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論文

Developments of a new data acquisition system at ANNRI

中尾 太郎; 寺田 和司; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03021_1 - 03021_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:4.05

J-PARC物質・生命科学実験施設ANNRIビームラインのデータ収集系更新作業が行われた。MLFのビームパワーは2008年に比較して2015年には20倍以上となり、ビーム量の増大によりビームラインユーザーはより高統計の実験データを取得できるようになった。ビームパワー増大に対応するため、ANNRIにおけるGe検出器アレイのデータ収集システムが更新された。データ収集システムは同時に、中性子全断面積測定のために整備されているLi glass検出器の信号取得のためにも用いられる予定である。コミッショニング実験が0.1mm厚の金サンプルを用いてJ-PARCの500kW陽子ビームを用いて行われた。捕獲断面積および全断面積測定両方について飛行時間法の適用性が試験された。Ge検出器アレイについて、ADCおよびTDCの非線形性、エネルギー分解能、多チャンネルコインシデンスおよび不感時間の性能が測定された。Ge検出器の不感時間は従来のデータ収集システムに比較して、少しのエネルギー分解能劣化を許容すれば1/4になっていた。

論文

Measurement of the isomer production ratio for the $$^{112}$$Cd($$n,gamma$$)$$^{113}$$Cd reaction using neutron beams at J-PARC

早川 岳人*; 藤 暢輔; Huang, M.; 静間 俊行*; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎; 岩本 信之; 千葉 敏*; 梶野 敏貴*

Physical Review C, 94(5), p.055803_1 - 055803_6, 2016/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.57(Physics, Nuclear)

The astrophysical origin of a rare isotope $$^{115}$$Sn has remained still an open question. An isomer ($$T_{1/2}$$=14.1 y) in $$^{113}$$Cd is an s-process branching point from which a nucleosynthesis flow reaches to $$^{115}$$Sn. The $$s$$-process abundance of $$^{115}$$Sn depends on the isomer production ratio in the $$^{112}$$Cd($$n,gamma$$)$$^{113}$$Cd reaction. However, the ratio has not been measured in an energy region higher than the thermal energy. We have measured $$gamma$$ rays following neutron capture reactions on $$^{112}$$Cd using two cluster HPGe detectors in conjunction with a time-of-flight method at J-PARC. We have obtained the result that the relative $$gamma$$-ray intensity ratio of the isomer is almost constant in an energy region of up to 5 keV. This result suggests that the $$s$$-process contribution to the solar abundance of $$^{115}$$Sn is negligibly small. We have found that the ratio of a resonance at 737 eV shows about 1.5 times higher than other ratios. This enhancement can be explained by a $$p$$-wave neutron capture. This result suggests measurements of decay $$gamma$$ rays to isomers are effective to assign the spin and parity for neutron capture resonances.

論文

Study on response function of organic liquid scintillator for high-energy neutrons

佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高田 真志*; 石橋 健二*

AIP Conference Proceedings 769, p.1680 - 1683, 2005/05

高エネルギー中性子に対する有機液体シンチレータの応答関数を評価するために、SCINFUL-QMDコードを開発した。SCINFUL-QMDによる計算結果の妥当性を調べるため、放射線医学総合研究所のHIMACにおいて、有機液体シンチレータの応答関数を測定した。800MeV/uのSiイオン及び400MeV/uのCイオンを、厚い炭素ターゲットに入射させ、核破砕反応により放出された中性子に対して、飛行時間法によりその運動エネルギーを測定し、入射中性子エネルギーごとの応答関数を導出した。実験値とSCINFUL-QMDによる計算値を比較した結果、SCINFUL-QMDは、既存の応答関数計算コードよりも適切に実験値を再現できることがわかった。

