Experimental characterization of high-energy component in extracted pulsed neutrons at the J-PARC spallation neutron source

原田 正英; 勅使河原 誠; 大井 元貴; 及川 健一; 高田 弘; 池田 裕二郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1000, p.165252_1 - 165252_8, 2021/06

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165252

本研究では、箔放射化法を用いて、J-PARC核破砕中性子源からのパルス中性子ビームの高エネルギー成分を測定した。箔は、0.3MeVから79.4MeVまでのしきいエネルギーを持つAl, Au, Bi, Nb, Tmを用いた。実験はNOBORUで行われ、箔は減速材から13.4mの位置で照射された。照射実験への応用のために、高エネルギーの中性子スペクトルを変化させるBCスリット, Pbフィルター、それらがない場合の3ケースでも反応率を測定した。JENDL-3.2評価済みファイルとJENDLドシメトリーファイルを用いたPHITSコードによる計算データと比較をした。計算値と実験値の比(C/E)を比較したところ、エネルギー依存性がみられ、しきいエネルギーが100MeVまで増えるにつれ、C/Eは減少することが分かった。すべてのC/Eは1.00.2の範囲にあることを確認した。このことから、高エネルギーの中性子計算データは、NOBORUユーザーの実験データの分析に適切であることを示した。

Characterization of radionuclides formed by high-energy neutron irradiation

横山 須美; 佐藤 薫; 野口 宏; 田中 進; 飯田 孝夫*; 古市 真也*; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 金藤 泰平*

Radiation Protection Dosimetry, 116(1-4), p.401 - 405, 2005/12

https://doi.org/10.1093/rpd/nci020

高エネルギー陽子加速器施設における内部被ばく線量評価法及び空気モニタリング技術を開発するためには、高エネルギー陽子の加速に伴い、2次的に発生する中性子や陽子と空気構成成分との核破砕反応により空気中に生成される放射性核種の性状を明らかにしておく必要がある。このため、これらの核種のうち、まだ十分なデータが得られていない放射性塩素及び硫黄ガスの物理化学的性状を明らかにするために、Arと空気を混合したガスまたはエアロゾルを添加したArガスへの中性子照射実験を実施した。この結果、浮遊性放射性塩素は非酸性ガスとして、放射性硫黄は酸性ガスとして存在すること,放射性塩素及び硫黄ともにエアロゾルに付着すること,放射性塩素は壁面へ付着しやすいことが明らかとなった。

Glass formation at the limit of insufficient network formers

小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 竹内 謙*; Loong, C.-K.*; Grimsditch, M.*; Weber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*

Science, 303(5664), p.1649 - 1652, 2004/03

https://doi.org/10.1126/science.1095047

無機ガラスは通常、共有結合性の強い構造ユニットが、長周期的な秩序を持つことなく、繋がってネットワーク構造を形成しているものである。代表的な無機ガラスであるケイ酸塩ガラス(MeO-SiO等)においては、SiO四面体同士が酸素の頂点共有で繋がりネットワーク構造を形成している。したがって、常識的な考えでは、アルカリ金属酸化物(MeO)あるいはアルカリ土類金属酸化物(MeO)のオルトケイ酸塩(モル比MeO/SiO or MeO/SiO=2)は、ガラス化しないと考えられる。なぜなら、オルトケイ酸塩はネットワーク構造を形成するだけの十分な量の(ネットワーク形成物質)SiOを(SiO四面体を)含有していないからである。しかし、われわれは、大変純粋なMgオルトケイ酸塩ガラス(MgSiO)を坩堝等の容器を使用しない融解-急冷法(コンテナレス法)で作成した。そして、このガラスでは、Mg-Oが、歪んだイオン結合性のMgO, MgO, MgOユニットを形成し、それらが頂点あるいは稜を共有して新奇なネットワーク構造を形成していることを見いだした。この結果は、コンテナレスと同様の環境になっている星間からの物質中にこのMgオルトケイ酸塩ガラスに似た新奇なガラス相が見られる理由を示している。

Study of particle size distribution and formation mechanism of radioactive aerosols generated in high-energy neutron fields

