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報告書

確率論的幾何形状モデルの軽水体系への適用について

森 貴正; 小嶋 健介*; 須山 賢也

JAEA-Research 2018-010, 57 Pages, 2019/02

JAEA-Research-2018-010.pdf:6.25MB

MVP/GMVPの確率論的幾何形状モデル(STGM)を軽水体系に適用した場合の特性を評価するために、連続エネルギーモンテカルロコードMVPを用いて、無限体系におけるパラメトリック・スタディと単純有限体系における使用済み燃料直接処分の臨界安全解析を実施した。その結果、STGMはUO$$_{2}$$燃料球の充填率(6.5%$$sim$$63.3%)によらず、燃料球径が大きくなると熱中性子利用率を過大評価し、その結果、無限増倍率を過大評価することが分かった。この結果は、使用する最近接球分布(NND、モンテカルロ法3次元剛体球空間分布計算コードMCRDFよるNNDと統計的一様分布に基づくNND解析式)には依存しない。STGMによる過大評価は、中性子パスの始点によって異なる分布の平均であるNNDを用いて燃料球を確率論的に配置するために個々の中性子の状況(燃料球分布の粗密と軽水領域の大きさ)が考慮されず、軽水の塊中での散乱が継続する効果を取り入れることができないことに起因すると推定された。

論文

Analytical study on biaxial strength of structural ceramics under tension-compression condition

塙 悟史; 石原 正博; 本橋 嘉信*

Key Engineering Materials, 297-300, p.40 - 46, 2005/11

セラミックス構造材料における健全性確保の観点から、適切な破壊強度予測モデルの検討が重要である。特に黒鉛材料は、強度が結晶粒径や気孔径及びその分布等の微細構造に左右されることが知られていることから、本研究では強度と材料の微細構造の相関を取り扱うことが可能である微視破壊モデルを用いて、引張-圧縮二軸応力下に適用可能な多軸破壊モデルを提案した。また提案モデルを検証するために、実測値された多軸強度データとの比較を行った。その結果、提案モデルによる予測値は実測値に対して平均強度のみならず強度分布も良い予測を与えることが明らかとなった。さらに、提案モデルにより多軸応力下における材料異方性の影響を解析的に検討し、異方性と強度のばらつきの関係について言及した。

論文

JENDL photonuclear data file

岸田 則生*; 村田 徹*; 浅見 哲夫*; 小迫 和明*; 真木 紘一*; 原田 秀郎*; Lee, Y.*; Chang, J.*; 千葉 敏; 深堀 智生

AIP Conference Proceedings 769, p.199 - 202, 2005/05

https://doi.org/10.1063/1.1944989

光核反応に対する核データは、高エネルギー電子加速器の遮蔽設計及び高エネルギー$$gamma$$線治療の分野に必要である。JENDL光核反応データファイルは、シグマ委員会の光核反応データ評価ワーキンググループによって整備された。われわれは多くの文献サーベイから、評価に必要な十分な実験データが圧倒的に不足しているので、光核反応データファイルを実験データのみから作成するのは困難であるという結論を得た。したがって、評価は統計模型核反応モデルの助けを借りて実施した。JENDL光核反応データファイルに格納される断面積データ等の物理量は、光吸収断面積,中性子,陽子,重陽子,三重陽子,$$^{3}$$He粒子,$$alpha$$粒子の収量及び二重微分断面積,同位体生成断面積である。アクチノイド核種に対しては、これに光核分裂断面積を加える。格納される$$^{2}$$Hから$$^{237}$$Npまでの68核種に対する最大光子入射エネルギーは140MeVである。

論文

多軸引張応力下におけるぜい性破壊モデルの検討

塙 悟史; 石原 正博; 本橋 嘉信*

材料, 54(2), p.201 - 206, 2005/02

https://doi.org/10.2472/jsms.54.201

セラミックス構造材の強度評価の観点から、構造物の応力状態である多軸応力場の破壊挙動を的確に予測することは、構造物の信頼性を高めるうえで重要である。セラミックスである黒鉛材料は、結晶粒径や材料中に存在する気孔サイズ及び気孔率等の微細構造により強度が左右されることが知られているが、多軸応力状態における強度と微細構造の相関について言及された研究はない。そこで本研究では、黒鉛材料を対象に材料の結晶粒径や気孔サイズの微細構造を考慮した、多軸引張応力下における破壊モデルを提案するとともに、提案したモデルを検証するために実測値との比較を行った。なお、提案モデルの検証には、二種類の黒鉛材料(IG-110黒鉛,PGX黒鉛)の実測値を用いた。提案モデルによる予測値と実測値を比較した結果、予測値は実測値に対して平均強度のみならず強度分布もよく一致し、またそれらはWeibull分布に比較的よくあてはまることが明らかとなった。さらに、提案モデルを用いた解析的検討により、強度の多軸応力状態における低下挙動は材料の微細構造や体積に依存しないことが予測された。