報告書

鉛スペクトロメータを用いたテクネシウム-99の中性子捕獲断面積測定の予備検討

小林 捷平*

JNC-TJ9400 2000-009, 63 Pages, 2000/02

JNC-TJ9400-2000-009.pdf:2.48MB

本研究の前半では、長半減期を有する核分裂生成物(FP)の代表的核種であるTc-99について、まず、中性子核データの現状、評価済核データについて調査を行った。次に、京都大学原子炉実験所の電子線型加速器と組み合わせて付設されている京都大学鉛スペクトロメータ(KULS)を用いて、99Tc(n,$$gamma$$)100Tc反応断面積を熱中性子から1keVのエネルギー領域において測定した。中性子捕獲によって放出される即発ガンマ線は、アルゴンガス入り比例計数管を用いて測定した。入射中性子束/スペクトルの測定はBF3比例計数管によって行い、捕獲断面積の絶対値は10B(n,$$alpha$$)反応によって求めた相対測定値をTc-99の熱中性子断面積に規格化した。Tc-99試料に対する中性子自己遮蔽効果は、MCNPコードを用いた計算によって補正した。Chouらが鉛スペクトロメータを用いて測定したTc-99の中性子捕獲断面積は、本測定値より全体に高いがエネルギー依存性はよく一致している。ENDF/B-VI、JENDL-3.2の評価済核データは、5.6、20eV共鳴領域及び数100keV以上で高くなっている。本研究の後半では、鉛スペクトロメータの原理とその構築、諸特性についてまとめた。中でも、KULSの特性として(1)中性子減速時間t($$mu$$s)とエネルギーE(keV)の関係(ビスマス孔:E=190/tの2乗、鉛孔:E=156/tの2乗)及び(2)エネルギー分解能(ビスマス孔、鉛孔共に約40%)に関しては共鳴フィルターを用いて実験的に求め、(3)飛行時間分析法によってKULS体系中の中性子スペクトルを測定した。一方、MCNPコードを用いてKULSの諸特性を計算した結果、全体に実験値とよい一致を示した。

報告書

Tc-99の中性子捕獲断面積測定

井頭 政之*

JNC-TJ9400 2000-008, 61 Pages, 2000/02

JNC-TJ9400-2000-008.pdf:2.5MB

高速炉を用いた長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理研究のためには、核変換性能等の炉心特性を詳細に検討する必要があり、従って、LLFPの精度良い中性子核反応断面積データが必要となる。そこで本研究では、精度良い中性子核反応断面積データを得るため、重要なLLFP核種であるTc-99についてkeV中性子捕獲反応断面積の測定を行なった。測定はAuの捕獲反応断面積を標準とした相対測定とし、ペレトロン加速器を利用したnsパルス中性子源及び大型コンプトン抑止型NaI(Tl)ガンマ線検出器を用いた中性子飛行時間法で行なった。その結果、入射中性子エネルギー10$$sim$$600keVの範囲で、Tc-99の捕獲断面積を誤差約5%の精度で得た。今回の測定値とこれまでの測定値及びJENDL-3.2の評価値との比較を行なった結果、JENDL-3.2は15$$sim$$20%過小評価を行っていることが明らかになった。

報告書

共鳴イオン化生成プラズマから高周波電圧印加により引き出したイオンのエネルギー

柴田 猛順; 小倉 浩一

JAERI-Research 99-008, 10 Pages, 1999/02

JAERI-Research-99-008.pdf:0.86MB

共鳴イオン化により生成したネオジムプラズマに高周波電圧を印加して、イオンを引き出し、そのエネルギーを飛行時間法により測定した。回収電極に2MHz、振幅140Vの高周波電圧を印加したときのイオンエネルギーは54~65eVで、この値は高周波平行平板放電の解析値とほぼ一致した。これにより、原子法レーザー同位体分離で、高周波電圧印加により回収時間を短くできるだけでなく、回収イオンのエネルギーも低くできることが確認できた。

論文

Benchmark experiment on vanadium assembly with D-T Neutrons; Leakage neutron spectrum measurement

Kokooo*; 村田 勲*; 中野 大介*; 高橋 亮人*; 前川 藤夫; 池田 裕二郎

Fusion Technology, 34(3), p.980 - 984, 1998/11

原研FNSにおいて、バナジウム及びバナジウム合金に関するベンチマーク実験を行った。厚さ5~25cmの実験体系にパルス状D-T中性子を入射し、体系から漏洩してくる中性子のエネルギースペクトルを0度及び25度の2つの角度点において飛行時間法により測定した。中性子の検出効率は、ベリリウム及び黒煙からの漏洩中性子スペクトル、Cf-252の核分裂スペクトル、水素の弾性散乱を利用して実験的に、そしてSCINFULコードによる計算も併用して決定した。測定した中性子スペクトルは、MCNP輸送計算コード及びJENDL-3.2,JENDL Fusion File,EFF-3,FENDL/E-1.0の4種の評価済み核データファイルによる計算値と比較した。その結果、すべての計算値は実験値とおおむね一致した。

