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論文

The Measurements of neutron energy spectrum at 180 degrees with the mercury target at J-PARC

松田 洋樹; 明午 伸一郎; 岩元 大樹

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012017_1 - 012017_4, 2018/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.11

180$$^{circ}$$方向に放出される核破砕中性子は将来のADS(加速器駆動未臨界システム)の遮蔽計算や核物理の観点から重要である。しかし、測定の困難さからこれまでほぼ全く測定されてこなかった。われわれは初めて180$$^{circ}$$方向に放出された水銀核破砕中性子のエネルギースペクトルをJ-PARCのMLFへの陽子ビーム輸送ライン(3NBT)においてNE213液体シンチレーターを用いて測定した。ターゲットに照射される陽子エネルギーは3GeVで、強度は1$$times$$10$$^{10}$$個以上である。中性子のエネルギーはn-$$gamma$$弁別を用いて信号を分離した後飛行時間法で決定した。またPHITSを用いて実験のセットアップを模して計算を行い、実験値との比較を行なった。本稿では実験概要及び測定結果などを報告する。

論文

Study of light output and response function of liquid organic scintillator for high-energy neutron spectrometry

佐藤 大樹; 佐藤 達彦; 遠藤 章; 松藤 成弘*; 佐藤 眞二*; 高田 真志*; 石橋 健二*

Nuclear Science Symposium Conference Record, 2005 IEEE, Vol.3, p.1288 - 1290, 2005/10

シンチレーション検出器を用いて中性子のエネルギースペクトルを測定するためには、検出器の応答関数が必要とされる。この応答関数を精度よく評価するためには、入射中性子とシンチレーション物質との核反応による荷電粒子生成と、それに伴う発光機構を解明することが重要である。そこで、液体有機シンチレータにおける、荷電粒子の運動エネルギーと光出力の相関を調べるために、放射線医学総合研究所HIMACにおいて、さまざまな荷電粒子に対する応答関数を測定した。液体有機シンチレータとして、中性子測定で広く利用されているBC501Aを用いた。各種荷電粒子は高エネルギー重イオンの炭素ターゲットへの入射核破砕反応により生成され、粒子弁別後に飛行時間からその運動エネルギーを求めた。実験から得た荷電粒子の運動エネルギーと光出力の相関を、半実験式と比較したところ、陽子と重陽子に関しては非常に良い一致を示した。しかし、$$alpha$$粒子に関しては、系統的に大きな値を与えることを明らかにした。

論文

Measurements of neutron spectra produced from a thick lead target bombarded with 0.5- and 1.5-GeV protons

明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 前畑 京介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 沼尻 正晴*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 431(3), p.521 - 530, 1999/00

 被引用回数:35 パーセンタイル:91.14(Instruments & Instrumentation)

中間エネルギーの粒子輸送のベンチマークデータ取得のために、0.5及び1.5GeV陽子を厚い鉛ターゲットに入射した場合の中性子スペクトル測定を行った。測定では1.6MeV以上のエネルギー領域における、精度の良い中性子スペクトルが得られた。実験結果をNMTC/JAERI-MCNP4Aコードシステムによる計算結果と比較した。この結果、計算は10MeV以下のエネルギー領域において実験を良く再現できることがわかった。しかし、20から80MeVにおいては実験値よりも50%程度小さい値を与えている。この不一致は、核子核子散乱断面積に媒質効果を考慮することにより縮少した。

論文

有機液体シンチレータを用いた計測技術

大山 幸夫

放射線, 24(1), p.77 - 83, 1998/00

最近の有機液体シンチレータの応用について概括する。モンテカルロシミュレーションコードの進歩により、応答関数が容易に計算できるようになったため、アンフォールディング法による中性子スペクトル測定が14MeVから中高エネルギー領域まで拡大した。また、$$gamma$$線スペクトル測定も試みられている。これら最近の仕事は様々な実験の必要性から生じたものである。

論文

Measurements of the response function and the detection efficiency of an NE213 scintillator for neutrons between 20 and 65 MeV

明午 伸一郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 401, p.365 - 378, 1997/00

 被引用回数:55 パーセンタイル:95.69(Instruments & Instrumentation)

