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論文

Benchmark of neutron production cross sections with Monte Carlo codes

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$$sim$$600MeVの$$^{12}$$C, $$^{20}$$Ne, $$^{40}$$Ar, $$^{84}$$Kr, $$^{132}$$Xeイオン照射、$$^{nat}$$Li, $$^{nat}$$C, $$^{nat}$$Al, $$^{nat}$$Cu, $$^{nat}$$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。

論文

Neutron resonance analysis for nuclear safeguards and security applications

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:100

Neutron-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%.

論文

Cross sections of charge transfer by slow doubly-charged carbon ions from various carbon containing molecules

日下部 俊男*; 塩田 健司*; 久保 博孝; 白井 稔三*

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.237 - 239, 2006/00

核融合プラズマ装置においてプラズマ対向面として炭素材料を用いた場合、周辺プラズマには炭素イオンや種々の炭化水素分子が不純物として発生する。これら不純物の挙動をモデル化するには、炭素イオンと炭化水素分子の電荷移行断面積が必要である。われわれは、C$$^{+2}$$と種々の炭化水素分子及びCO, CO$$_2$$の1電子及び2電子の移行断面積を0.7-6keVのエネルギー領域で測定した。その結果、ここで測定したほとんどの場合に対して電荷移行断面積はエネルギー依存性が弱いことがわかった。また、炭化水素分子の1電子移行断面積は炭化水素分子の電離エネルギーに依存することがわかった。一方、2電子移行断面積にはそのような依存性は見られなかった。

論文

Production and compilation of charge changing cross sections of ion-atom and ion-molecule collisions

今井 誠*; 白井 稔三*; 斉藤 学*; 春山 洋一*; 伊藤 秋男*; 今西 信嗣*; 福澤 文雄*; 久保 博孝

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.323 - 326, 2006/00

われわれは核融合研究に必要なイオン-原子,イオン-分子衝突による荷電交換断面積データの生産と収集を行ってきた。核融合炉の対向面材料から不純物として発生する$$Be, B, Fe, Ni$$の1価及び2価イオンと原子($$He, Ne, Ar, Kr$$),分子($$H_2, CO, CO_2, CH_4, C_2H_6, C_3H_8$$)との衝突による1電子及び2電子交換断面積を5-15keVの衝突エネルギー領域で測定した。また、1983年以降に科学雑誌に発表された荷電交換断面積の測定データを収集した。ここでは、これらのデータ生産,収集活動について報告する。

報告書

Program CCOM; Coupled-channels optical model calculation with automatic parameter search

岩本 修

JAERI-Data/Code 2003-020, 22 Pages, 2003/12

JAERI-Data-Code-2003-020.pdf:0.98MB

アクチニド原子核の核データ評価のために、新たなチャンネル結合光学モデル計算プログラムを開発した。コード独立性の高いモジュールで構成され、大きな融通性を持っている。コードはオブジェクト指向技術を用いて、C++言語で記述されている。プログラムにはパラメータのフィッティング機能があり、複数の原子核に対しても同時に行うことが可能である。計算に必要な式及び数値的取り扱い,入力パラメータについて記述してある。また入力パラメータの例及びその出力結果を示す。

報告書

Re-evaluation of neutron nuclear data for $$^{129}$$I and $$^{143}$$Nd

中川 庸雄; 長谷川 明

JAERI-Research 2003-020, 46 Pages, 2003/09

JAERI-Research-2003-020.pdf:1.55MB

JENDL-3.3に格納されている$$^{129}$$Iと$$^{143}$$Ndの核データを、他の評価済みデータや実験データと比較して検討した。特に、中性子捕獲断面積に対しては新しい実験データがどちらの核種にもある。理論計算に使用するパラメータをこれらの実験データを再現するように調整し、統計模型による計算を行った。また、分離共鳴パラメータを修正し、熱中性子エネルギーにおける実験データをよく再現するようにした。評価の結果をENDF-6フォーマットで編集した。

論文

Development of tissue substitutes with high mass density

木名瀬 栄; 野口 宏; 坂本 幸夫; 中村 尚司*; 木村 雅哉*

Proceedings of 1st Asian and Oceanic Congress for Radiation Protection (AOCRP-1) (CD-ROM), 10 Pages, 2002/10

本研究では、原研で1988年までに開発した人体組織等価材について、光子減弱係数データベースXCOM version 3.1を用いて光子減弱係数を再評価するとともに、Basic Data Methodに基づき、ベース材に対する添加剤最適量を光子エネルギー毎に評価し光子エネルギーと添加剤最適量との関係を調べた。さらに、未開発であった歯,皮質骨等価材等に適用するための高密度組織等価材を試作し、光子透過率を実測して、実測結果と理論値とを比較した。その結果、原研で開発した人体組織等価材は、16.6keVの光子に対して、ICRP Reference Manの組織/臓器のものと同等の性能を有し、ベース材に対する添加剤最適量も適切であることを確認した。また、本研究で考案した添加剤最適量評価手法の妥当性が検証され、 試作したHA 61.80w/o添加の高密度組織等価材($$rho$$=1.81g/cm$$^{3}$$)は、59.5keV光子に対し皮質骨等価材として有用であることがわかった。

