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Am neutron capture and total cross sections with ANNRI at J-PARC木村 敦; 中村 詔司; 寺田 和司*; 中尾 太郎*; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.479 - 492, 2019/06
Neutron total and capture cross sections of Am have been measured in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument at Materials and Life Science Experimental Facility of Japan Proton Accelerator Research Complex with a neutron TOF method. The neutron capture cross section in the energy region from 10 meV to 100 eV was determined using an array of Ge detectors. Three samples with different activities were used for measurements of the capture cross section. The neutron total cross section in the energy region from 4 meV to 100 eV was measured using Li-glass detectors. Derived cross-section value at neutron energy of 0.0253 eV is 87.7
5.4 b for the capture cross section and 10111 b for the total cross section.
中村 詔司; 北谷 文人; 木村 敦; 上原 章寛*; 藤井 俊行*
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.493 - 502, 2019/06
放射化法により
Np(n,
)
Np反応の熱中性子捕獲断面積(
)及び共鳴積分(I
)を測定した。Npの0.489eVにある第一共鳴に注意を払い、カドミウム差法において、ガドリニウムフィルタを用いて、カットオフエネルギーを0.133eVに設定してを測定した。ネプツニウム237試料を、京都大学複合原子力科学研究所の研究炉にて照射した。照射位置における熱中性子束、及び熱外ウェストコット因子を決定するために、金合金線モニタ、及びコバルト合金線モニタも一緒に照射した。照射したネプツニウム237試料及びモニタ試料の生成放射能を、ガンマ線分光により測定した。ウェストコットの理論に基づき、とIを、それぞれと186.96.2 barn、及び100990 barnと導出した。
勅使河原 誠; 土川 雄介*; 市川 豪*; 高田 慎一; 三島 賢二*; 原田 正英; 大井 元貴; 河村 幸彦*; 甲斐 哲也; 河村 聖子; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 929, p.113 - 120, 2019/06
ナノダイアモンドは、冷中性子以下のエネルギーにおける反射材として注目されている。ナノダイアモンドを用いた中性子源の高度化には、断面積データの整備が必要である。そのため、この論文では、中性子の透過率の測定から0.2meVから100meVの範囲で全断面積を測定した結果を報告する。測定した全断面積は、エネルギーが低くなるにつれて大きくなり、グラファイトと比較すると0.2meVで約2桁以上高くなることが分かった。その全断面積に占める非弾性散乱の寄与を調べるため、中性子のエネルギー1.2, 1.5, 1.9及び5.9meVで中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、測定したエネルギーにおいて、全断面積に占める非弾性散乱の寄与がほぼ無視できることも分かった。さらに、中性子小角散乱実験の結果から、全断面積の高くなる要因として、前方方向、いわゆる小角方向への散乱の寄与が高いことが示された。
岩元 大樹; 明午 伸一郎
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(2), p.160 - 171, 2019/02
パーセンタイル：100(Nuclear Science & Technology)放射線挙動解析コードPHITSは、加速器駆動核変換システムや核破砕中性子源施設等における放射能・被曝線量評価及び施設の遮蔽設計に重要な役割を演じるが、PHITSの核破砕反応を記述するモデルINCL4.6/GEMは核分裂生成物の収量を大幅に過小評価することが知られており、モデルの高度化が求められている。本研究では、核分裂生成物の収量予測に重要なパラメータとなる「核分裂確率」を現象論的に記述するモデルを提案し、このモデルを粒子輸送計算コードPHITSに組み込まれている脱励起過程計算コードGEMの高エネルギー核分裂モデルに適用した。実験値との比較の結果、広範囲 のサブアクチノイド核種に対する陽子入射,中性子入射及び重陽子入射反応に対して、核分裂断面積を統一的に予測でき、その予測精度は従来モデルよりも大幅に改善することを示した。さらに、本モデルを用いた解析により、核分裂生成物の同位体分布を精度よく求めるためには、核内カスケード過程計算コードINCL4.6における高励起残留核の記述の修正が必要であることを明らかにした。
Gd(n,) induced by thermal and epithermal neutronsMastromarco, M.*; Manna, A.*; Aberle, O.*; Andrzejewski, J.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他116名*
European Physical Journal A, 55(1), p.9_1 - 9_20, 2019/01
Neutron capture cross section measurements on 
Gd and 
