New remarks on KERMA factors and DPA cross section data in ACE files

今野 力; 佐藤 聡; 太田 雅之; 権 セロム; 落合 謙太郎

Fusion Engineering and Design, 109-111(Part B), p.1649 - 1652, 2016/11

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.10.038

今回、最新の核データJENDL-4.0, ENDF/B-VII.1, JEFF-3.2, FENDL-3.0の公式のACEファイルにあるKERMA係数, DPA断面積を詳細に調べたところ、以下の問題点を見つけた。(1)核データの誤りやNJOYコードのバグにより、低エネギー中性子でエネルギーが小さくなるにつれてKERMA係数, DPA断面積が大きくならない。(2)低エネルギー領域で非常に大きなヘリウム生成断面積により非常に大きなKERMA係数, DPA断面積になる。(3)NJOYコードはFile12-15ではなくFile6に捕獲反応の線データが入っていると正しく処理できないようである。(4)運動学的手法のKERMA係数は、2次粒子の詳細なデータがないと正しくない。本研究をもとにこれらの問題を解決すべきである。

JENDL PKA/KERMA file for IFMIF project

深堀 智生; 千葉 敏; 柴田 恵一; 池田 裕二郎; 有賀 武夫; 渡辺 幸信*; 村田 徹*; 山野 直樹*; 川合 將義*

Reactor Dosimetry: Radiation Metrology and Assessment (ASTM STP 1398), p.591 - 598, 2001/00

原研核データセンターではシグマ委員会の協力の下、International Fusion Material Irradiation Facility (IFMIF)における照射損傷推定の基礎データであるJENDL PKA/KERMA Fileを整備している。同ファイルには、29元素78核種の一次反跳原子(PKA)スペクトル、KERMA因子、はじき出し断面積(DPA)を10eVから50MeVのエネルギー範囲で格納予定である。中重核に関しては、上記物理量を評価済核データファイルから実行単一粒子放出近似(ESPEA)を用いて計算するために、処理コードシステムESPERANTが開発された。軽核に関しては、PKAスペクトルはSCINFUL/DDXやEXIFONコードを用いて、中性子核データと同時に推定された。本報告では、ESPEAによる処理法の信頼性の検証及びJENDL PKA/KERMA Fileの現状に関して報告する。

Nuclear heating measurements for SS-316, copper, graphite, tungsten, chromium, beryllium in a copper centered assembly bombarded with 14 MeV neutrons and analysis

池田 裕二郎; 前川 藤夫; 春日井 好己; 宇野 喜智; A.Kumar*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*; 今野 力; 和田 政行*

Fusion Engineering and Design, 42, p.289 - 297, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(97)00187-7

本研究は、核発熱測定技術の開発によりITER構造材のD-T中性子に対する核発熱実験データを取得し、ITER設計に用いる計算手法及び核データの妥当性を検証することを目的とする。試験した材料はSS-316、銅、黒鉛、タングステン、クロム、ベリリウムで、全核発熱をマイクロカロリメータで、線発熱をTLDで測定した。解析は、計算コードMCNP-4A、KERMAを含む核データとしてJENDL-3.2及びFENDL-1を用いた。実験と計算の比較から次のことが示された。(1)銅、黒鉛、SS-316、クロム、ジルコンは計算と実験は10%以内で一致、(2)ベリリウムは、JENDL、FENDLともに発熱が大きく過少評価、全核発熱についてはJENDLが25%の過少評価、(3)タングステンでは、両ライブラリーとも、全核発熱、発熱両方で30%の過大評価が示された。ベリリウム、タングステンの核データ、特にKERMAの見直しが必要である。

Fusion dosimetry based on nuclear heating measurement with microcalorimeters

池田 裕二郎; A.Kumar*

Proc. of 9th Int. Symp. on Reactor Dosimetry, 0, p.881 - 888, 1998/00

FNSを用いた核融合中性子工学研究の一環としてマイクロカロリーメータを適用したD-T核融合中性子場の構造材中の核発熱測定法を開発してきた。測定データはKERMA関連核データ検証で有効に用いられた。その過程で、原子番号の小さい炭素やベリリウムは主に中性子に、高原子番号のタングステンや鉛は主に線が発熱を支配することが分かった。そこで、マイクロカロリーメータ測定を発展させた任意の中性子・線混在場で各々を独立に求めるドシメトリー法を提案した。中性子と線に各々感度が高い異なるプローブ組み合せ、温度上昇の実測値と解析データに基づく感度比から中性子線と線の線量を求めた。測定結果は、中性子及び線の輸送計算から求めた値と概ね一致した。その結果は、本ドシメトリー法の妥当性とともに実際の核融合環境での適用の有効性を示すものである。

Direct nuclear heating measurements and analyses for structural materials induced by deuterium-tritium neutrons

池田 裕二郎; A.Kumar*; 今野 力; 小迫 和明*; 大山 幸夫; 前川 藤夫; 前川 洋; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*

