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論文

Estimation of uncertainty in proton-induced spallation neutron multiplicity for Pb, W, Fe, and C targets

岩元 大樹; 明午 伸一郎

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011046_1 - 011046_6, 2021/03

核反応で発生する核破砕中性子の収量(核破砕中性子多重度)は、加速器駆動核変換システム(ADS)やJ-PARC等の核破砕中性子源施設の核的性能および遮蔽設計値を決定するうえで極めて重要なパラメータであり、これらの施設設計の信頼性評価では、核破砕中性子多重度の不確かさに関する情報が必要となる。本研究では、ADSおよび核破砕中性子源施設で使用される代表的な4つの標的物質(鉛,タングステン,鉄および炭素)に対して、100MeVから3GeVまでの陽子入射による核破砕中性子多重度の不確かさを評価した。本評価では、過去に世界の加速器施設で測定された陽子入射中性子生成二重微分断面積の実験データをもとに、モンテカルロ粒子輸送計算コードPHITSの核反応モデル計算コードINCL4.6/GEMを用いて統計学的手法により不確かさを求めた。解析の結果、核反応モデルは4標的物質に対して実験値を比較的よく再現するものの、その再現性は標的によって異なり、実験値の不確かさおよび実験値間のばらつきにより、標準偏差に換算して28%から45%程度の相対的不確かさを持つことがわかった。今後は、本研究で得られた不確かさ評価結果をもとに、ADSや核破砕中性子源施設の核設計および遮蔽設計の信頼性評価を実施する。

論文

部会・連絡会セッション,核データ部会「シグマ」特別専門委員会共催; 我が国における核データ計算コード開発の現状と将来ビジョン,3; 重陽子入射断面積計算コードDEURACSの開発

中山 梓介

核データニュース(インターネット), (120), p.19 - 25, 2018/06

高精度の重陽子核データファイルの作成に向け、重陽子入射反応に特化した計算コードDEURACSの開発を行っている。日本原子力学会2018年春の年会での核データ部会・「シグマ」特別専門委員会の合同セッションにおいてDEURACSの現在までの開発状況や今後の展望等について発表したので、その概説を「核データニュース」誌に寄稿した。これまでの研究から、中性子源評価で重要となる軽核に対する$$(d,xn)$$反応やトリチウム発生量評価で重要となる$$(d,xt)$$反応をDEURACSで精度良く予測できるようになったこと、また、今後の展望として、中重核に対する核種生成断面積についても精度の良い予測ができるようDEURACS内の理論モデルを改良していく予定であること、等を述べた。

論文

Theoretical model analysis of $$(d,xn)$$ reactions on $$^7$$Li at 25, 40, and 102 MeV

定松 大樹*; 中山 梓介; 渡辺 幸信*; 岩本 修; 緒方 一介*

JAEA-Conf 2017-001, p.135 - 140, 2018/01

近年、高レベル放射性廃棄物の核変換や医療用放射性同位体の製造などの様々な応用において大強度中性子源への要望が高まっている。重陽子加速器を用いた中性子源はその有力な候補の一つとみなされている。それゆえ、我々はこれまでに重陽子入射反応用のコードシステムDEURACSを開発してきた。本研究では$$^7$$Li標的に対する重陽子入射による中性子放出に着目した。入射エネルギー25,40,100MeVにおける$$(d,xn)$$反応に対する二重微分断面積の計算値を実測値と比較し、DEURACSの適用性を議論する。

論文

Modelling and analysis of nucleon emission from deuteron-induced reactions at incident energies up to 100 MeV

中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

EPJ Web of Conferences, 122, p.04004_1 - 04004_9, 2016/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:88.78

近年、$$^7$$Liや$$^9$$Be、$$^{12}$$Cに対する重陽子入射反応を用いた加速器中性子源が、様々な分野における応用に提案されている。このような施設の工学設計には、幅広い入射エネルギーにおける重陽子核データが必要不可欠である。このため、これまでにいくつかの理論モデルを組み合わせることで重陽子核データ評価用コードシステムを開発してきた。当コードシステムは、入射エネルギー100MeVまでにおける$$^{12}$$C、$$^{27}$$Al、$$^{58}$$Niに対する$$(d,xp)$$反応の二重微分断面積の解析に適用され成功を収めている。一方で、$$(d,xn)$$反応の二重微分断面積の実測データはほとんどない。よって、その代替として本研究では$$^9$$Beや$$^{12}$$Cといった軽核に対する厚い標的からの二重微分中性子収量について計算値と実測値を比較した。本発表では、実測値との比較を通じた重陽子入射反応からの核子放出に対する本モデリングの検証結果について報告する。