Gd were performed using the time-of-flight technique at the n_TOF facility at CERN on isotopically enriched samples. The measurements were carried out in the n TOF experimental area EAR1, at 185m from the neutron source, with an array of 4 C
D liquid scintillation detectors. At a neutron kinetic energy of 0.0253eV, capture cross sections of 62.2(2.2) and 239.8(8.4) kilobarn have been derived for Gd and Gd, respectively, with up to 6% deviation relative to values presently reported in nuclear data libraries, but consistent with those values within 1.6 standard deviations. A resonance shape analysis has been performed in the resolved resonance region up to 181eV and 307eV, respectively for Gd and Gd, where on average, resonance parameters have been found in good agreement with evaluations. Above these energies and up to 1keV, the observed resonance-like structure of the cross section has been analysed and characterised. From a statistical analysis of the observed neutron resonances we deduced: neutron strength function of 2.01(28) 
10
and 2.17(41) 10; average total radiative width of 106.8(14)meV and 101.1(20)meV and s-wave resonance spacing 1.6(2)eV and 4.8(5)eV for n + Gd and n + Gd systems, respectively.
中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*
JAEA-Conf 2018-001, p.199 - 203, 2018/12
ImPACTプロジェクトにおいて、長寿命核分裂生成物の中の
Csについて、その中性子捕獲断面積測定をJ-PARCのMLF施設内に設置されているANNRI装置を用いて進めている。将来の測定のために
Seサンプルの整備可能性の検討と並行して、安定Se同位体核種について、それらの中性子捕獲断面積測定も進めている。本発表では、放射性Cs試料の整備とそれを用いた照射試験、安定Se同位体の断面積測定などについて報告する。
Cs/
Cs isotopic ratio for samples used for neutron capture cross section measurement project by thermal ionization mass spectrometry芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修
JAEA-Conf 2018-001, p.205 - 210, 2018/12
ImPACT事業の中性子捕獲断面積研究において、Cs中性子捕獲断面積測定に使用する試料としてCs標準溶液中に含まれるCsの利用を考えた。Cs試料を定量するためには、CsとCsの同位体比を高精度で分析する必要がある。そこで、熱イオン化質量分析器(TIMS)を用いて、最初のサンプルとしてCs標準溶液の質量分析試験を行なった。分析試験の結果、わずか10Bq(pgオーダー)のCs標準溶液でもCsとCsの同位体比を0.5%の高精度で導出することができた。
Am with ANNRI at J-PARC寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 中村 詔司; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1198 - 1211, 2018/10
被引用回数：1 パーセンタイル：35.59(Nuclear Science & Technology)Neutron total and capture cross sections of Am have been measured with a new data acquisition system and a new neutron transmission measurement system installed in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The neutron total cross sections of Am were determined by using a neutron time-of-flight method in the neutron energy region from 4 meV to 2 eV. The thermal total cross section of Am was derived with an uncertainty of 2.9%. A pulse-height weighting technique was applied to determine neutron capture yields of Am. The neutron capture cross sections were determined by the time-of-flight method in the neutron energy region from the thermal to 100 eV, and the thermal capture cross section was obtained with an uncertainty of 4.1%. The evaluation data of JENDL-4.0 and JEFF-3.2 were compared with the present results.