報告書

MA核種の高速中性子核分裂断面積の測定

平川 直弘*

PNC-TJ9601 98-002, 115 Pages, 1998/03

PNC-TJ9601-98-002.pdf:2.57MB

新しい核燃料サイクルの一つとして考えられているアクチニドリサイクルにおいては、炉心燃料にマイナーアクチニド(MA:Np,Am等)を比較的多く含有することとなるため、これらMAの高速炉の炉心特性への影響を精度良く評価することが不可欠となる。そのためには、正確なMAの核反応断面積が必要である。そこで本研究ではMA核種の高速中性子微分核分裂断面積の測定を実施した。本研究では、まず、高精度で高時間分解能を持つ測定手法の開発を行った。本研究で開発したあるいは実験的な改良を加えたものは以下の通りである。(1)密封型核分裂計数管の開発、(2)Li中性子発生ターゲットの高強度化、(3)飛行時間系測定回路の高時間分解能化、(4)高質量のMA(Np237,Am241,Am243)試料の導入と(5)高純度のウラン試料の導入である。これらの改良された測定装置並びに試料を用いて、本研究では、まず、Np237に対する核分裂断面積測定を実施し、10-100keVの中性子エネルギー領域に対するNp237の核分裂断面積を測定した。さらに、Am241及びAm243については、kt=25.3keVのMaxwell分布を持つ中性子スペクトル平均の核分裂断面積を測定した。

報告書

MA核種の高速中性子微分核分裂断面積の測定 -II

平川 直弘*

PNC-TJ9601 97-001, 51 Pages, 1997/03

PNC-TJ9601-97-001.pdf:1.05MB

新しい核燃料サイクルの一つとして考えられているアクチニドリサイクルにおいては、炉心燃料にマイナーアクチニド(MA:Np,Am,Cm等)を比較的多く含有することとなるため、これらMAの高速炉の炉心特性への影響を精度良く評価することが不可欠となる。そのためには、正確なMAの核反応断面積が必要である。そこで本研究では、MA核種の高速中性子微分核分裂断面積の測定を実施する。本年度においては、昨年度の研究の結果をふまえ、下記の点について、実験的な改良を加えた。(1)密封型核分裂計数管の開発、(2)Li中性子発生ターゲットの高強度化、(3)飛行時間系測定回路の高時間分解能化、(4)高質量のネプチニウム試料の導入と(5)高純度のウラン試料の導入である。これらの改良された測定装置並びに試料を用いてNp-237に対する核分裂断面積測定を実施し、5-100keVの中性子エネルギー領域に対するNp-237/U-235の微分核分裂断面積比及びNp-237の核分裂断面積を測定した。一方、Npと同様に高速炉炉心に大きな影響を持つとされているAm試料に対して、Am-241及びAm-243の核分裂断面積の現状を調査するとともに、両試料を入手し、定量を実施した。

論文

Application of the time-of-flight technique to pressure measurements in XHV by a quadrupole mass spectrometer

荻原 徳男; 三代 康彦; 上田 泰照*

Vacuum, 47(6-8), p.575 - 578, 1996/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.43

我々はSpindt型の電界放出電子源(FEA)を用いた四重極質量分析計を開発し、超高・極高真空の測定を行ってきた。従来の熱フィラメント使用時に比べて、イオン源周辺部からのガス放出量を10%以下に低減することができた。しかしながら、気相中の気体からのイオンと真空容器表面から電子衝撃脱離(ESD)によって生ずるイオンとが区別できないことにより真の分圧組成を知ることが困難であるという問題が残されていた。これに対して、ESDイオンが約5eV以上の初期エネルギーを有する一方、気相を起源とするイオンの初期エネルギーは無視しうる程小さいことを用いて、FEAから引き出す電子ビームをパルス化する飛行時間法を応用し、これらのイオンを時間的に分離し独立に測定することを可能とした。これにより気相を起源とするイオンのみの測定が可能となり、真の分圧組成を知ることができる。