7Li(p,n)反応から生成する25,30及び65MeV準単色中性子を用いてNE213の検出効率と応答関数を測定し、SCINFUL及びCECILコードによる計算値との比較を行った。その結果、SCINFULによる検出効率の計算値は実験値と実験誤差内で一致したが、CECILによる計算値は実験値に比べ20%大きくなることがわかった。この原因は、SCINFULで使用される炭素の荷電粒子放出断面積は実験値と良く一致するのに対し、CECILで使用される断面積は実験値より5倍以上も大きいためである。また応答関数の比較から、SCINFULによる重陽子の発光効率に問題があることがわかった。そこで、MurayとMeyerの経験則を用いて、陽子の発光効率から重陽子の発光効率を作成した。新しい発光効率を用いたSCINFULによる応答関数は、実験値をよく再現した。

論文

Concept and characteristics of a simulated line source for annular blanket experiments using an accelerator-based deuterium-tritium neutron source

大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*; A.Kumar*; 渡辺 洋一*; et al.

Fusion Technology, 28(2), p.305 - 319, 1995/09

疑似線状線源を加速器型D-T点状中性子源を用いて実現した。この疑似線源は連続的に動く点源の時間平均をとるか、または、細かく分割した点源を重ねあわせることで得られる。この線状線源はトカマク炉の一部を模擬する円環形状の核融合ブランケット中性子工学実験に利用される。線源特性は放射化法とNE213検出器を用いて、2つの運転モード、即ち連続モードとステップモードで測定された。この線源を用いて行う環状ブランケット実験の線源条件として必要な線源特性計算をモンテカルロコードで行った。この計算の信頼性は測定した線源特性との比較によって確認した。

論文

Benchmark experiment on copper with D-T neutrons for verification of neutron transport and related nuclear data of JENDL-3.1

今野 力; 前川 藤夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 前川 洋

Fusion Engineering and Design, 28, p.745 - 752, 1995/00

中性子輸送計算コードとJENDL-3.1の核データの検証のために、D-T中性子源を用いて、銅に関するベンチマーク実験を行った。実験体系は、直径629mm、厚さ608mmの銅平板で、D-T中性子源から200mmに設置された。数keV以上の中性子スペクトルと$$^{93}$$Nb(n,2n)$$^{92}$$Nb,$$^{115m}$$In,$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au等の放射化反応率を14mm$$Phi$$のNE213、小型の反跳陽子ガス比例計数管、放射化箔を用いて測定した。実験解析は、DOT3.5とMCNP-4で行い、核データセットはJENDL-3.1から作られたものを用いた。また、DOT3.5の場合は、群定数による自己遮蔽の影響も調べた。すべての計算は、測定された10MeV以上の中性子データと10%以内で一致した。自己遮蔽の影響は0.1MeV以下で現われ、その補正が不十分であることが明らかになった。また、10MeV以下の中性子データに関しては、実験と解析の間に30%以上の差があり、JENDL-3.1の銅のデータにまだ問題があると考えられる。

論文

Measurements of spallation neutrons from a thick lead target bombarded with 0.5 and 1.5 GeV protons

明午 伸一郎; 高田 弘; 千葉 敏; 中本 建志*; 石橋 健二*; 松藤 成弘*; 前畑 京介*; 執行 信寛*; 和久田 義久*; 渡辺 幸信*; et al.

PSI-Proceedings 95-02, Vol. 2, 0, p.442 - 453, 1995/00

本グループでは高エネルギー陽子を薄い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の系統的な測定を行ってきた。本研究では、積分的なデータを得て高エネルギー核子・中間子輸送コードを検証することを目的として、0.5及び1.5GeV陽子を黒い鉛ターゲットに入射した場合の生成中性子スペクトルを測定した。測定は高エネルギー物理学研究所の陽子シンクロトロンを用いて、断面15$$times$$15cm$$^{2}$$、厚さ20cmの直方体の鉛ターゲットを用いて行った。中性子スペクトルはTOF法とアンフォールディング法により得た。NMTC/JAERIによる計算値は数100MeV以下及び百MeV以上の中性子については実験値に良く一致したものの、その中間領域については50%程度過小評価した。薄いターゲットの計算値は実験値と良く一致していたので、計算は一回衝突による中性子生成過程では問題がなく、ターゲット内の粒子輸送過程に問題があると思われる。