報告書

High energy particle transport code NMTC/JAM

仁井田 浩二*; 明午 伸一郎; 高田 弘; 池田 裕二郎

JAERI-Data/Code 2001-007, 128 Pages, 2001/03

JAERI-Data-Code-2001-007.pdf:5.07MB

NMTC/JAERI97コードの改良版として、高エネルギー粒子輸送コードNMTC/JAMを開発した。NMTC/JAMは、核内カスケードモデルとして、高エネルギー核反応コードJAMを導入することにより、その適用エネルギー範囲を原理的には、核子,中間子に対して200GeVまで引き上げた。また、蒸発、核分裂過程に対してGEMモデルを導入することにより、励起した残留核からの軽核生成の記述が可能になった。適用エネルギーの拡張に伴い、核子-原子核の非弾性散乱断面積,弾性散乱断面積,弾性散乱断面積の核分布のデータを新しい系統式を用いて更新した。さらに、ビーム輸送計算に必要な磁場中の粒子輸送を計算できるようにした。また、幾つかのタリー機能が追加され、データの入出力については、ユーザーの利便性を高めるために大きく改良された。このような新しい物理モデルとユーティリティーが導入されたことより、NMTC/JAMは複雑な体系の大きなターゲットシステムのニュートロニクス計算に対して、以前よりも信頼性の高い結果を与えることができるようになった。この報告は、NMTC/JAMコードのユーザーマニュアルである。

論文

Present status of nucleon-meson transport code NMTC/JAERI

高田 弘; 明午 伸一郎; 仁井田 浩二*

Advanced Monte Carlo for Radiation Physics, Particle Transport Simulation and Applications, p.949 - 954, 2001/00

原研とKEKによる統合計画の大強度加速器施設の核設計に用いるため、核子・中間子輸送コードNMTC/JAMについて、高エネルギー核反応計算モデルの導入に関連して、発生するすべての中間子、バリオン、レプトンの輸送を取り扱う拡張を加えたほか、核子-原子核散乱断面積及び弾性散乱角度分布をより正確に扱えるように系統式を修正した。また、ビーム照射による損傷評価のためはじき出し損傷断面積評価計算機能を評価した。改良したNMTC/JAMを用いて、中性子の遮蔽体透過実験解析や厚いターゲットにおける反応率分布測定の解析を行った。前者について、NMTC/JAMによる計算結果は透過成分及び周辺への散乱成分ともに実験値とよく一致した。またGeV領域に陽子入射に関して、中性子生成量が従来よりも増加し、反応率分布について実験値との一致度が向上した。

論文

Analytic cross sections for collisions of H$$^{+}$$, H$$_{2}^{+}$$, H$$_{3}^{+}$$, H, H$$_{2}$$ and H$$^{-}$$ with hydrogen molecules

多幡 達夫*; 白井 稔三

Atomic Data and Nuclear Data Tables, 76(1), p.1 - 25, 2000/09

 被引用回数:53 パーセンタイル:8.84(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

H$$_{2}$$とH$$^{+}$$, H$$_{2}^{+}$$, H$$_{3}^{+}$$, H, H$$_{2}$$及びH$$^{-}$$との衝突における断面積データの解析的表式が与えられている。用いたデータはPhelps[J. Chem. Phys. Ref. Data 19, 653 (1990)]の推奨値に加えて約100keVまでの衝突エネルギーでの測定値である。また、Phelps以降に測定された新しい反応過程のデータも含めた。ある程度データの内外挿を可能にするために、解析的表式としてGreen and McNeal [J. Geophys. Res. 76, 133 (1971)]の半経験的関数型及びそれらを変形したものを採用している。

論文

JSSTDL-300: The Standard shielding cross section library based on JENDL-3.2

長谷川 明; 山野 直樹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(Suppl.1), p.723 - 727, 2000/03

JENDl-3.2に基づく標準遮蔽断面積ライブラリーJSSTDLの改定がシグマ委員会炉定数ワーキンググループの標準炉定数検討ワーキンググループのもとで行われた。これまで、JENDL-3.2に基づく、295群のライブラリーが使われてきたが、ポリエチレン多重層を多く含む体系に対して問題点が指摘されていた。これは、熱群に対する群構造の不備と、荷重関数の問題がかかわっている。改訂版JSSTDL-300では、熱群の群数を5群から10群にするとともに、群の切り方を工夫した。各種体系についてベンチマークテストを行い、適用性を確認した。遮蔽実験における日米協力プログラムJASPERベンチマーク実験の解析に本ライブラリーを応用した結果について述べる。解析手法は、シグマ委員会遮蔽積分テストワーキンググループで使われている標準手法が使われた。熱領域が強調される体系での適用性が確認された。