報告書

Nuclear data evaluation for $$^{237}$$Np, $$^{241}$$Am, $$^{242g}$$Am and $$^{242m}$$Am irradiated by neutrons and protons at energies up to 250 MeV

Konobeyev, A. Y.; 深堀 智生; 岩本 修

JAERI-Research 2002-032, 36 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-032.pdf:1.33MB

$$^{237}$$Np,$$^{241}$$Am,$$^{242g}$$Am,$$^{242m}$$Amに対する核データの評価を行った。中性子データは20から250MeVのエネルギー領域で評価し、20MeVでJENDL-3.3とつなげた。陽子データの評価は1から250MeVの範囲で行った。チャンネル結合光学モデルを用いて、弾性,非弾性散乱断面積の角度分布及び透過係数を求めた。前平衡過程の励起子モデルとHauser-Feshbachの統計モデルを使用し、励起原子核からの中性子及び荷電粒子の放出を求めた。本評価は250MeVまでの$$^{237}$$Np及びアメリシウム同位体に対する評価済ファイル作成として、初めてのものである。

報告書

Nuclear data evaluation for $$^{238}$$Pu, $$^{239}$$Pu, $$^{240}$$Pu, $$^{241}$$Pu and $$^{242}$$Pu irradiated by neutrons and protons at the energies up to 250 MeV

Konobeyev, A. Y.; 深堀 智生; 岩本 修

JAERI-Research 2002-029, 48 Pages, 2002/12

JAERI-Research-2002-029.pdf:1.53MB

質量数238から242までのプルトニウム同位体に対する核データの評価を行った。中性子データは20から250MeVまで評価を行い、20MeVでJENDL-3.3とつなげた。陽子データの評価は1から250MeVまで行った。チャンネル結合光学モデルを用い、弾性散乱,非弾性散乱の角度分布及び透過係数を求めた。前平衡過程の励起子モデルとHauser-Feshbachの統計モデルにより、励起原子核からの中性子及び荷電粒子の放出を求めた。本評価は250MeVまでのプルトニウム同位体に対する評価済ファイル作成として、初めてのものである。

報告書

Evaluation of neutron-induced reactions on $$^{236}$$Pu for JENDL-3.3

岩本 修; 中川 庸雄

JAERI-Research 2002-013, 18 Pages, 2002/07

JAERI-Research-2002-013.pdf:0.7MB

10eVから20MeVの入射中性子に対する$$^{236}$$Puの断面積と放出中性子の角度分布及びエネルギー分布を統計模型とチャンネル結合光学模型を用いて評価した。計算結果はENDF-6フォーマットに編集し評価済核データライブラリJENDL-3.3に格納した。10eVから30keVを非分離共鳴領域とし、断面積を再現する平均の共鳴パラメータを求めた。核分裂中性子のエネルギー分布を与えるMaxwell温度を計算した断面積を用いて系統式から推定した。

論文

Monte Carlo analysis of HTTR with the MVP statistical geometry model

森 貴正; 奥村 啓介; 長家 康展; 安藤 弘栄

Transactions of the American Nuclear Society, 83, p.283 - 284, 2000/00

燃料コンパクト中の被膜粒子燃料による非均質性がHTTRの核特性に与える影響を、連続エネルギーモンテカルロコードMVPの確率論的幾何形状モデルを用いた評価した。本モデルで必要となる最近接セル分布(NND)として計算コストの高いモンテカルロ充填模擬法コードMCRDFによる高精度NNDと理論的近似式NNDの両者を用いて評価した結果、30燃料カラム全装荷のコールド炉心において、その非均質効果は約1%$$delta$$k/kk'であった。また、代表的なHTTR燃料ロッドセルを対象とした燃焼解析の結果、非均質性に起因する増倍係数の差異($$delta$$k)は、HTTRの最大取り出し燃焼度である33GWd/tまではほぼ一定であることがわかった。