論文

New approach to measure double-differential charged-particle emission cross sections of several materials for a fusion reactor

近藤 恵太郎; 高木 智史*; 村田 勲*; 宮丸 広幸*; 高橋 亮人*; 久保田 直義; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1527 - 1533, 2006/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:66.14(Nuclear Science & Technology)

核融合炉開発においてDT中性子入射による荷電粒子放出二重微分断面積は、中性子の相互作用による核発熱や材料損傷の評価のため必要である。特にベリリウム,リチウム,カーボンのような軽核の核反応は複雑で、理論計算のみによる断面積評価は難しい。高精度の測定データが望まれており、新しい測定手法の開発が重要である。われわれは原研FNSのビーム状中性子源とシリコン半導体検出器を用いたE-$$Delta$$Eカウンターテレスコープを利用した荷電粒子スペクトロメータを開発した。この測定手法を用いて$$^{9}$$Be, $$^{12}$$C, $$^{19}$$F, $$^{27}$$Alの放出荷電粒子測定を行った。$$^{27}$$Alの測定データからこの測定手法の妥当性を確認した。$$^{9}$$Beの$$alpha$$粒子放出二重微分断面積については、後方の放出角と低エネルギー部分において評価済み核データとの相違が見られた。

論文

JENDL Fusion File 99

千葉 敏; 深堀 智生; 柴田 恵一; Yu, B.*; 小迫 和明*; 山室 信弘*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(2), p.187 - 194, 2002/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:71.66(Nuclear Science & Technology)

核融合中性子工学で重要な水素からBiに至る79核種、13元素に対して二次中性子の二重微分断面積(DDX)の評価を行った。本プロジェクトがスタートした際のJENDL汎用ライブラリーの最新版JENDL-3.1のデータをベースにして、中重核に対しては光学模型、DWBA、前平衡及び統計模型計算を行い、系統式を用いて評価した。ただし軽い核に対しては別の手法を用いた。さらに$$^2$$H, $$^9$$Be及びフッ素より重い元素に対しては放出される荷電粒子のDDXも与えた。本評価結果は中性子、荷電粒子とも実験値を良い精度で再現できることがわかった。この結果はENDF-6フォーマットで編集され、1999年にJENDL Fusion File 99として公開された。

論文

Measurement and theoretical analysis of neutron elastic scattering and inelastic reactions leading to a three-body final state for $$^{6}$$Li at 10 to 20 MeV

千葉 敏; 戸ヶ崎 康*; 茨木 正信*; 馬場 護*; 松山 成男*; 柴田 恵一; 岩本 修; A.J.Koning*; G.M.Hale*; M.B.Chadwick*; et al.

Physical Review C, 58(4), p.2205 - 2216, 1998/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:66.79(Physics, Nuclear)

入射中性子エネルギー11.5,14.1及び18.0MeVにおける$$^{6}$$Liからの中性子放出反応の二重微分断面積を測定した。このデータ及び他の測定により得られたデータを基に、$$^{6}$$Liの中性子全断面積と弾性散乱の角度分布を5MeVから数10MeVにわたるエネルギー領域で再現できる光学ポテンシャルを構築した。このポテンシャルは、DWBA理論による計算を通して、第一励起準位(励起エネルギー2.186MeV)への非弾性散乱の角度分布をも良く再現できることが分かった。次に、連続状態への遷移に伴う中性子スペクトルの解析を、終状態における相互作用模型をDWBA形式に拡張したモデルを用いて、3体崩壊に伴う重陽子とアルファ粒子n相互作用が支配的であるという仮定の基に行った。この仮定及び模型は、Q-値範囲で-9MeVまでの低励起状態に対応する遷移の中性子スペクトルを良く記述できることが判明した。一方、入射中性子と$$^{6}$$Li内のアルファ粒子の準弾性散乱に対応するQ-値領域では計算値とデータの一致は良好でなく、準弾性散乱の寄与が無視できない可能性が示唆された。

