タンデム加速器を利用した先進的単色中性子源の実用化と中性子ビーム理工学への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558064
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 渡辺 幸信 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (30210959)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 伸夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (70193208) ; 相良 建至 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (00128026) ; 的場 優 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60037827) ; 中村 裕之 北九州工業高等専門学校, 助教授 (70172434) ; 若林 源一郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90311852)
• Keywords: 加速器中性子源 / MeV領域 / (p, n)逆運動学 / タンデム加速器 / 単色中性子 / 水素ガスターゲット / 反跳陽子中性子スペクトロメータ / 核データ測定

Research Abstract

本研究では、中性子利用に関連した基盤技術の整備、高度化を目指し、いわゆる"gap"領域(8〜14MeV)の単色中性子標準場を九州大学タンデム加速器実験施設において開発、実用化することを目標としている。
今年度は、(P, n)反応の逆運動学を利用した^1H(^<13>C,n)反応中性子源の開発・実用化を目指した予備実験を行った。水素ターゲットにガスターゲットを選択し、入口窓材にタンタル薄膜(3μm)を使用し、ビームストッパ材にもタンタル板を使った小型のガスセル(33mmφx30mm)を製作した。これを九大タンデム加速器実験室のビームラインに設置し、56MeV及び59.3MeVの^<13>C^<6+>ビームを入射し、発生した6.2MeV及び7.2MeV単色中性子をNE213検出器で測定することに成功した。発生した中性子は逆運動学中性子源の特徴である運動学的に前方角方向のみに集束されることを実験的に検証できた。実験結果の解析および中性子源設計のために中性子発生シミュレーション計算コードを開発し、予備実験結果を反映させて実機用のガスターゲットの設計を終えた。これらの成果は、九州大学総合理工報告として公表した。
また、中性子検出系については、反跳陽子法を用いた高効率・高分解能スペクトロメータの試作機を2種類製作し、その特性を調べた。1つは、アクティブラジエータ付のもので、もう1つは、レイトレース法による反跳陽子の位置検出機能付の広角スペクトロメータである。いずれも、7.2MeV中性子に対する応答を実験的に調べ、良好な結果が得られた。なお、後者については、実験成果をIEEE Trans. Nucl. Sci.誌に公表した。

Research Products

• [Publications] Y.Watanabe, Y.Matsuoka, H.Nakamura, 他3名: "Development of Quasi-Monoenergetic Neutron Source Using the ^1H(^<13>C,n) Reaction"Engineering Sciences Report, Kyushu University (KYUSHU DAIGAKU SOGORIKOGAKU HOKOKU). 23(3). 285-290 (2001)
• [Publications] G.Wakabayashi, T.Kitano, H.Yanagawa, 他6名: "A ray-trace-type counter telescope for neutron spectrometry"IEEE Trans.Nucl.Sci.. 48(3). 320-324 (2001)