2017 Fiscal Year Research-status Report
180度方向中性子エネルギースペクトルの測定と核破砕反応モデルの改良
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17K14916
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
岩元 大樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (50589744)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 中性子エネルギースペクトル / 核破砕反応 / 核破砕中性子 / 飛行時間法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大強度陽子加速器施設J-PARCの物質生命科学実験施設（MLF）上流側の陽子ビームトンネル（3NBT）において、3GeVシンクロトロンから加速された陽子ビームを水銀標的に照射し、水銀標的から180度方向に放出された中性子エネルギースペクトル測定を実施した。標的から放出された中性子は、125m上流側の偏向電磁石付近に設置した中性子検出器（液体有機シンチレーション検出器）を用いて検出し、飛行時間法を用いてエネルギースペクトルに変換した。実験では、1 MeVから20 MeVの範囲でエネルギースペクトルを精度よく測定できた。予備実験により、偏向電磁石の漏れ磁場対策を講ずる必要があることが分かり、パーマロイを検出器周りに設置することで、漏れ地場による影響を回避できることが分かった。得られたエネルギースペクトルを、汎用粒子輸送解析コードPHITSに含まれる核反応モデルによる解析結果と比較した。解析値は概ね実験値を再現するものの、無視できない差異があることが分かった。この差異の原因解明は今後の課題である。1 MeV未満の中性子エネルギースペクトルを精度よく測定するためには、検出器の効率測定を追加的に実施する必要があるとともに、代替検出器としてヘリウム3計数管の使用も検討する必要があることが分かった。実験で得られた結果を、日本原子力学会2017年秋の大会及び同2018年春の大会において報告した。
測定と並行して、PHITSの核破砕反応を記述するモデル（INCL4.6/GEM）の改良に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度はエネルギースペクトルを取得でき、研究の進捗は現在のところ、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験では、1 MeV未満の中性子エネルギースペクトルについては、精度よく測定できなかったが、これは検出器の追加試験を行うこと、およびヘリウム3計数管を用いることで改善できると考える。また、1 MeV未満のエネルギースペクトルに検出器設置付近のビームダクトの影響が見られた。この影響を取り除くために、検出器設置位置における測定環境の整備を計画している。
J-PARCの運転規程により、3 GeV以外の陽子ビームを水銀標的に照射する実験を実施できないことが判明した。その回避策としてJ-PARCのビームトンネル内に設置されたビームダンプを用いて400 MeV陽子入射実験を行うことを計画している。
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| Causes of Carryover |
（理由）当初計画においてはH29年度に中性子エネルギースペクトルの測定に係る物品の購入等を予定していたが、H29年度に実施した測定の予備実験は既存の実験装置にて対応が可能だったこと等によりH29年度の直接経費全額が次年度使用額として生じることとなった。なお、H29年度の執行額が0円だが研究は問題無く進捗している。
（使用計画）1MeV未満エネルギースペクトル測定のためのヘリウム3計数管、核反応モデルを改良するためのPC及び周辺機器の購入に使用する。
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