 is in progress. For JENDL-5, we are aiming at increasing completeness and reliability from JENDL-4.0 in viewpoints of target nuclide species and data uncertainties by taking into accounts the current knowledge of cross section measurements, nuclear theory and integral benchmark tests.

論文

第32回NEA核データ評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)会合報告

岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 多田 健一

核データニュース(インターネット), (127), p.1 - 10, 2020/10

経済協力開発機構原子力機関(OECD/NEA)で行われている核データ評価に関する国際協力の枠組みである核データ評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)の第32回年会とその下で活動しているサブグループの会合が、2020年5月11日から15日の日程でウェッブ形式で開催された。本年会では、各地域や各国の核データに関する測定及び評価の進捗とサブグループの活動状況が報告され、また、サブグループ会合ではそれぞれの活動に関する議論が行われた。これらの会合の概要について報告する。

論文

Recent progress of a code system DEURACS toward deuteron nuclear data evaluation

中山 梓介; 岩本 修; 渡辺 幸信*

EPJ Web of Conferences, 239, p.03014_1 - 03014_4, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19

重陽子加速器を用いた大強度中性子源が、核融合炉材料の照射試験や医療用放射性同位体の製造といった様々な応用に対して提案されている。さらに近年では、重陽子核破砕反応を用いた核変換システムが長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換に対して提案されてもいる。これらの施設の設計研究には高精度かつ広範な重陽子核データが不可欠である。こうした状況の下、我々は重陽子入射反応用計算コードDEURACSを開発しているところである。本研究では、中性子や質量数4までの軽荷電粒子の放出の二重微分断面積や、核種生成断面積等、入射エネルギー200MeVまでの種々の物理量をDEURACSを用いて解析する。実験値との比較により、DEURACS内の理論モデルの妥当性を検証する。

論文

Status of JENDL

岩本 修; 岩本 信之; 柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢; 湊 太志; 中山 梓介

EPJ Web of Conferences, 239, p.09002_1 - 09002_6, 2020/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:99.47

Recent progress and future plan of the JENDL project are presented. Two special purpose files were released recently. One is the JENDL Photonuclear Data File 2016 (JENDL/PD-2016) and the other one is the JENDL Activation Cross Section File for Nuclear Decommissioning 2017 (JENDL/AD-2017). Regarding the general-purpose file, we are planning to release a next version of JENDL-4.0 opened in 2010, which would be made available by 2022 as JENDL-5. New data evaluation and revision are in progress. The first test version of the JENDL-5 called JENDL-5$$alpha$$1 has been created by updating neutron reaction data for about 100 nuclides.

論文

Evaluation of gamma-ray strength function based on measured gamma-ray pulse-height spectra in time-of-flight neutron capture experiments

岩本 信之; 中村 詔司; 木村 敦; 片渕 竜也*; Rovira, G.*; 原 かおる*; 岩本 修

EPJ Web of Conferences, 239, p.17016_1 - 17016_4, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19

Gamma-ray strength function (GSF) as well as nuclear level density is important ingredients to calculate neutron capture cross sections, since it gives energy-dependent transition strength of gamma-rays from a capture state and directly relates to spectrum of emitted gamma-rays. Therefore, the improvement of GSF is essential to enhance the reliability of neutron capture cross sections. The shape of GSF has been determined by experiments of neutron capture reactions, (p,p') reactions and nuclear resonance fluorescence. In addition, the use of the information of gamma-ray spectrum (i.e., pulse-height (PH) spectrum) measured by time-of-flight experiments is effective to evaluate the GSF. A lot of PH spectra have been measured by the Ge and NaI(Tl) detectors of the ANNRI installed at the Material and Life Science Experimental Facility in J-PARC. However, those spectra have not been actively used to extract the information of GSF so far. In the present study, we measured the PH spectrum of gold by using the NaI(Tl) detectors in ANNRI and used it for the evaluation of GSF. The gamma-ray spectrum for gold was calculated by a nuclear reaction model code CCONE. The obtained gamma-ray spectrum was applied to the Monte Carlo particle transport simulation code PHITS to derive PH spectrum comparable with the measured data. After this evaluation, we obtained GSF, reasonably explained the measured PH spectrum.

論文

HPRL; International cooperation to identify and monitor priority nuclear data needs for nuclear applications

Dupont, E.*; Bossant, M.*; Capote, R.*; Carlson, A. D.*; Danon, Y.*; Fleming, M.*; Ge, Z.*; 原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; et al.

EPJ Web of Conferences, 239, p.15005_1 - 15005_4, 2020/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:95.85

The OECD-NEA High Priority Request List (HPRL) is a point of reference to guide and stimulate the improvement of nuclear data for nuclear energy and other nuclear applications. The HPRL is application-driven and the requests are submitted by nuclear data users or representatives of the user's communities. A panel of international experts reviews and monitors the requests in the framework of an Expert Group mandated by the NEA Nuclear Science Committee Working Party on International Nuclear Data Evaluation Cooperation (WPEC). After approval, individual requests are divided in two priority categories only, whereas a third category now includes groups of generic requests in a well-defined area (e.g., dosimetry, standard). The HPRL is hosted by the NEA in the form of a relational database publicly available on the web. This contribution provides an overview of HPRL entries, status and outlook. Examples of requests successfully completed will be given and new requests will be described with emphasis on updated nuclear data needs in the fields of nuclear energy, neutron standards, dosimetry, and medical applications.

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