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口頭

Calculations of damage energy spectra of nuclear reaction products and plan for displacement damage cross section measurements using 120 GeV protons at FNAL

岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 吉田 誠*; 岩元 大樹; 明午 伸一郎; 米原 克也*; Spina, T.*; Hurh, P.*

no journal, , 

高エネルギー陽子照射下の構造材の欠陥生成の解明において、核反応生成物による材料中の損傷エネルギースペクトルが重要となる。しかし、広い陽子エネルギー範囲にわたって、損傷エネルギースペクトルは明らかになっていない。本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、10MeVから120GeVの陽子照射によるタングステン中の全核反応生成物による損傷エネルギースペクトルを計算した。その結果、核反応生成物のタングステンによる損傷エネルギースペクトルは核的弾性及び非弾性散乱の二つの成分からなり、平均損傷エネルギーは30-80keVであった。一方、その他の核反応生成物によるスペクトルは非弾性散乱成分からなり、平均損傷エネルギーは550-900keVであった。全ての核反応生成物の損傷エネルギーと生成数を考慮した結果、陽子エネルギー400MeV-1GeVにおいて、はじき出し断面積は陽子エネルギーが増えるにつれて増加するが、1GeV以上では概ね同じであり、実験値と同じ傾向を示すことがわかった。他に、これまでの成果を踏まえた計画中のプロジェクトとして、フェルミ国立加速器研究所における120GeV陽子を用いたはじき出し断面積の測定を紹介する。

口頭

Measurement of displacement cross section in J-PARC for proton kinetic energy range from 0.4 GeV to 30 GeV

明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 洋介; 岩元 大樹; 長谷川 勝一; 前川 藤夫; 吉田 誠*; 石田 卓*; 牧村 俊助*; 中本 建志*

no journal, , 

加速器駆動型核変換システム(ADS)では、加速器の真空領域と標的領域の隔壁となるビーム入射窓の開発が重要となる。ビーム窓の損傷評価には、原子当たりの弾き出し数(DPA)が用いられるが、DPAの導出に用いられる弾き出し断面積の実験データは20MeV以上のエネルギー領域の陽子に対しほとんどないため、0.4$$sim$$30GeV陽子における弾き出し断面積の測定を開始した。弾き出し断面積は、損傷を維持するため極低温に冷却された試料の陽子入射に伴う抵抗率変化を陽子フルエンスとフランケル対当たりの抵抗率変化で除することにより導出できる。実験はJ-PARCセンターの3GeV陽子シンクロトロン施設と30GeV陽子シンクロトロン施設で行い、試料にはアルミ、銅を用いた。実験で得られた断面積と一般的に弾き出し断面積の計算に使用されるNRTモデルの計算との比較の結果、NRTモデルの計算は実験を約3倍過大評価することが判明した。

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