論文

Tritium production-rate measurement techniques developed at FNS/JAERI

前川 洋; 前川 藤夫; 大山 幸夫; 今野 力; 池田 裕二郎; 津田 孝一; 山口 誠也*

Fusion Technology, 26, p.1086 - 1091, 1994/11

D-T核融合炉の開発において、トリチウムの再生産を実証する必要がある。従って、核融合中性子工学においてトリチウム生成率は最も重要な測定項目である。原研・FNSでは、以下の5つの測定技術を開発した。(1)オンライン法、1対のLiガラスシンチレータによる方法,(2)オンライン法、小型球型NE213検出器による方法,(3)オフライン法、Li$$_{2}$$Oペレットによる液体シンチレータ法,(4)オフライン法、Li$$_{2}$$O板/ブロックによる液体シンチレータ法(領域測定法),(5)オフライン法、LiFのTLDによる自己照射法,本論文では上記手法の概要及び適応範囲等について述べる。

論文

Spectrum weighting function method for in-situ fast neutron and gamma-ray response measurements in fusion integral experiments with an NE213 scintillation detector

大山 幸夫; 関山 和徳*; 前川 洋

Fusion Technology, 26, p.1098 - 1102, 1994/11

小型のNE213液体シンチレーション検出器を用いたスペクトル荷重関数法を実験体系内での積分中性子束、$$^{7}$$Liのトリチウム生成率及びガンマ線発熱率の測定に応用した。NE213は中性子とガンマ線の弁別が可能であるため、各々に対応した核特性パラメータを求めることができる。この方法は検出器の応答関数から求めたい核特性パラメータへの応答関数へ変換を行うスペクトル荷重関数を積分方程式を解くことで求め、測定された波高分布データの荷重和をとることで簡単かつ迅速にデータ処理を行うことができる。また、結果の統計的安定性もよく、核特性パラメータの応答関数(例えば$$^{7}$$Li(n,n'$$alpha$$)$$^{3}$$T断面積)の精度が充分良ければ、検出器の精度によって実験誤差は支配される。この方法は、直接測定できる検出器のない場合や、ガンマ線の例のように小型検出器で通常のスペクトルアンフォールディング法が適用できない場合などに特に有効である。

論文

A Review of shielding experiments for fusion reactor at FNS/JAERI

前川 洋; 大山 幸夫; 田中 俊一

Proc. of the Topical Meeting on New Horizons in Radiation Protection and Shielding, p.611 - 618, 1992/00

1981年4月のFNSの完成以来、核融合炉の開発のための遮蔽実験を実施してきた。それらは、(1)コンクリート、鉄及びSUS316L体系でのバルク遮蔽実験、(2)2種類の大口径ダクト、小口径ダクト、マルチスリット及びオフセットリットによるストリーミング実験、(3)大きなコンクリートを用いたキャビティ実験、である。また、1991年からはITER/EDA計画に貢献するため、新たなバルク遮蔽実験を開始した。

論文

Measurements of the source term for annular blanket experiment with a line source; Phase IIIA of JAERI/USDOE collaborative program on fusion neutronics

今野 力; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋; 中村 知夫; A.Kumar*; M.Z.Youssef*; M.A.Abdou*; Bennett, E. F.*

Fusion Technology, 19(3), p.1885 - 1890, 1991/05

日米共同実験PhaseIII実験では、DT中性子源を固定し体系を2mにわたって動かすことにより線状線源を模擬している。一連の実験に先立って、この線状線源がどの程度良く模擬されているかどうかを調べた。体系の移動モードは測定手法によりステップモードと連続モードにわかれる。ステップモードについては、小型球形NE213検出器を用いて体系が無い場合の10MeV以上との中性子フラックス分布を測定した。連続モードについては、放射化箔法を用いて体系が無い場合と有る場合の反応率分布を測定した。得られた結果から、ステップモードでも連続モードでも、中心付近での分布はほぼ平坦で、線状線源を良く模擬していることがわかった。

論文

Neutronics experiment and analysis on a tungsten slab assembly bombarded with D-T neutrons

