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論文

Comparison of Bonner Sphere responses calculated by different Monte Carlo codes at energies between 1 MeV and 1 GeV; Potential impact on neutron dosimetry at energies higher than 20 MeV

R$"u$hm, W.*; Mares, V.*; Pioch, C.*; Agosteo, S.*; 遠藤 章; Ferrarini, M.*; Rakhno, I.*; Rollet, S.*; 佐藤 大樹; Vincke, H.*

Radiation Measurements, 67, p.24 - 34, 2014/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:25.28(Nuclear Science & Technology)

広範な中性子のエネルギー測定に、減速材付き$${^3}$$He比例計数管(ボナー球)が利用されている。ボナー球の測定結果から中性子のエネルギースペクトルを導出する場合、放射線輸送計算コードで計算される応答関数が用いられる。そのため、放射線輸送計算コードのシミュレーションの精度がボナー球による中性子エネルギー測定の不確定性を決めることとなる。欧州線量評価委員会(EURADOS)は、世界的に普及している放射線輸送計算コードであるMCNP, MCNPX, FLUKA, MARS, GEANT4及び原子力機構が中心に開発を進めているPHITSで応答関数を計算し、その相互比較により、各コードで採用している核反応模型の違い等がもたらす不確定性の度合いを系統的に解析するプロジェクトを実施した。相互比較の参加者はEURADOSの示す計算条件に従い、ボナー球の検出部の中性子フルエンスを計算し、EURADOSは各コードによる結果を取りまとめ応答関数を導出した。その結果、異なる計算コード及び核反応模型の使用がもたらす不確定性は小さく、応答関数計算で20%程度、周辺線量当量の評価で10%程度の差になることが分かった。このことから、既存の測定の信頼性が確認されたとともに、今後の測定における不確定性の類推が可能となった。

論文

Characterization of quasi-monoenergetic neutron source using 137, 200, 246 and 389 MeV $$^{7}$$Li(p,n) reactions

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 佐藤 大樹; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; Pioch, C.*; Mares, V.*; 嶋 達志*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.657 - 660, 2014/04

100MeVを超える高エネルギー準単色中性子照射場を開発するために、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、137, 200, 246, 389MeVの$$^{7}$$Li(p,n)反応から生成する、0$$^{circ}$$から30$$^{circ}$$の間の7角度における中性子エネルギースペクトルを、有機液体シンチレータNE213と飛行時間法を用いて測定した。0$$^{circ}$$における中性子エネルギースペクトルは、単色成分と連続成分からなり、全体成分に対する単色成分の比率は0.4$$sim$$0.5であった。また、角度が大きくなるにつれて、連続成分のスペクトル形状が大きく変化することがわかった。さらに、この照射場を利用し、放射線モニタの校正を行うにあたっては、連続成分の寄与を小さくするために、0$$^{circ}$$と約22$$^{circ}$$に放射線モニタを設置し、その応答の差をとる手法が最も良いことがわかった。

論文

Measurement of neutron energy spectra behind shields for quasi-monoenergetic neutrons generated by 246-MeV and 389-MeV protons using a Bonner sphere spectrometer

松本 哲郎*; 増田 明彦*; 西山 潤*; 原野 英樹*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 八島 浩*; 中根 佳弘; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.332 - 336, 2014/04

高エネルギー加速器施設における合理的な遮へい設計のためには、広い中性子エネルギー領域に渡った遮へい体透過後の中性子スペクトルに関する知見が必要がある。本研究では、減速型中性子検出器であるボナー球スペクトロメータ(BSS)を用いて、コンクリート及び鉄遮へい体を透過した中性子のエネルギースペクトルを数100MeVから熱領域まで測定した。測定では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した246MeV及び389MeV準単色中性子ビームを、厚さ10cmから100cmの鉄、及び25cmから300cmのコンクリートに入射し、その後方で中性子を検出した。本研究で使用したBSSは、熱中性子に感度がある$$^{3}$$He比例計数菅及び直径3から9.5インチのポリエチレン減速材に加え、高エネルギー中性子にも感度を持たせるため鉛と銅からなる減速層を追加している。中性子エネルギーは、アンフォールディング法に基づくMAXEDコードにより導出した。アンフォールディングの際の初期スペクトルには、有機シンチレータで測定したデータを採用した。これにより、核破砕反応による高エネルギー中性子成分から熱平衡ピークまでを含む幅広い中性子スペクトルを決定することができた。