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:27 パーセンタイル:7.93(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。

報告書

レーザー共鳴イオン化生成プラズマからの回収イオンエネルギーの飛行時間法による測定

相島 幸則*; 池畑 隆*; 真瀬 寛*; 小倉 浩一; 柴田 猛順

JAERI-M 94-056, 11 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-056.pdf:0.47MB

レーザーの共鳴イオン化生成ネオジムプラズマから、電極に正負の電圧を印加してイオンを回収した。回収イオンのエネルギーを、負電極側に設けたゲート電極を用いた飛行時間法により、イオン回収の開始時から終了までの任意の時間で測定できるようにした。平行平板電極にV$$_{0}$$(V)の電圧を印加した場合イオン回収の開始時から終了まで常にイオンのエネルギーがV$$_{0}$$(eV)になっていることが確認された。今後、本測定手法を細線電圧印加や高周波電圧印加等の効率的イオン回収時の回収イオンエネルギー測定に用いる予定である。

報告書

Design study of a time-of-flight neutron spectrometer for JT-60U

T.Elevant*; M.Hoek*; 西谷 健夫

JAERI-M 93-123, 20 Pages, 1993/06

JAERI-M-93-123.pdf:0.92MB

重水素放電を行うJT-60Uトカマクプラズマにおいて、中性子エネルギースペクトル測定用に飛行時間法による中性子スペクトロメーターを設計した。この装置の感度、エネルギー分解能、使用可能な計数率はそれぞれ2$$times$$10$$^{-2}$$cm$$^{2}$$、6kHzとした。中性子エネルギースペクトルにより、約4keV以上の中心イオン温度の情報と熱化したイオンとの反応による中性子の割合の情報はそれぞれ$$pm$$10%、$$pm$$15%の精度で得られる。データ収集に必要な最小時間は、0.1secである。

報告書

飛行時間法を用いた静電場イオン回収時のイオンエネルギー測定

小倉 浩一; 柴田 猛順

JAERI-M 93-099, 12 Pages, 1993/03

JAERI-M-93-099.pdf:0.53MB

平行平板電極間のガドリニウム原子をパルスレーザー光でイオン化し、これを電極間に印加する静電場によりイオンを負電極に回収した。このとき負電極に回収されるイオンのエネルギーを飛行時間法で測定した。平行平板電極にV$$_{o}$$(V)の電圧を印加すると、生成イオン密度が高い場合、プラズマが残り、そのポテンシャルは正電極電位と等しく回収イオンエネルギーはV$$_{o}$$(eV)となること、また、生成イオン密度が低い場合は電極間のポテンシャルは、イオン生成のない場合とほとんど同じで回収イオンエネルギーは1/2V$$_{o}$$(eV)であることが確かめられた。イオンのある場所のポテンシャルは高密度領域から低密度領域へ連続的に遷移し、その遷移点でのイオン密度は印加電圧V$$_{o}$$(V)に比例する。この値は簡単な一次元モデルでも容易に推定できることがわかった。

報告書

Neutron transmission measurements on $$^{121}$$Sb, $$^{123}$$Sb, $$^{140}$$Ce and $$^{142}$$Ce in the resonance region

大久保 牧夫; 水本 元治; 中島 豊

JAERI-M 93-012, 44 Pages, 1993/02

JAERI-M-93-012.pdf:1.37MB

原研リニアックの飛行時間測定装置を用いて、天然アンチモニ、天然セリウム、分離アイソトープSb-121、Sb-123、及びCe-142の中性子透過率を測定した。Sb-121,123については5.3keVまで、Ce-140,142については50keVまでの多数の共鳴の共鳴パラメータを得た。