池田 裕二郎; 大石 晃嗣*; 今野 力; 中村 知夫

Fusion Engineering and Design, 18, p.309 - 315, 1991/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:41.62(Nuclear Science & Technology)

D-T核融合装置のプラズマ対向材および遮蔽材の候補として重要なタングステンの核的特性を調べるためにFNSを用いて積分実験を行った。測定項目は(1)放射化法による各種反応率分布、(2)NE213を用いた体系内スペクトル分布、および(3)タングステン中の誘導放射能である。体系の大きさは直径32cm、厚さ25cmである。深さ25cmにおける中性子束の減衰率を他の物質である鉄、黒鉛、ベリリウムおよび普通コンクリートのそれと反応率比で比較した結果14MeV中性子に対し2.5~10倍、1MeV以上の中性子に対し4~10倍高いことが示された。また$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Auの反応率分布から高い熱中性子吸収率をタングステンが持つことが示された。一方JENDL-3を用いた解析から、5MeV以下の中性子に関し計算が20~40%の過少評価をしていることが明らかになった。これは(n,2n)あるいは非弾性散乱断面積の評価が不充分であることを示している。

論文

Experiments and calculations of 14MeV neutron streaming through multi-layered slit assembly

中島 宏; 田中 俊一; 前川 洋

Journal of Nuclear Science and Technology, 24(8), p.601 - 609, 1987/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:30.22(Nuclear Science & Technology)

中性子輸送計算手法の確率を目的として、核融合炉の中性粒子入射孔を模擬した。多断層スリットからなる供試体を用いて、d-T中性子のストリーミング実験を行った。体系内スリット及びそれを取り囲むモルタル遮蔽体中で、速中性子反応率分布及びエネルギースペクトルを小型球形NE213検出器を用いて、更に熱中性子束分布を、TLDを用いて測定した。モンテカルロコードMCNPにより、これらの測定値を解析し、多断層スリットからの漏洩中性子計算手法を検討した。その結果、スリット内では、計算値は実験値と誤差の範囲内でスリット周囲の遮蔽体内では、Factor2以内で一致した。スペクトルの計算値は、6MeV以下のエネルギー領域ではやや過小評価しているが、全体としては良い一致を示した。また、MCNPコードを、スリットからの漏洩中性子の評価に適用する場合、線束評価法の選択が重要である事が判明した。

論文

A Small spherical NE213 scintillation detector for use in N-assembly fast neutron spectrum measurement

大山 幸夫; 田中 俊一; 津田 孝一; 池田 裕二郎; 前川 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 256, p.333 - 338, 1987/00

 被引用回数:21 パーセンタイル:88.08(Instruments & Instrumentation)

直径14mmの小型球形NE213液体シンチレーション検出器を製作し、その基本的な特性を調べた。調べた項目は、検出感度の方向性、システムの直線性、ガンマ線に対する発光量、計数率変化による利得の変化等である。システムの較正法として各ガンマ線源によるコンプトンエッヂの半波高値の値をVerbinskiの発光量単位(Naユニット)で決定した。また波形弁別特性として、壁効果を受けた反跳陽子の波形特性をモンテカルロ計算による成分別のレスポンスと比較することで明らかにした。得られた結果は従来の他の報告と比較議論され、本検出器が体系内スペクトロメータとして優れていることが示せれた。

論文

Measurement and analysis of an angular neutron flux on a beryllium slab irradiated with deuterium-tritium neutrons

大山 幸夫; 前川 洋

Nuclear Science and Engineering, 97, p.220 - 234, 1987/00

 被引用回数:24 パーセンタイル:89.01(Nuclear Science & Technology)

ベリリウム平板体系表面上での中性子角度束をDT中性子による照射下で測定した。実験はNE213液体シンチレーション検出器を用いた飛行時間測定法によっておこなわれた。測定エネルギー範囲は50keVから15Mevであった。平板の厚さは50.8及び152.4mmで測定の行われた角度は0°、12.2°、24.9°、41.8°、66.8°の各点である。実験結果はJENDL-3PRI,ENDF/B-IV,LANLの各核データファイルを用いたMORSE-DDまたはMCNPの2つのモンテカルロ計算コードで計算解析され比較検討された。この結果両者に20~30%の差違がみられた。結論として14.8MeVの中性子に対する弾性散乱断面積の角度分布と非弾性散乱断面積の全断面積の評価値がまだ不充分であることが指摘された。