論文

Response measurement of a Bonner sphere spectrometer for high-energy neutrons

増田 明彦*; 松本 哲郎*; 原野 英樹*; 西山 潤*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 中村 尚司*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 59(1), p.161 - 166, 2012/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:22.62(Engineering, Electrical & Electronic)

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、$$^{7}$$Li(p,n)反応によって得られる245MeV及び388MeVの準単色中性子を用いて、ボナー球スペクトロメータの高エネルギー中性子に対する応答測定を行った。使用したボナー球スペクトロメータは、ポリエチレン,鉛,銅の6種類の減速材の組合せと球形$$^{3}$$He比例計数管で構成されている。高エネルギー中性子に対する応答は、準単色場の低エネルギー成分の影響を差し引いて求められる。その解析手法と解析結果、モンテカルロシミュレーション計算コードによる応答関数の検証について発表する。

論文

Characterisation of quadi-monoenergetic neutron energy spectra using $$^{7}$$Li(p,n) reactions at 246-389 MeV

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 糸賀 俊朗*; 佐藤 達彦; 中根 佳弘; 中島 宏; 坂本 幸夫; et al.

Proceedings of 10th Meeting of the Task Force on Shielding Aspects of Accelerators, Targets and Irradiation Facilities (SATIF-10), p.53 - 61, 2011/03

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、1cm厚さのリチウムターゲットへの陽子照射で得られる138, 243, 387MeVの準単色中性子を用いて、10cmから100cm厚さの鉄及び25cmから200cm厚さのコンクリートの遮蔽体に対して遮蔽実験を行い、透過後の中性子エネルギースペクトルを測定した。スペクトル測定には、直径及び厚さがともに12.7cm及び25.4cmの2種類の液体有機シンチレータNE213とボナーボール中性子スペクトルメータを用いた。また、NE213の応答関数と検出効率も測定した。ピーク部の中性子スペクトルの導出には飛行時間法(TOF)を用い、連続部の中性子スペクトルの導出にはアンフォールディング法を適用した。さらに、中性子源の0度から30度方向の中性子エネルギースペクトルもTOF法で測定した。138MeVの準単色中性子入射における遮蔽体透過後の中性子エネルギースペクトルの実験値は、PHITSによる計算結果をよく再現した。

論文

Quasi-monoenergetic neutron energy spectra for 246 and 389 MeV $$^{7}$$Li(p,n) reactions at angles from 0$$^{circ}$$ to 30$$^{circ}$$

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 糸賀 俊朗*; 佐藤 達彦; 中根 佳弘; 中島 宏; 坂本 幸夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 629(1), p.43 - 49, 2011/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:9.27(Instruments & Instrumentation)

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、陽子エネルギー246MeV及び389MeVの$$^{7}$$Li(p,n)反応を用いた準単色中性子の2MeV以上のエネルギースペクトルを飛行時間法により測定・評価した。検出器には円柱型で直径及び厚さがそれぞれ5.08, 12.7, 25.4cmの3種類の液体有機シンチレータNE213を用いた。測定角度は0度から30度までの7角度である。中性子スペクトルは高エネルギーの準単色中性子ピーク部と低エネルギーまでの連続部からなり、角度ごとのピーク部と連続部の系統性をそれぞれ調べた。ピーク部の中性子強度の角度分布は、Taddeucciの経験式とよく一致し、ピーク部と連続部の中性子フラックスの絶対量はほぼ同じであった。この準単色中性子場を用いた、高エネルギー中性子モニターのDARWINやWendi等のピーク部に対する応答を測定するには、20度付近に設置したおもに連続部からなる中性子モニターの応答を差し引くことで、ピーク部の応答関数導出の補正を行う必要があることを提案した。