論文

Evaluation of neutron- and proton-induced nuclear data on $$^{27}$$Al up to 2GeV

Y.-O.Lee*; J.Chang*; 深堀 智生; 千葉 敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 36(12), p.1125 - 1134, 1999/12

https://doi.org/10.3327/jnst.36.1125
 被引用回数：10 パーセンタイル：60.71(Nuclear Science & Technology)

$$^{27}$$Alに対する2GeVまでの中性子及び陽子入射核データの評価を行った。分散関係及びDirac現象論的効果を取り入れた現象論的非相対論光学ポテンシャルパラメータの最適なセットが、20-250MeVの中性子及びしきい値250MeVの陽子エネルギーに対して得られた。光学模型を用いて導出した中性子及び陽子の透過係数は、軽い放出粒子及び$$gamma$$線のエネルギー-角度相関スペクトルの計算を行うため、GNASHコードシステムの入力データとして使用された。250MeV-2GeVの入射エネルギー範囲に関しては、全断面積、反応断面積及び弾性散乱断面積は、最新の系統式を用いたフィッティングにより評価した。放出核子及びパイ中間子スペクトルは、統計崩壊を考慮した量子分子動力学法(QMD+SDM)により推定した。

論文

Evaluation of photonuclear reaction data on tantalum-181 up to 140 MeV

Y.Lee*; 深堀 智生; J.Chang*

Journal of Nuclear Science and Technology, 35(10), p.685 - 691, 1998/10

https://doi.org/10.3327/jnst.35.685

Ta-181の光核反応断面積を$$pi$$中性子生成しきい値の140MeV以下のエネルギー領域で評価した。Saclay及びLivermoreで測定された($$gamma$$,n)及び($$gamma$$,2n)を再解析し、参照データとして再構成した。40MeV以下の光吸収断面積は二重極巨大共鳴モデルを用いて評価した。結果的に得られたこのエネルギー領域における光中性子断面積のモデル計算及び再構成されたデータの整合性によって、Ta-181の巨大共鳴から崩壊する中性子生成量は統計模型によって良く説明できることが分かった。40-140MeVのエネルギー領域では、擬似重陽子モデルを用いて光吸収断面積を評価し、実験値と比較した。中性子、陽子、2・3重陽子、He-3原子核、$$alpha$$粒子に関する粒子崩壊過程は前平衝及び統計模型コードALICE-Fを用いて評価された。

報告書

Neutron data evaluation of $$^{238}$$U

V.M.Maslov*; Y.V.Porodzinskij*; 長谷川 明; 柴田 恵一

JAERI-Research 98-040, 64 Pages, 1998/08

JAERI-Research-98-040.pdf:2.45MB

$$^{238}$$Uの中性子核データの評価を共鳴領域より上のエネルギー範囲で行った。評価には、Hauser-Feshbach-Moldauer理論、チャンネル結合模型及び二山核分裂障壁模型等による理論計算が用いられた。非弾性散乱の直接過程成分の計算には、soft-rotator及びrigid-rotator模型が用いられている。全断面積、弾性・非弾性散乱断面積、中性子捕獲断面積、(n,2n),(n,3n),(n,4n)反応断面積、核分裂断面積及び放出中性子スペクトルの評価値が得られた。

報告書

Systematic study of neutron induced reactions of the actinide nuclei

V.M.Maslov*; 菊池 康之

JAERI-Research 96-030, 68 Pages, 1996/06

JAERI-Research-96-030.pdf:2.21MB

アクチニド核の10keV~20MeVの中性子核反応の計算に統計模型を用いた。主要アクチニドの利用可能な実験値は、マイナーアクチニド核種の矛盾ない評価の理論的ツールの開発に活用した。(n,nf)反応閾値以下での評価手法はHauser-Feshbach理論、準位密度の現象論的模型、ガンマ線放出の巨大共鳴模型、結合チャネル光学模型に基づいた。平衡状態及び核分裂の鞍部点における準位密度に対して、対効果、集団運動効果、殻効果を考慮した。準位密度の集団運動効果を入れることは、内側鞍部点の変形の非対称性に基づく核分裂障壁パラメータの値に大きな影響を与える。(n,nf)反応閾値以上の核分裂断面積を矛盾なくフィットするには殻効果を減じなければならないことが判明した。捕獲断面積は(n,$$gamma$$n')、(n,$$gamma$$f)反応を考慮して計算された。

論文

Continuous energy Monte Carlo calculations of randomly distributed spherical fuels in high-temperature gas-cooled reactors based on a statistical geometry model