論文

Spectral measurement of angular neutron flux on the restricted surface of slab assemblies by the time-of-flight method

大山 幸夫; 前川 洋

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 245, p.173 - 181, 1986/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:70.38(Instruments & Instrumentation)

DT中性子場での平板体系の角度中性子束スペクトルの測定法が開発され、その特性が調べられた。このような実験は核融合のブランケットの研究に有益な情報を与える。中性子コリメータが平板体系表面上の測定領域を限定するため用いられ、その検出器・コリメータ系の応答関数が決定された。測定には2つのバイアスをもつ飛行時間測定系がNE213シンチレーション検出器の正確な効率を得るために波形弁別回路とともに用いられた。スペクトル測定の結果は、計算による結果と比較された。測定スペクトルの評価誤差は5%以内であった。

論文

Neutron field characteristics in concrete cavity having a D-T neutron source

大山 幸夫; 池田 裕二郎; 森 貴正; 中川 正幸; 中村 知夫

Transactions of the American Nuclear Society, 52, p.112 - 113, 1986/00

中心に14MeVの中性子源をもつコンクリートキャビティ内での中性子場特性を調べた。コンクリートキャビティは核融合炉の第1壁で囲まれたキャビティを模擬しており、キャビティ壁面内に設置した核融合ブランケット模擬実験体系を用いた実験の解析に、これらの中性子場特性は非常に重要である。実験はTOF法によりターゲットからの直接中性子のスペクトル、またシャドウーバーとNE213のアンフォールディング法を用いてキャビティ内での反射中性子成分が調べられた。また放射化箔法によってターゲット周りの中性子放出角分布および空間分布が調べられた。これらの実験結果はモンテカルロコードMORSE-DDを用いた詳細な解析およびモデリングの妥当性の検討に用いられ、その結果、高エネルギー領域では非常によく実験結果を再現するような評価が可能となった。

論文

Measured neutron parameters for phase 1 experiments at the FNS facility

前川 洋; 中村 知夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小方 厚; 津田 孝一; 大石 晃嗣*; K.G.Porges*; E.F.Bennett*; T.J.Yule*; et al.

Transactions of the American Nuclear Society, 52, p.109 - 110, 1986/00

原研/米国DOE協同研計画の第1段階実験がFNSを用いて実施された。ブランケット模擬体系はLi$$_{2}$$Oをトリチウム増殖材としたもので、FNSの第1第2ターゲット空間の壁に備えられた貫通孔に設置、回転ターゲットからのD-T中性子を利用し、実験した。実験では基礎となるRNTからの中性子源特性として、エネルギースペクトルや角度分布を測定した。次いで、Li$$_{2}$$Oのみの基準系、種々の第1壁を模擬したFW系、Beによる中性子増信効果を調べるBe系で、実験が行なわれた。最も重要な測定項目であるトリチウム生成率(TPR)はオンライン法として、$$^{6}$$LiについてはLiグラスシンチレータ、$$^{7}$$Liに対してはNE213シンチレータで、また、積分法として、Li$$_{2}$$Oペレット及びLiメタルサンプルを用いた液体シンチレーション法で測定した。放射化箔による反応率やNE213及びPRCによるスペクトルも測定した。

報告書

14mm径球形NE213スペクトロメータの製作と応用

大山 幸夫; 田中 俊一; 津田 孝一; 池田 裕二郎; 前川 洋

JAERI-M 84-124, 43 Pages, 1984/07

JAERI-M-84-124.pdf:1.58MB

核融合炉中性子工学実験での応用を目的とし、14mm球形のNE213スペクトロメータを開発した。このスペクトロメータは14MeV中性子場での速中性子スペクトルを体系内で測定するために用いる。中性子スペクトルをアンフォールディングによって得るために必要な応答関数行列モンテカルロ法に基づいて計算し、その一部について測定値と比較検討したところ良く一致することが分った。本スペクトロメータをD-T中性子場においた酸化リチウム体系でのスペクトル測定に応用し、輸送計算との比較検討した結果、本スペクトロータは核融合炉中性子工学実験で非常に有用であることが実証された。

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