松田 洋樹; 明午 伸一郎; 岩元 大樹
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(8), p.955 - 961, 2018/08
被引用回数：1 パーセンタイル：35.59(Nuclear Science & Technology)大強度陽子加速器施設(J-PARC)において広く用いられる構造材に対する陽子入射の核破砕反応による放射化断面積をシステマティックに測定するための一連の実験を開始した。J-PARCの3GeVシンクロトロン陽子加速器施設において提案した測定方法の妥当性の確認のため、実験データが比較的豊富に存在するアルミニウムの断面積を測定した。陽子入射に伴い、アルミニウムより
Be, 
Na、および
Naを生成する断面積を、0.4, 1.3, 2.2, 3.0GeVのエネルギーに対し測定した。有効照射陽子数決定法により実験データの妥当性を確認し、問題ないことを確認した。本実験で得た断面積を、既存の実験データ,評価済み核データ(JENDL-HE/2007)およびPHITSによる計算値と比較した。JENDL-HE/2007は実験データと一致を示したものの、PHITSによる計算値は40%程度過小評価した。この原因には、PHITSに用いられる蒸発モデルに起因すると考えられたため、Furihataにより提案されたGEMモデルを適用したところ、実験を再現できるようになった。
横山 賢治; 北田 孝典*
Proceedings of 2018 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2018) (CD-ROM), p.1221 - 1230, 2018/04
複数の積分実験データの情報を核データ(炉定数セット)に反映して設計予測精度向上を図る手法として、炉定数調整法(CA), 拡張炉定数調整法(EA), 最小分散不偏推定に基づく炉定数調整法(MRCA), 次元削減炉定数調整法(DRCA)がある。これらの手法をMARBLEシステムに実装し、実規模の問題に適用した。すなわち、原子力機構で整備してきた約500種類に及ぶ高速炉核設計用の積分実験データベースを使って、代表的な次世代高速炉の核設計予測精度を評価した。この結果、いずれの手法も実規模の問題に適用可能であることを確認した。EAを適用する際には、設計対象炉心の詳細な仕様を決定しておく必要があるので、設計段階に応じてCAとEAを使い分けることを推奨する。また、正規分布に従わないようなデータを利用する場合には、MRCAを使うべきである。一方で、DRCAは、実規模の問題に対しても、理論の示す通りCAとMRCAの両方の結果を再現できることを確認した。したがって、結論としては、CAを使う段階においては、DRCAを使えばよいことになる。また、DRCAにはいくつかオプションがあり、炉定数調整手法や結果を検討する目的にも利用することが可能である。
横山 賢治; 山本 章夫*; 北田 孝典*
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(3), p.319 - 334, 2018/03
被引用回数：1 パーセンタイル：35.59(Nuclear Science & Technology)次元削減に関する技術を応用して炉定数調整法の新しい理論式を導出した。この新しい理論式を次元削減炉定数調整法(DRCA)として提案する。DRCAの導出は最小分散不偏推定(MVUE)に基づいており、正規分布の仮定を必要としない。DRCAの結果は、ユーザが定義する行列で指定する次元削減後の特徴空間に依存する。このため、DRCA1, DRCA2, DRCA3という3種類の次元削減炉定数調整法を提案する。数式による検討及び数値計算による検証を行ったところ、DRCA2は、現在広く使われている炉定数調整法と等価になることが分かった。更に、DRCA3は、以前の研究で提案した最小分散不偏推定に基づく炉定数調整法と等価になることが分かった。
Tsai, P.-E.; Lai, B.-L.*; Heilbronn, L. H.*; Sheu, R.-J.*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 416, p.16 - 29, 2018/02
パーセンタイル：100(Instruments & Instrumentation)薄膜ターゲットを用いた15種類の照射条件について、中性子生成断面積のベンチマークを実施した。条件は、核子当たり135
600MeVの
C, 
Ne, 
Ar, 
Kr, 
Xeイオン照射、
Li, C, Al, Cu, Pbターゲットを組み合わせたものである。実験値を4つのシミュレーション法(1)PHITS 2.73 (JQMDとGEMモデル)、(2)PHITS 2.82 (JQMD 2.0とGEMモデル)、(3)FLUKA 2011.2c (RQMD 2.4とFLUKA脱励起モデル)、及び(4)MCNP6-1.0 (LAQGSM 03.03とGEM2モデル)による結果と比較した。本研究は計算コードユーザーだけでなく、PHITS-JQMDモデル開発者にとっても有益な情報をもたらすものであり、加速器施設安全や重粒子線治療、宇宙放射線科学の発展に資する将来の重イオン核反応物理モデルの改良へも寄与するものである。
Pu in the resonance region at the CERN n_TOF-EAR1 facilityLerendegui-Marco, J.*; Guerrero, C.*; Mendoza, E.*; Quesada, J. M.*; Eberhardt, K.*; Junghans, A. R.*; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他126名*
Physical Review C, 97(2), p.024605_1 - 024605_21, 2018/02
This paper presents a new time-of-flight capture measurement on Pu carried out at n_TOF-EAR1(CERN), focusing on the analysis and statistical properties of the resonance region, below 4 keV. The Pu(n,)reaction on a sample containing 95(4) mg enriched to 99.959% was measured with an array of four CD detectors and applying the total energy detection technique. The high neutron energy resolution of n_TOF-EAR1 and the good statistics accumulated have allowed us to extend the resonance analysis up to 4 keV, obtaining new individual and average resonance parameters from a capture cross section featuring a systematic uncertainty of 5%, fulfilling the request of the NEA.