口頭

Neutron spectra and dose measurement in quasi-mono-energetic high-energy neutron fields

Mares, V.*; Pioch, C.*; R$"u$hm, W.*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; 八島 浩*; et al.

no journal, , 

246及び389MeVの$$^{7}$$Li(p,n)反応を用いた、高エネルギー準単色中性子照射場における中性子線量測定の妥当性を検証するために、拡張版ボナー球スペクトロメータ(BSS),WENDI-IIレムモニタ,DARWIN,拡張版富士レムカウンタ、及び液体有機シンチレータNE213による飛行時間法(TOF)をそれぞれ用いて、中性子スペクトルと線量を測定した。BSSとTOFにより得られた中性子スペクトルを、フルエンス-線量換算係数を用いて中性子周辺線量当量H*(10)に換算し、さまざまなモニタを用いて直接測定したH*(10)と比較を行った。その結果、すべての中性子周辺線量当量がほぼ同じ値であることがわかり、すべてのモニタの測定値が妥当であることがわかった。

口頭

Calibration of a bonner sphere spectrometer in quasi-mono-energetic high-energy neutron fields

Pioch, C.*; Mares, V.*; R$"u$hm, W.*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 民井 淳*; 嶋 達志*; 畑中 吉治*; 中村 尚司*

no journal, , 

$$^{3}$$He比例計数管を用いたボナー球スペクトロメータ(BSS)は、meVからGeVの広いエネルギー範囲の中性子フルエンスを測定できる中性子検出器である。20MeV以上の中性子に対するBSSの応答関数は、核内カスケードモデルによるモンテカルロ計算を用いて決定されるが、モデルによって応答関数が2倍程度異なる。本研究では、高エネルギー中性子に対する応答関数の精度を検証するために、大阪大学核物理研究センターにおいて、$$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be反応を用いた244MeVと387MeVの準単色中性子を用いてBSSの応答関数の測定を行った。MSANDコードを用いたアンフォールディング法と、モンテカルロ粒子輸送計算コードGeant4を用いて計算された応答関数を用いて、熱から準単色エネルギーのエネルギー範囲で中性子スペクトルを導出した。また、測定によるBSSの応答値と、Geant4による応答値との比較を行ったところ、実験と計算の応答値は非常によく一致し、Geant4がBSSの応答関数計算に活用できることが明らかとなった。

口頭

Bonner spheres calibration in quasi-mono-energetic high-energy neutron sources

Mares, V.*; Pioch, C.*; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 畑中 吉治*; 岩瀬 広*; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; R$"u$hm, W.*; 嶋 達志*; et al.

no journal, , 

異なる大きさの$$^{3}$$He比例計数管付属ボナー球(BS)の校正測定を大阪大学核物理研究センターの準単色中性子場で行った。$$^{7}$$Li(p,n)$$^{7}$$Be反応により生成する134及び197MeVのピークエネルギーを持つ中性子を利用した。場の2MeV以上の中性子スペクトルは、液体シンチレーション検出器(NE213)を用いた飛行時間法(TOF)により実測した。BSの実測に基づく中性子スペクトルは、中性子アンフォールディングコードMSANDBを用いて、ピークエネルギーから熱エネルギーの範囲において求めた。モンテカルロコードGEANT4とMCNP/LAHETを用いて、さまざまな大きさのBSに対する応答関数を計算した。BSの校正において、アンフォールディングされたフルエンス率と計算による応答関数を用いて、10MeV未満の中性子の寄与を補正した。測定による中性子の計数率を、TOFによるスペクトルと計算による応答関数を用いて導出された計数率と比較したところ、実験誤差の範囲内でよく一致することがわかった。

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