報告書

A Fortran code CVTRAN to provide cross-section file for TWODANT by using macroscopic file written by SRAC

山根 剛; 土橋 敬一郎*

JAERI-Data/Code 99-011, 46 Pages, 1999/03

JAERI-Data-Code-99-011.pdf:1.33MB

CVTRANコードは2次元Sn輸送コードTWODANT用にその標準入出力ファイルの一つXSLIBの形式で巨視的断面積を準備する。入力ファイルはSRACで作成しPDS形式で納められた断面積ファイルである。SRACコードシステムはすでにLANLで作成された2次元Sn輸送コードTWOTRANが収容されているが、オリジナル版にあった$$alpha$$サーチ、密度サーチ、厚みサーチやいろいろの出力編集機能が削除されている。TWODANTが発表されて以来、その短い計算時間、収束の早さ、豊富な出力編集機能は利用者にとって魅力的である。このCVTRANコードは巨視的断面積をカードイメードファイルXSLIBに用意することで、SRACの利用者はTWODANTを容易に利用できる。CVTRANコードはさらに、CVLIBと名づけた別のカードイメージファイルに、物質依存の核分裂スペクトル、群別の中性子速度、エネルギー群境界や物質名を書き込む。これらはTWODANTの入力に、cut-and-paste操作で、利用できる。

報告書

An Upgraded version of the nucleon meson transport code: NMTC/JAERI97

高田 弘; 義澤 宣明*; 小迫 和明*; 石橋 健二*

JAERI-Data/Code 98-005, 101 Pages, 1998/02

JAERI-Data-Code-98-005.pdf:3.57MB

これまでに用いてきた高エネルギー核子・中間子輸送コードNMTC/JAERIについて、物理モデルに新しい計算オプションを追加する改良、核子・原子核断面積の更新、多重配列システムによる結合型幾可形状記述方式及びインポータンスサンプリング手法を新規に導入する改良を加えて、NMTC/JAERI97を完成させた。新しいコードにはタリー機能も導入したため、モンテカルロ計算のヒストリーファイルを計算終了後に改めて編集することなく中性子エネルギースペクトル、発熱量及び核種生成率等の物理量を求めることができる。また、本コードはUNIX上で実行できるようにチューニングされている。本レポートでは、NMTC/JAERI97の機能、物理モデル及び幾可形状記述方式等の計算手法を解説し、コードの使用法についても説明する。

論文

Single-, double- and triple-electron capture cross sections for multicharged slow carbon ions in H$$_{2}$$,CH$$_{4}$$,C$$_{2}$$H$$_{6}$$,C$$_{3}$$H$$_{8}$$ and CO$$_{2}$$ molecules

伊藤 秋男*; 今西 信嗣*; 福沢 文男*; 濱本 成顕*; 塙 信一*; 田中 隆次*; 大平 俊行*; 斉藤 学*; 春山 洋一*; 白井 稔三

Journal of the Physical Society of Japan, 64(9), p.3255 - 3264, 1995/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:27.37(Physics, Multidisciplinary)

H$$_{2}$$、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$、C$$_{3}$$H$$_{8}$$及びCO$$_{2}$$分子とC$$^{q+}$$(q=1-4)イオンとの衝突による1-、2-、3-電子捕獲断面積を衝突エネルギー(1-20)q keVの領域で測定した。本研究で測定された断面積は、殆んど衝突エネルギーに依存しない。しかし分子の電離エネルギーに強く依存すること、また構成原子数に1次に比例することが分かった。1電子捕獲断面積については、古典的障壁モデル、ポテンシャル交叉モデルに基づく理論値と比較した。

論文

Measurement of thermal neutron cross section and resonance integral of the reaction $$^{137}$$Cs(n,$$gamma$$)$$^{138}$$Cs

関根 俊明; 初川 雄一; 小林 勝利; 原田 秀郎*; 渡辺 尚*; 加藤 敏郎*

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(11), p.1099 - 1106, 1993/11

 被引用回数:24 パーセンタイル:10.25(Nuclear Science & Technology)