論文

核データの測定と評価

高橋 亮人*; 柴田 恵一; 池田 裕二郎

プラズマ・核融合学会誌, 71(11), p.1113 - 1122, 1995/11

プラズマ・核融合学会誌の講座「中性子工学」の第3章として核データ測定・評価について記述した。執筆は、高橋,池田が各々中性子及び荷電粒子の2重微分断面積測定、及び放射化断面積測定を、柴田が核データ評価を担当した。

論文

Spallation neutron measurement by the time-of-flight method with a short flight path

中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 執行 信寛*; 前畑 京介*; 明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 沼尻 正晴*; 中村 尚司*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(9), p.827 - 833, 1995/09

 被引用回数:29 パーセンタイル:92.29(Nuclear Science & Technology)

0.8~1.5GeVの陽子をC及びPbターゲットに入射した場合の中性子生成二重微分断面積測定方法をテストした。テスト実験では、飛行距離1m、でfA程度のビーム強度という条件で、液体シンチレータを用いた飛行時間法によって中性子を測定し、短い飛行距離のためにバックグランド中性子量を十分低く抑えることができ、また、中性子と$$gamma$$線のパルス波形弁別にはゲート積分法が適することがわかった。実験の結果、中性子のエネルギーが100MeVまでの領域の断面積データが許容できるエネルギー分解能で得られた。今回の0.8GeV陽子入射の結果は長い飛行距離で得られた他のデータと一致した。本実験を通して、スポレーション中性子の測定には、検出器のシールドを用いず、短い飛行距離での飛行時間法を行うことが適していることが分かった。

論文

Development of high energy transport code HETC-3STEP applicable to the nuclear reaction with incident energies above 20MeV

義澤 宣明*; 石橋 健二*; 高田 弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 32(7), p.601 - 607, 1995/07

 被引用回数:27 パーセンタイル:91.21(Nuclear Science & Technology)

核内カスケード・蒸発モデルに基づく核破砕反応計算コード(HETC)に励起子模型を用いた前平衡計算を導入し、HETC-3STEPとした。(p,xn)反応二重微分断面積について、運動源モデルによってカスケード、前平衡及び蒸発の3成分に分離された種々の実験データを各成分毎に良く再現できるように励起子の遷移確率と前平衡過程打ち切り条件のパラメータを決定した。このパラメータを用いたHETC-3STEPによる計算を行い、Al以上の原子核について種々の入射エネルギーに対する放出中性子二重微分断面積データと比較を行った。この結果、前平衡計算の導入によって入射エネルギー20~100MeVの範囲で、これまで過小評価していた後方への中性子放出を改善し実験と良い一致が得られるようになった。

論文

Benchmark calculation for double differential cross section of (p,xn) and (p,xp) reactions

高田 弘; 石橋 健二*; 義澤 宣明*; 中原 康明

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(1), p.80 - 82, 1994/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:28.43(Nuclear Science & Technology)

核破砕反応計算コードの計算精度を検証する目的で、入射エネルギー25~1600MeVの場合のZrとPbターゲットにおける(p,xp),(p,xn)反応の二重微分断面積についてベンチマーク計算を行った。計算では、核内カスケード・蒸発モデルに基づくNUCLEUSとエキシトンモデルにより前平衡過程を解析できる機能を加えたHETC-3STEPを用いた。前平衡過程の解析では、核反応に伴うエキシトン数の遷移確率を2.5倍粒子放出方向をほぼ等方にする等の修正が加えられている。計算の結果、NUCLEUSは入射エネルギーが256MeV以上では実験結果を比較的良く再現するが、入射エネルギーが160MeV以下では後方への粒子放出を過小評価することがわかった。一方、HETC-3STEPは、この後方における過小評価を改善し、全入射エネルギーに互り、実験結果を良く再現した。ただし、前方の準弾正散乱とそれに続く連続成分については、両コードとも実験を再現できなかった。