村田 勲; 森 貴正; 中川 正幸

Nuclear Science and Engineering, 123, p.96 - 109, 1996/00

https://doi.org/10.13182/NSE96-A24215
 被引用回数：37 パーセンタイル：93(Nuclear Science & Technology)

従来の連続エネルギーモンテカルロ法では、ペブルベッド型高温ガス炉のように多数の燃料球が不規則に分散する体系を取り扱うことは困難であった。そこで、粒子の飛行軌跡に沿った燃料球の存在確率分布(NND)を用いて確率的に球状燃料体の位置をサンプルするという方法を考案し、これを従来コードに組み込んだ。NDD分布は、モンテカルロ剛体球充填模擬コードを新しく開発し評価し、燃料球が分散する燃料コンパクトの断面写真とX線回折実験から得られた存在分布との比較により、その妥当性を確認した。更に、本手法の妥当性は、高温ガス炉臨界実験の結果を解析することにより確認した。以上のことから、本手法は、不規則に多数の燃料球が分散する体系を、連続エネルギーモンテカルロ法の優位性を損なうことなく取り扱える新しい手法であると言える。

論文

Statistical model calculations of the $$^{232}$$U fission cross section

V.M.Maslov*; 菊池 康之

Nuclear Science and Engineering, 124(3), p.492 - 497, 1996/00

https://doi.org/10.13182/NSE96-A17927
 被引用回数：7 パーセンタイル：54.42(Nuclear Science & Technology)

$$^{232}$$Uの核分裂断面積を、3keV~7.4MeVにわたり、統計模型で計算した。1MeV以下の断面積で閾値がない$$^{232}$$Uの特徴は、核分裂の二山障壁模型で説明できた。$$^{232}$$Uの場合には、殻模型の補正により内側障壁が外側障壁により1MeV位低くなるからである。

論文

Prescission and postscission charged particle emissions from the $$^{19}$$F+$$^{159}$$Tb reaction

池添 博; 永目 諭一郎; 西中 一郎*; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 濱田 真悟; 鹿園 直基; 岩本 昭; 大槻 勉*

Physical Review C, 49(2), p.968 - 976, 1994/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.49.968
 被引用回数：24 パーセンタイル：79.73(Physics, Nuclear)

$$^{19}$$F+$$^{159}$$Tb反応における核分裂過程から放出される核分裂前後の陽子と$$alpha$$粒子の数を測定した結果、複合核$$^{178}$$Wが核分裂の過程でサドル変形する時間スケールは約0.5$$times$$10$$^{-20}$$秒であり、サドルから分離点に至るまでに要する時間は約1$$times$$10$$^{-19}$$秒である事がわかった。これは、核物質の粘性が高い事を意味しているが、さらにサドル点から分離点の距離の短い原子核である$$^{178}$$Wと、この距離の長い$$^{236}$$Cmのような原子核をくらべてもサドルから分離点に至る時間に顕著な差は見られなかった。

論文

Charged particle multiplicities in heavy-ion-induced fission

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 西中 一郎*; B.J.Qi*; H.J.Kim*; 岩本 昭; et al.

Physical Review C, 46(5), p.1922 - 1933, 1992/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.46.1922
 被引用回数：43 パーセンタイル：89.14(Physics, Nuclear)

Pre-scissionとPost-scission陽子・$$alpha$$粒子多重度を$$^{16}$$O+$$^{197}$$Au,$$^{19}$$F+$$^{181}$$Ta,$$^{197}$$Au,$$^{208}$$Pbそれに$$^{28}$$Si+$$^{197}$$Au,$$^{208}$$Pb反応の核分裂過程に対して測定した。$$alpha$$粒子と核分裂片間の角度相関実験の結果は、pre-scission$$alpha$$粒子は主に球形複合核から放出されている事を示している。又Pre-scission陽子と$$alpha$$粒子の多重度は、統計モデル計算結果と矛盾せず、核分裂過程の時間スケールに関して、pre-scission中性子多重度データ結果からの推論と合わせると、分裂過程でサドル-シッション間に予想以上、時間がかかっているという結論になった。

報告書

Program CASTHY: Statistical model calculation for neutron cross sections and gamma ray spectrum