放射性廃棄物核種の消滅処理研究に必要な基礎的データとして、$$^{137}$$Cs(n,$$gamma$$)$$^{138}$$Cs反応の熱中性子断面積と共鳴積分をCd比法を元にして測定した。約0.4MBqの$$^{137}$$Csを可動のCd遮蔽体を備えた気送管を用いることにより、スペクトルの大きく異なる中性子照射を行った。中性子束とその中の熱外中性子の割合をモニターするためにスペクトル依存性の異なる複数の放射化検出器を同時に照射した。照射後、$$^{137}$$Cs試料を化学的に精製してから高純度Ge検出器で$$gamma$$線スペクトルを測定し$$^{138}$$Csの収率を求めた。中性子スペクトルの差による$$^{138}$$Cs収率の変化と中性子束に関する測定結果から$$^{137}$$Cs(n,$$gamma$$)$$^{138}$$Cs反応の熱中性子断面積(2200m・s$$^{-1}$$中性子)0.25$$pm$$0.02bと共鳴積分0.36$$pm$$0.07bを得た。この結果は我々が以前に報告した原子炉中性子に対する実効断面積値と矛盾しない。本研究の結果、評価値は共鳴積分を過大に見積もっていることが明らかになった。

報告書

低エネルギー炭素イオンと炭素含有分子との電荷変換衝突断面積

濱本 成顕*; 田中 隆次*; 伊藤 秋男*; 今西 信嗣*; 斉藤 学*; 春山 洋一*; 白井 稔三

JAERI-M 93-202, 45 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-202.pdf:1.09MB

Cイオンと分子ターゲットCO$$_{2}$$、CH$$_{4}$$、C$$_{2}$$H$$_{6}$$、C$$_{3}$$H$$_{8}$$の組み合わせにつき0.5~5keV/amuのエネルギー領域で一から三電子捕獲までの断面積を測定した。断面積の測定誤差は約9~20%である。得られた断面積は入射エネルギーにはほとんど依存しないが、入射電荷ならびにターゲットの電離電圧には依存する;分子ターゲットの場合は多電子捕獲の寄与が大きい、等のことが分かった。一電子捕獲過程の結果については、理論モデルと比較して議論した。

論文

Measurement of the thermal neutron cross section and resonance integral of the reaction $$^{137}$$Cs(n,$$gamma$$)$$^{138}$$Cs

関根 俊明; 初川 雄一; 小林 勝利; 原田 秀郎*; 渡辺 尚*; 加藤 敏郎*

Proc. of the Nuclear Data for Science and Technology, p.57 - 58, 1992/00

放射性廃棄物核種の消滅処理研究に必要な基礎的データとして、$$^{137}$$Cs(n,$$gamma$$)$$^{138}$$Cs反応の断面積を測定した。0.4MBqの$$^{137}$$Csターゲツトを4$$times$$10$$^{13}$$n/cm$$^{2}$$/secの熱中性子束で10分間照射し、化学的に精製してから、相対効率90%のGe検出器で$$gamma$$線スペクトルを測定した。$$^{137}$$Csと$$^{138}$$Csの$$gamma$$線強度比から得られた熱中性子断面積はStupegiaの報告値の2倍であった。そこで、更に詳しいデータを得るためにJRR-4気送管に設置されたCd遮蔽筒を用いてCd比測定実験を行った。その結果、熱中性子(2200m/sec中性子)断面積0.25$$pm$$0.02b、共鳴積分0.36$$pm$$0.07bを得た。この結果は、Stupegiaと我々の結果のくい違いは中性子スペクトルの差によるものでないことを示した。以上の結果は$$^{138}$$Cs異性体の生成を無視して得たものであるが、Huizengaらのモデルによって核異性体生成比を計算し、これによる誤差を評価した。

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

Spectrum-averaged one-group cross sections of actnides based on JENDL-3

増川 史洋; 中川 庸雄; 飯島 俊吾*

Journal of Nuclear Science and Technology, 27(6), p.572 - 576, 1990/06

過去10年間、アクチニド核種、特にマイナーアクチニド核種に対する中性子断面積の実験・評価には目覚しい進歩があり、最近完成したJENDL-3にはこれらの成果が最大限度取り込まれている。本研究では、JENDL-3およびENDF/B-Vに基づき、$$^{230}$$Thから$$^{248}$$Cmまでの27核種についてPWR、BWR、FBRの典型的な中性子スペクトルを用いて1群断面積を作成し、従来核燃料サイクルの評価によく用いられるORIGEN2/82ライブラリーとの比較を行った。その結果、数多くの反応について不一致が見られた。

論文

Evaluation and adjustment of actinide cross sections using integral data measured at FCA

岡嶋 成晃; 向山 武彦; J.D.Kim*; 大部 誠; 根本 龍男

Nuclear Data for Science and Technology, p.983 - 986, 1988/00

アクチノイド核種断面積の評価及び修正を目的とした積分実験がFCAで行われた。その積分データを用いて、JENDEL-2を処理したアクチノイド核種20群断面積について評価・修正を行った。

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