Fusion Technology, 28(1), p.156 - 172, 1995/08

核融合中性子場における構成材中の核発熱率に関する実験的研究を、1989年より日米共同実験の一環として進めてきた。核発熱を直接測定する方法としてマイクロカロリーメーターを開発し、主要構造材を含む15の物質について中性子照射中の温度上昇から核発熱率を測定した。実験解析をJENDL-3,ENDF/B-V,ENDL-85などのKERMAライブラリーを用いて行い、データの妥当性の評価を行った。本件では、Al,Ti,Fe,Ni,SS-304,Moなどの構造材及びLiCo増殖材について、これまでの結果を詳細に検討し、日米共同実験の共同論文としてまとめたものである。

線量評価に必要な基礎物理データ

坂本 幸夫; 田中 俊一; 中島 宏; W.Pairsuwan*; 義澤 宣明*; 佐藤 理*; 降旗 志おり*; 上原 丘*; 岩井 敏*

JAERI-Conf 95-007, 0, p.48 - 56, 1995/03

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Conf-95-007.pdf

高エネルギー加速器施設の設計や有人宇宙活動の安全評価において、高エネルギー放射線による被曝線量評価が重要になりつつある。高エネルギー放射線の線量当量換算を評価するための計算コードと必要なデータについて述べる。中性子及び光子の断面積データ、吸収線量を算出するためのカーマ係数及び吸収線量から線量当量へ変換するための線質データの現状を述べる。さらにこれらのデータを用いた平板ファントム及びICRU球での中性子に対する1cm線量の計算結果を文献値と比較し、データの有効性を確認した。

Measurement and analysis of nuclear heat depositions in structural materials induced by D-T neutrons

池田 裕二郎; 今野 力; 小迫 和明*; 大山 幸夫; 前川 藤夫; 前川 洋; A.Kumar*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*

Fusion Technology, 21(3), p.2190 - 2196, 1992/05

核融合中性子工学に関する原研/米国DOE共同研究の一環としてカロリメトリック法によるDT中性子核発熱測定を進めている。真空容器で断熱したプローブ(LiCO,黒鉛,Ti,Ni,Zr,Nb,Mo,Sn,PbおよびW)中の核発熱による温度上昇を白金測温抵抗体及びサーミスタで測定し核発熱率を求めた。高精度電圧計の導入、スイッチングノイズの低減、バックグラウド温度の安定化を図り測定誤差を10%以内とした。実験解析は、JENDL-3を用いたDOT3.5による計算及びENDF/B-Vを用いたMCNPモンテカルロ計算により行った。核発熱率の実験と計算の比較により、計算に用いたKERMA係数の積分的な妥当性を検討した。その結果、JENDL-3及びENDL-85を用いた(KERMA)計算は、Zrを除き実験値を15%以内で再現することが明らかとなった。他のライブラリー(RMCCS,ENDF5T,MBCCS)はガンマ線の計算に問題が残り30%以内の一致となっている。

KERMAファクターおよびDPA断面積データの現状と応用

PKAスペクトルワーキンググループ

JAERI-M 91-043, 138 Pages, 1991/03

JAERI-M-91-043.pdf:3.0MB

中性子核反応に伴う原子反跳スペクトル、DPA断面積、KERMAファクターに関するデータは、材料の照射損傷評価発熱評価、放射線医学・生物学などに広く応用され、最近これらのデータに対する要求がとみに高まっている。JENDLに基づく特殊目的データファイル作成の一環としてこれらのデータを整備するためにシグマ研究委員会に「PKAスペクトル・サブワーキンググループ」が設けられ、KERMA関連の問題の研究の現状およびデータ適用の諸側面をレビューし検討した。本報告は、これらの調査、検討の結果をまとめたものである。

Alanine dosimetry of 14MeV neutrons in the FNS target room

池添 康正; 佐藤 章一; 小貫 薫; 森下 憲雄; 中村 知夫; 勝村 庸介*; 田畑 米穂*

Journal of Nuclear Science and Technology, 21(9), p.722 - 724, 1984/00

https://doi.org/10.3327/jnst.21.722

FNSターゲット室内の放射線場をアラニン線量計と金箔の放射化法の二つの方法で測定した。室内の線量は、ターゲットからの距離の-2次に比例する項とに無関係な定数項の和で表わすことができた。前者はほぼ14MeV中性子線による線量であり、後者は室内壁全面を線源とするこ二次放射線(散乱中性子と線)による線量である。アラニン線量計の14MeV中性子線に対する相対感度が0.76と求められた。荷電粒子平衡について論じた。

「Kerma」について

加藤 和明

日本原子力学会誌, 6(10), p.614 - 616, 1964/00

1962年のICRU(放射線の単位と測定に関する国際委員会)新勧告に新しい物理量「kerma」が導入されている。今度の勧告では厳密さの標準を高めるこどを目的としてradiation dosimetry(放射線計量学)に採用されるべき概念の再検討を行ない、歴史的な事情よりは、厳密性と首尾一貫性に重点をおいた新しい量と単位の系がつくられたとされている。その結果、中性子のdosimetryに関連して一部に使われてきた「first collision dose」などの概念は、非電子平衡状態でのdosimetryに関連して当時の「exposure dose」をエネルギーで表現しようとするRoeschの試みなどを発展的に取り入れて、ここにいう「kerma」という新しい概念に転化されたのである。