Accurate prediction of low-energy deuteron-induced reactions for development of small neutron source

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15483
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Nakayama Shinsuke 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 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (30758610)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 重陽子 / 中性子源 / PHITS / JENDL-5

Outline of Final Research Achievements

An accurate deuteron nuclear reaction database on 9Be has been developed to improve the accuracy of the d+Be neutron source simulation. The nuclear reaction data in the database were evaluated using a calculation method considering the reaction processes characteristic of deuteron-induced reactions.
The performance of the d+Be neutron source was evaluated by simulation using the database. As a result, it was found that it is possible to realize a d+Be neutron source with equivalent performance at lower beam energies such as 1.5 or 2.0 MeV by increasing the thickness of the shielding by about 1.5 times from the design value of the p+Li neutron source with a beam energy of 2.5 MeV, which is a candidate for a portable neutron source.

Free Research Field

核データ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

9Beに対する重陽子核反応が低入射エネルギーでも中性子を発生させることから、d+Be中性子源は可搬型中性子源の有力な候補であるといえる。しかし、重陽子核反応データの精度が不十分であったため、その検討が十分に行えない状況にあった。
本研究では、重陽子核反応に特徴的な反応過程を考慮した計算手法に基づいて精度の良い重陽子核反応データベースを開発し、一般に公開した。これにより、上記の状況が打開されたと言える。
また、開発したデータベースを用いたシミュレーションも行い、d+Be中性子源の可搬型中性子源への適用性も示した。この結果に基づき、今後、可搬型d+Be中性子源の更なる検討が進むことも期待される。