論文

Microscopic cross section calculations with NUCLEUS and HETC-3STEP

高田 弘; 中原 康明; 西田 雄彦; 石橋 健二*; 義澤 宣明*

Proc. of NEA/NSC Specialists Meeting on Intermediate Energy Nuclear Data:Models and Codes, 0, p.121 - 136, 1994/00

核内カスケード蒸発モデルに基づく核破砕反応計算コードNUCLEUSとこれに前平衡過程を加えたHETC-3STEPを用いて25~1500MeVの中間エネルギー領域における(p,xn)及び(p,xp)反応の二重微分断面積に関するベンチマーク計算を行った。256MeV以上では、両コード間にパラメータの違いによる蒸発成分の差が見られるものの、両コードとも実験と良い一致を示した。エネルギーが下がるにつれてNUCLEUSは後方への粒子放出を1桁以上過小評価したが、HETC-3STEPはこの過小評価を改善し、実験と良く一致した。この結果、前平衡過程の導入は、低いエネルギー領域での核内カスケード蒸発モデルの計算精度を向上させることがわかった。但し、クラスター粒子の前方ピーク成分については、HETC-3STEPでも実験結果を全く再現できなかったので、更にモデルを改良する必要がある。また、核種生成断面積については現状で、計算は実験と2倍内の差で一致することがわかった。

報告書

Polarized proton induced reactions on lithium isotopes around 14 MeV

桑折 範彦*; 隈部 功*; 百武 幹雄*; 渡辺 幸信*; 織戸 浩一*; 赤木 克己*; 飯田 章英*; 江理口 誠*; 和久田 義久*; 相良 建至*; et al.

JAERI-M 91-009, 56 Pages, 1991/02

JAERI-M-91-009.pdf:1.73MB

14MeVにおける$$^{6}$$Li(p,x)反応および12,14,16MeVにおける$$^{7}$$Li(p,x)反応の微分断面積、偏極分解能、二重微分断面積を測定した。$$^{6}$$Li(p,d)p$$alpha$$$$^{6}$$Li(p,$$alpha$$)p$$alpha$$$$^{7}$$Li(p,t)p$$alpha$$三体崩壊反応については、反応機構を詳細に検討した。その結果は対応する中性子誘起反応にも有効である。また、$$^{6}$$Li(p,xp)反応における、$$^{6}$$Li(p,2p)n$$alpha$$四体崩壊反応の寄与を測定して、順次崩壊過程に基づく、解析を行なった。p-$$^{7}$$Li系の光学ポテンシャルについても議論を行なった。

報告書

Measurement of double differential neutron emission cross sections at 14.1 MeV for Ca, Mn, Co and W

高橋 亮人*; 佐々木 泰裕*; 前川 藤夫*; 杉本 久司*

JAERI-M 89-214, 58 Pages, 1989/12

JAERI-M-89-214.pdf:1.31MB

中性子遮蔽材及び炉構造材元素として重要なCa,Mn,Co,Wについて、14MeV中性子入射に対する中性子放出二重微分断面積が阪大オクタビアンのTOF分析装置を用いて測定された。散乱角度は15$$^{circ}$$から160$$^{circ}$$にわたり16点である。二次中性子エネルギー範囲は0.5MeVから15MeVである。統計精度・エネルギー分解能ともに良好なデータが得られた。評価データ(ENDF/B-IV,JENDL-3T)との予備的比較が行われた。その結果、Caについては、低エネルギーではENDF/B-IVの過大評価がみられるが、高エネルギー側では実験値を良く再現している。Mnについては、JENDL-3Tは放出スペクトルをかなり良く再現しているが6~13MeV領域で少し過小評価となっている。Coについては、ENDF/B-IVは3$$sim$$13MeVで放出スペクトルを大きく過小評価している。Wについては、ENDF/B-IVのデータは実験とスペクトルパターンが全く一致しない。