論文

電磁式天びん及びラングミュアプローブを用いたガドリニウム原子ビームの速度測定

小倉 浩一; 柴田 猛順

真空, 36(3), p.207 - 210, 1993/00

電子ビーム加熱によって生成される原子ビームの速度を知ることは原子ビームを利用する上で重要である。原子ビーム飛行時間法、原子ビームから作ったプラズマの流れをプローブで測定する方法および電子天びんを用いる方法の三つの方法でガドリニウム原子ビームの速度を測定し、斜入射ドップラー分光で求めた原子ビーム速度と比較した。斜入射ドップラー分光を含め4つの方法で測定した原子ビーム速度はほぼ一致することがわかった。また、原子ビーム速度の蒸着速度依存性では蒸発量が少ないときは蒸発面温度から推定される原子速度に近いが蒸発量が増加すると蒸発面近くでの蒸気の膨張により原子ビーム速度が速くなるこれまでの結果が確認された。

論文

Neutron fluxes and spectra of the neutron guide tubes in the upgraded JRR-3

川端 祐司*; 鈴木 正年; 鶴野 晃; 大西 信秋

Physica B; Condensed Matter, 180-181, p.987 - 990, 1992/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:64

研究用原子炉JRR-3が大改造され、大規模導管群及び冷中性子源装置をそなえた高性能汎用炉として生まれ変わった。中性子導管の端末出口でのスペクトルを飛行時間法で測定し、中性子束を金箔放射化法で測定した。測定された中性子束は、特性波長2$AA$の熱中性子導管で1.2$$times$$10$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$s、特性波長4及び6$AA$の冷中性子導管でそれぞれ2.0$$times$$10$$^{8}$$、1.4$$times$$10$$^{8}$$n/cm$$^{2}$$sとなった。中性子取り出し口のビーム発散は、中性子ラジオグラフィフィルムによって測定した。中性子スペクトルから求めた冷中性子装置のゲインは波長4及び8$AA$に対してそれぞれ7及び20であった。

報告書

Neutron transmission measurements on gallium in the resonance region

大久保 牧夫

JAERI-M 90-213, 15 Pages, 1990/12

JAERI-M-90-213.pdf:0.39MB

原研リニアックの飛行時間スペクトロメータを用いて、天然ガリウムの中性子透過率を測定した。共鳴解析を行い、10.4keV以下の54本の中性子共鳴につき、共鳴パラメータを得た。これより平均準位間隔D=185$$pm$$12eV、及びS波強度関数So=(1.2$$pm$$0.2)$$times$$10$$^{-4}$$を得た。この測定により、共鳴解析を行なった領域を、従来の5.9keVから10.4keVに拡張した。オーバラップしている領域では、従来の測定値とよく一致した。

報告書

Neutron Total Cross Section Measurements on Oxygen, Aluminum and Carbon Below 930 keV

大久保 牧夫

JAERI-M 86-193, 9 Pages, 1987/01

JAERI-M-86-193.pdf:0.31MB

アルミニウム,酸化アルミニウムおよび炭素について、原研リニアックの飛行時間スペクトロメ-タを用いて、中性子透過率の測定を行なった。その結果、酸素,アルミニウム,及び炭素の、930keVまでの中性子全断面積を得た。

報告書

中性子捕獲断面積測定用500l大型液体シンチレーション検出器

水本 元治; 杉本 昌義; 荘司 時雄

JAERI-M 84-211, 28 Pages, 1984/11

JAERI-M-84-211.pdf:0.77MB

中性子捕獲断面積の測定を目的とした、大型液体シンチレーション検出器が製作され、原研リニアック55m中性子測定小屋で用いられている。この検出器は球状タンク状をしており、500lのシンチレーター(NE224)と20lのメチルボレイトが充填されている。タンクはアルミニウムで破覆されたマイラーによって光学的に両半球に分離され、それぞれの間で同時計数(コインシデンス測定)を行ないバックグランドを減少させる。得られた検出器のエネルギー分解能は、ガンマ線源$$^{6}$$$$^{0}$$Coサムピーク(2.5MeV)で24%(FWHM)、時間分解能は4.3ns(FWHM)である。又検出器のガンマ線に対する効率を計算する為に、Montecarlo法によるプログラムが開発された。このプログラムでは同時計数及び非同時計数時における、ガンマ線源及び中性子捕獲ガンマ線の波高分布を計算する。得られた計算による波高分布は実験値を良く再現している。

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