加速器駆動炉材料を対象とした核反応残留核の動的生成過程に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480149
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 魚住 裕介 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (00232801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若林 源一郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90311852) ; 池田 伸夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (70193208) ; 的場 優 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60037827) ; 渡辺 幸信 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (30210959)
• Keywords: 加速器駆動炉 / 原子核反応 / 核内カスケードモデル / 量子分子動力学 / 陽子 / 重陽子 / アルファ粒子

Research Abstract

加速器駆動原子炉は未来の原子炉としてまた、核変換炉として大きな期待を集めている。しかし、高エネルギー陽子ビームを使用することによる材料劣化が深刻な問題として存在する。本研究では、数百MeV領域原子核反応での残留核生成過程の初期において重要となる軽イオン放出メカニズムに関する研究を行った。
今年度は、大阪大学核物理研究センター・リングサイクロトロン加速器施設において400MeV陽子ビームを数種類の標的核に照射し、核反応によって放出される陽子および重陽子その他軽イオンのエネルギースペクトルの測定を実施した。標的核としては広い質量数領域の中から選んで使用したが特に、核破砕ターゲットおよび冷却材として注目されている鉛とビスマスを用いることができた。鉛、ビスマスに関する荷電粒子測定は、発熱計算を高精度化するという意味でも重要なデータを提供するものである。
測定で得たエネルギースペクトルと角度分布は、核内カスケードモデル(INC)および量子分子動力学モデル(QMD)と比較を行った。その結果、両理論モデルとも、軽い標的核に対しては非常によい再現性を示すものの、質量数が200程度以上になると50度付近の低い放出エネルギー領域において大きく実験値を過大評価してしまうことが分かった。今後、この原因を解明して核データ評価計算の高精度化を目指す。
今年度はまた、来年度以降に向けて新しい実験の準備も進めた。まず、構造材の劣化に寄与すると考えられる数百MeVヘリウム粒子の分解過程に関する基礎研究を大阪大学核物理センターで開始するため、検出器シンチレータの各種イオンに対する応答特性の測定を終了した。次に、ロシア・ドゥブナ統合原子核研究機構における実験的研究の申請を行っており、平成15年秋の実験実施を目指してドゥブナグループとの協力体制の確立を中心に、測定器の設計や実験室の整備・検討などを順調に進めることが出来た。

Research Products

• [Publications] Y.Uozumi: "Proton Production Cross Section for Reactions Induced by 300-and 392-MeV Protons"Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY. Suppl.2. 377-380 (2002)
• [Publications] F.Saiho: "Study of Proton and Deuteron Spectra from Proton Induced Reactions at Intermediate Energies"Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY. Suppl.2. 246-249 (2002)