Cs as a part of the ImPACT projectHales, B. P.; 中村 詔司; 木村 敦; 岩本 修
JAEA-Conf 2017-001, p.199 - 203, 2018/01
As part of the ImPACT project, it is currently planned to measure the neutron cross-section of Cs (half-life 
y), a long-lived fission product (LLFP), via neutron time-of-flight (TOF) method at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). Both Cs (natural Cs, stable) and Cs (half-life 
y) are unavoidable contaminants in the Cs sample. In working towards the measurement of Cs, a measurement of non-radioactive Cs has been conducted. The neutron capture cross-section of Cs in the thermal to epithermal energy region was experimentally measured via neutron TOF method at J-PARC. Measured results show good agreement with JENDL in the energy region below 10 eV.
中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修; 津幡 靖宏; 松村 達郎; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*
JAEA-Conf 2017-001, p.15 - 22, 2018/01
高レベル放射性廃棄物にかかわる環境負荷低減技術の基礎データとして、長寿命放射性核種の中性子核データが求められている。革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)が平成26年10月より開始された。その事業の中の「核反応データ取得(Project 2)」で、原子力機構のプロジェクト研究として"J-PARC/MLF/ANNRIにおける中性子捕獲反応断面積測定研究"を開始した。本プロジェクト研究では、高レベル放射性廃棄物に含まれる長寿命核分裂生成核種(LLFP)のうち、Cs(半減期230万年)を選定し、中性子捕獲反応断面積を測定する。Csを測定する際には、試料中に化学的に分離できないCsが不純物として混在する可能性があり、Csのデータを精度よく測定するためには、不純物であるCsの寄与を分ける必要がある。このために、併せてCs等の同位体核種の中性子捕獲断面積データも測定する。また、試料の入手が困難なLLFP核種のうちSeについて、試料整備の可能性検討を行う。本発表では、ImPACT事業における本プロジェクト研究の開発計画の概要について、研究の目的、過去の報告データの現状、全体スケジュールと進捗などと併せて、現時点で得られている成果について発表する。
Am reactor activation measurements
erovnik, G.*; Schillebeeckx, P.*; Becker, B.*; Fiorito, L.*; 原田 秀郎; Kopecky, S.*; Radulovic, V.*; 佐野 忠史*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 877, p.300 - 313, 2018/01
被引用回数：1 パーセンタイル：35.59(Instruments & Instrumentation)原子炉中性子スペクトルで照射することにより得られる積分データから中性子断面積を導出する手法に関して、Westcottの記法を用いる断面積導出法の有効性について検討を行った。この結果、本手法で得られる精度は、中性子束エネルギー分布の精度に大きく依存すること、特に、導出される共鳴積分値が大きな影響を受けることを定量的に示した。また、中性子断面積のエネルギー依存性が既知の場合は、その情報を用いてこの影響を補正する手法を提案した。本手法を適用して、Amの熱中性子捕獲断面積を再解析した結果、720(14)bを得た。
竹田 敏一*; 横山 賢治; 杉野 和輝
Annals of Nuclear Energy, 109, p.698 - 704, 2017/11
パーセンタイル：100(Nuclear Science & Technology)核特性の測定と解析に係る系統誤差を推定すると共にそれらを取り除くことが可能な新しい断面積調整法を導出した。系統誤差を推定するために測定データと解析結果の比であるバイアス因子を適用する。バイアス因子の1からのずれは一般に系統誤差と統計誤差により引き起こされる。したがって、バイアス因子の1からのずれが測定と解析に係る誤差の合計の範囲内にあるかどうかを決めることにより、系統誤差を推定する。統計誤差は各々の信頼性のレベルにより決められるので、系統誤差も信頼性のレベルに依存する。高速臨界集合体及び高速炉実機により得られた589個の測定データを用いて、当手法により断面積調整を行った。当手法による調整結果と従来の調整手法を用いた結果との比較を行う。また、信頼性のレベルが調整後の断面積へ及ぼす影響についても議論する。
Sn, 
Sn and 
Sn with the array of Ge spectrometer at the J-PARC/MLF/ANNRI木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 堀 順一*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11031_1 - 11031_4, 2017/09
パーセンタイル：100Accurate neutron capture cross section data of 
Sn, which is one of the most important long-lived fission products (LLFPs), is required in the study of transmutation of radioactive waste. However, there is only one experimental data at the thermal energy. A Sn sample for a nuclear data experiment contaminated with a large amount of tin stable isotopes, 