五十嵐 信一*; 深堀 智生

JAERI 1321, 80 Pages, 1991/03

JAERI-1321.pdf:2.14MB

本プログラムCASTHYは核データ評価用として作られた計算コードで、光学模型を用いて中性子入射の全断面積、形状弾性散乱断面積、複合核形成断面積を、また、統計模型を用いて複合核弾性散乱断面積、非弾性散乱断面積及び捕獲断面積を計算する。これら以外の、例えば(n,2n)、(n,p)、(n,f)などの反応の断面積は競争過程のデータとしてそれらの和が入力データで与えられる。このプログラムはまたガンマ線のスペクトルの計算も行うが、必要な場合には、一次遷移の分岐比が特別に扱われる。このプログラムは、初め核分裂生成物(FP)核種の核データ評価のために作られ、JENDL-1のFPデータの計算に用いられた。その後、JENDL-2、JENDL-3の核データ評価にも使えるように拡張されてきたが、JENDLの作業期間中には必要に応じていくつかの改訂版が作られ、それぞれ独立に使われてきた。このレポートでは、それらを整理し、本版としてまとめ、その使用法を示す。

論文

Pre-scission $$^{1}$$H and $$^{4}$$He emissions in $$^{16}$$O + $$^{197}$$Au reaction

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 岩本 昭; 大槻 勤*

Physical Review C, 42(4), p.1187 - 1190, 1990/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.42.R1187
 被引用回数：16 パーセンタイル：61.45(Physics, Nuclear)

$$^{16}$$O+$$^{197}$$Au反応で複合核が核分裂する以前に複合核より放出される陽子と$$^{4}$$He粒子を、核分裂片との同時計測により測定した。陽子と$$^{4}$$He粒子のエネルギースペクトルにより、それら放出粒子の放出障壁が測定された。その結果、放出障壁は、逆過程である融合障壁にくらべ$$^{4}$$He粒子で2MeV、陽子で1MeV下がっていた。これは熱い原子核からの粒子放出メカニズムが、その逆過程の融合過程ではシミュレートできない事を示している。又、放出された粒子の多重度を、入射エネルギーの関数として測定した。統計モデルに基づく計算と比較する事によって、放出メカニズムを議論した。

論文

Pre-scission $$^{4}$$He multiplicity in the $$^{19}$$F + $$^{197}$$Au reaction

池添 博; 鹿園 直基; 永目 諭一郎; 杉山 康治; 冨田 芳明; 井出野 一実; 岩本 昭; 大槻 勉*

Physical Review C, 42(1), p.342 - 353, 1990/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.42.342
 被引用回数：34 パーセンタイル：85.86(Physics, Nuclear)

$$^{19}$$F+$$^{197}$$Au反応において、プリシッション$$^{4}$$Heとポストシッション$$^{4}$$Heの多重度を励起エネルギー43から90MeVの範囲で、核分裂片との同時計測により測定した。後方で測定された$$^{4}$$Heは複合核と、核分裂片から蒸発している事が判明した。エネルギースペクトルの中心値は、球形の複合核から蒸発した場合にくらべ2MeV程低エネルギー側にシフトしていた。測定されたプリフィッション$$^{4}$$He多重度を、核分裂の遅れた開始の効果を取り入れた統計モデル計算と比較した。その結果、この多重度は、もし2MeVだけ下げた$$^{4}$$Heに対する蒸気障壁を使うならば、核分裂の遅れた開始を考慮しなくとも統計モデル計算で再現できた。このことは、中性子放出の場合とは異なって$$^{4}$$Heの場合、崩壊巾に時間依存性があり、しかも核分裂と同じようなタイムスケールで変化する事を暗示している。

論文

Coincidence measurements of light particles and evaporation residues in the $$^{16}$$O + $$^{27}$$Al fusion reaction

池添 博; 鹿園 直基; 冨田 芳明; 杉山 康治; 井出野 一実

Nuclear Physics A, 462, p.150 - 162, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0375-9474(87)90383-6
 被引用回数：11 パーセンタイル：55.9(Physics, Nuclear)

$$^{16}$$O + $$^{27}$$Al(E($$^{16}$$O)=150MeV)融合反応で放出される軽粒子(陽子と$$alpha$$粒子)と残留原子核との同時計測を行なって、不完全融合反応を調べた。その結果、$$alpha$$粒子が前方方向に放出されることによって不完全融合反応がおきることが明らかになった。$$alpha$$粒子の角度分布の測定から、約20%の不完全融合成分があることがわかった。同時計測された陽子にも前方成分が見出されたが、その割合は、$$alpha$$粒子の前方成分に比べ小さいことがわかった。

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