報告書

$$^{238}$$U、$$^{232}$$Thの核分裂即発中性子スペクトルと非弾性散乱二重微分断面積の測定

馬場 護*; 若林 秀隆*; 伊藤 伸夫*; 前田 一人*; 平川 直弘*

JAERI-M 89-143, 55 Pages, 1989/10

JAERI-M-89-143.pdf:1.25MB

本報告は、$$^{238}$$U、$$^{232}$$Thの核分裂中性子スペクトルと非弾性散乱二重微分断面積に関する実験的研究の成果をまとめたものである。実験は、東北大学工学部の高速中性子実験室に於て、ダイナミトロン型加速器を中性子源とするパルス中性子飛行時間法により行い、両核種について、1)2MeV中性子に対する核分裂即発中性子スペクトル、2)1.2M 2.0、4.2、6.1、14.1MeV中性子に対する非弾性散乱中性子二重微分断面積のデータを得た。実験手法、データ解析両面において系統誤差を排除し、実験精度を高めるよう留意した。実験結果を、過去の実験値、評価値、および計算値と比較検討し、過去の実験値や評価値についていくつかの問題点があきらかになった。これらの新たなデータと知見は今後の核データ整備に有用な情報を提供するものと考えられる。

口頭

高エネルギー核データライブラリJENDL-4.0/HE

国枝 賢; 岩本 修; 岩本 信之; 湊 太志; 岡本 力; 佐藤 達彦; 中島 宏; 岩元 洋介; 岩元 大樹; 北谷 文人; et al.

no journal, , 

原子力工学、物質・生命科学および医療等の分野において陽子線加速器の応用が推進されており、施設設計のために、広いエネルギー領域に亘る中性子・陽子入射の評価済核データが必要とされている。本研究では、光学モデルや前平衡モデル計算における最新の知見を投入してJENDL/HE-2007の見直しを行った。さらに、特に医療分野で需要の高いLi-6,7やBe-9等の核種を新たに加えて、132核種に対する200MeVまでの中性子・陽子核データライブラリJENDL-4.0/HEを完成させた。本発表においては、評価計算手法の概要や二重微分断面積等の結果、および積分検証結果を報告する。

口頭

DEURACSを用いた102MeV重陽子入射中性子生成反応の理論モデル解析

定松 大樹*; 中山 梓介; 渡辺 幸信*; 荒木 祥平*; 岩本 修; 緒方 一介*

no journal, , 

重陽子入射専用計算コードシステムDEURACSを用いて、中性子コンバータや加速器構造材に用いられるLi, Be, C, Al, Cu, Nbに対する102MeV重陽子入射中性子生成反応二重微分断面積の計算を行った。計算値を最新の実験値と比較することで、100MeV付近の重陽子入射中性子生成反応に対するDEURACSの適用性を調査した。その結果、DEURACSを用いた計算値が中性子生成二重微分断面積の実験値をよく再現しており、この反応に対するDEURACSの適用性が実証された。

口頭

重陽子入射断面積計算コードDEURACSの開発

中山 梓介

no journal, , 

重陽子は陽子と中性子が弱く結合した粒子であるため、他の原子核との反応の際に容易に分解し中性子を放出しやすい。この性質を利用し、重陽子加速器を高効率の中性子源として利用することが提案されている。これらの施設の工学的設計には包括的かつ高精度な重陽子核データが要求されるが、現状で唯一利用可能な重陽子核データファイルであるTENDLには実験値と乖離のある値が格納されているのが現状である。こうした状況の下、高精度の重陽子核データファイルの作成に向け、重陽子入射反応に特化した断面積計算コードDEURACSの開発を行っている。発表では、DEURACSの現在までの開発状況や今後の展望等を述べる。

口頭

FFAG陽子加速器を用いた鉄標的からの中性子エネルギースペクトルの測定

中野 敬太; 岩元 大樹; 明午 伸一郎; 西尾 勝久; 石 禎浩*; 廣瀬 健太郎; 岩元 洋介; 栗山 靖敏*; 前川 藤夫; 牧井 宏之; et al.

no journal, , 

加速器駆動核変換システム(ADS)の実現に向け、京都大学のFFAG加速器を用いたADS用核データの実験的研究プログラムが進行中である。本プログラムの一環として、ADSにおいて重要となるFe, Pb, Bi標的に対する数十から100MeVの陽子入射反応による生成中性子のエネルギースペクトルを測定する。発表ではこれまでに実施したFe標的に対する実験とその結果について報告する。

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