Sn, because these stable isotopes also have fission yields. These isotopes have large effects on neutron-capture cross-section measurements for Sn. To obtain accurate cross-section data for Sn, a series of neutron-capture cross-section measurements of all the tin stable isotopes are required. Therefore, the measurements of all tin stable isotopes have been started with Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) of Materials and Life science experimental Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In this presentation, preliminary results of the neutron-capture cross-section measurements of 
Sn are reported in the neutron energy region from 10 meV to 2 keV.
Paradela, C.*; Heyse, J.*; Kopecky, S.*; Schillebeeckx, P.*; 原田 秀郎; 北谷 文人; 小泉 光生; 土屋 晴文
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.09002_1 - 09002_4, 2017/09
パーセンタイル：100Neutron-induced reactions can be used to study the properties of nuclear materials in the field of nuclear safeguards and security. The elemental and isotopic composition of these materials can be determined by using the presence of resonance structures in the reaction cross sections as fingerprints. This idea is the basis of two non-destructive analytical techniques which have been developed at the GELINA neutron time-of-flight facility of the JRC-IRMM: Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA) and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA). A full quantitative validation of the NRTA technique was obtained by determining the areal densities of enriched reference samples used for safeguards applications with an accuracy better than 1%. Moreover, a combination of NRTA and NRCA has been proposed for the characterisation of particle-like debris of melted fuel formed in severe nuclear accidents. In order to deal with the problems due to the diversity in shape and size of these samples and the presence of strong absorbing matrix materials, new capabilities have been implemented in the resonance shape analysis code REFIT. They have been validated by performing a blind test in which the elemental abundance of a combined sample composed of unknown quantities of materials such as cobalt, tungsten, rhodium or gold was determined with accuracies better than 2%.
Pu(n,f) cross-section at the CERN n_TOF facility; First results from experimental area II (EAR-2)Stamatopoulos, A.*; Tsinganis, A.*; Colonna, N.*; 原田 秀郎; 木村 敦; n_TOF Collaboration*; 他126名*
EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.04030_1 - 04030_4, 2017/09
被引用回数：2 パーセンタイル：3.83The accurate knowledge of the neutron-induced fission cross-sections of actinides and other isotopes involved in the nuclear fuel cycle is essential for the design of advanced nuclear systems, such as Generation-IV nuclear reactors. Such experimental data can also provide the necessary feedback for the adjustment of nuclear model parameters used in the evaluation process, resulting in the further development of nuclear fission models. In the present work, the Pu(n,f) cross-section was measured at CERN n_TOF facility relative to the well-known 
U(n,f) cross section, over a wide range of neutron energies, from meV to almost MeV, using the time-of-flight technique and a set-up based on Micromegas detectors. This measurement was the first experiment to be performed at n_TOF new experimental area (EAR-2), which offers a significantly higher neutron flux compared to the already existing experimental area (EAR-1).Preliminary results as well as the experimental procedure, including a description of the facility and the data handling and analysis, are presented.