遠藤 章; 佐藤 薫; 野口 宏; 田中 進; 飯田 孝夫*; 古市 真也*; 神田 征夫*; 沖 雄一*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 256(2), p.231 - 237, 2003/05

https://doi.org/10.1023/A:1023925031655

高エネルギー中性子場で発生する放射性エアロゾルの生成機構を解明するために、DOPエアロゾルを浮遊させたアルゴン及びクリプトンガスを45MeV及び65MeVの準単色中性子ビームを用いて照射し、生成されるCl, Cl, Br 及び Br エアロゾルの粒径分布を測定した。生成される放射性エアロゾルの粒径分布に対して、添加するDOPの粒径,照射に用いる中性子ビームのエネルギーの影響,また、生成される核種による粒径分布の違いを検討した。その結果、実測された放射性エアロゾルの粒径分布は、中性子照射による核反応で生成された放射性核種がDOPエアロゾルの表面に付着するモデルを用いて解析できることを明らかにした。

Particle size analysis of radioactive aerosols formed by irradiation of argon using 65MeV quasi-monoenergetic neutrons

遠藤 章; 野口 宏; 田中 進; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 佐藤 薫; 津田 修一

Applied Radiation and Isotopes, 56(4), p.615 - 620, 2002/04

https://doi.org/10.1016/S0969-8043(01)00236-6

高エネルギー加速器施設における内部被ばく評価のために、高エネルギー中性子照射場で発生する放射性エアロゾルの生成機構及び粒径分布を解析した。TIARAの65MeV準単色中性子照射場を用い、DOPエアロゾルを添加したArガスを照射した。照射後、エレクトリカルロープレッシャインパクタを用いて、DOPエアロゾルの個数基準の粒径分布、Arの(n, 2np),(n, np)反応からそれぞれ生成されるC,Clエアロゾルの放射能基準の粒径分布を測定した。実験で得られた放射性エアロゾルの粒径分布は、核反応で生成されたCl,Cl原子が、DOPエアロゾル表面に付着すると仮定し評価した粒径分布と、良く一致することが明らかとなった。

Improvement of neutron detection efficiency with high sensitive CR-39 track detector

小田 啓二*; 一定 弘毅*; 宮脇 信正*; 山内 知也*; 中根 佳弘

Radiation Measurements, 34(1-6), p.171 - 175, 2001/06

https://doi.org/10.1016/S1350-4487(01)00145-7

高エネルギー加速器施設や宇宙分野における個人被ばく線量評価において、20MeV以上の中性子に対する測定技術を確立することは非常に重要である。本研究では固体飛跡検出器適用を検討するために2つのテーマで実験を行った。1つは従来の素子で測定の困難な低LET粒子に対する感度に高い新素材を用いた検出器の開発である。開発中の検出器と従来型検器をD-T中性子場において比較照射した結果、新型は従来型の2倍以上の感度を有することを確認した。もう1つの実験は、数10MeV領域において検出器感度への寄与が増大すると思われる重粒子の寄与の測定である。多段階エッチング手法と成長曲線手法を重粒子へ適応し、TIARAの65MeV準単色中性子場で照射した素子の粒子弁別を行った結果、応答関数計算コードによる重粒子寄与率計算結果と一致し、重粒子の応答関数への寄与を実験的に検証することができた。

IRACM: イオン及び中性子による生成放射能計算コードシステム

田中 進; 福田 光宏; 西村 浩一; 渡辺 博正; 山野 直樹*

JAERI-Data/Code 97-019, 91 Pages, 1997/05

JAERI-Data-Code-97-019.pdf:2.58MB

加速器施設では、加速イオン及び二次中性子により加速構成機器及び試料中に放射能が生成されることから、放射線被曝、放射性同位元素及び放射性廃棄物の低減のために、これらの生成放射能の評価が重要である。このため、加速器施設の放射線場で生成される核種、放射能を計算するコードシステムIRACMを開発した。本コードシステムは入射粒子として、中性子、陽子、重陽子、、C、N、O、Ne、Arを考慮した任意の1次元多重層体系における核種の生成・消滅計算が可能である。本システムは、計算プログラム、及び放射化断面積、崩壊・ガンマ線データライブラリで構成されており、FACOM-M780大型計算機及びDECワークステーションで実行可能である。

High-energy/intensity neutron facilities for testing fusion materials

近藤 達男; 大野 英雄; R.A.Jameson*; J.A.Hassberger*

Fusion Engineering and Design, 22, p.117 - 127, 1993/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(05)80013-4

現在検討が進められている核融合炉材料研究用高エネルギー強力中性子照射施設について、技術的実現性ならびに材料研究適応性の観点から、早期実現可能性の高い-Liストリッピング反応型中性子源について、加速器系技術、ターゲット系技術、実験系技術等に関する研究開発の現状ならびにR&D項目を概観する。また、核融合炉開発における材料研究の位置づけ、ならびに材料開発戦略についても言及する。