複合的実験手法による7Li(p,n)反応準単色中性子スペクトル構造の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25871197
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 増田 明彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究員 (70549899)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 加速器 / 放射線 / 中性子 / 校正 / 高エネルギー中性子

Outline of Annual Research Achievements

サイクロトロン施設において7Li(p,n)反応を用いて生成される準単色高エネルギー中性子場に混在する低エネルギー連続成分のスペクトルを，複数のシンチレーターを用いた中性子飛行時間(TOF)法と放射化箔ボナー検出器を用いたアンフォールディング法との組み合わせにより測定した。
原子力機構高崎量子応用研究所TIARAのサイクロトロン施設でビーム間引き技術開発の協力を受け，測定下限エネルギーを拡張した有機液体シンチレーターと6Liガラスシンチレーターを用いたTOF測定技術を確立した。ターゲットでの7Li(p,n)反応で直接生成され飛来する中性子が有意に測定される100keV近傍以上のスペクトル形状を取得した。
散乱中性子が支配的とみられる熱中性子領域までを含む全エネルギー領域のスペクトルを評価するため，高エネルギー環境でもシンプルな測定ができる放射化箔ボナー検出器を設計・制作し，モンテカルロシミュレーションと産総研の中性子標準場での実験により応答特性を評価し，高エネルギー中性子場に適用した。アンフォールディングに用いる初期推定スペクトルとして100keV近傍まで信頼性の高いTOF測定の結果を用いることで，従来より信頼性の高い全エネルギー領域に対する中性子スペクトルを得た。
また，入射陽子エネルギーの違いによるスペクトル構造への影響を調査するため，複数のエネルギー（陽子エネルギー50MeV，65MeV）で実験を行い，その比較も実施した。さらに，大阪大学RCNPのサイクロトロン施設を利用しさらに高エネルギー（陽子エネルギー100-400MeV）での実験も実施し，TIARAで得た低エネルギー構造の知見を適用して全エネルギー領域に対する中性子スペクトル測定を行った。波及的な展開として，放射化箔ボナー技術の治療用大強度中性子の測定への応用を計画している。

Research Products

• [Journal Article] Time-of-flight measurement for low-energy components of 45-MeV quasi-monoenergetic high-energy neutron field from 7Li(p,n) reaction (2015)
  • Author(s): A. Masuda, T. Matsumoto, H. Harano, Y. Tanimura, Y. Shikaze, H. Yoshitomi, S. Nishino, S. Kurashima, M. Hagiwara, Y. Unno, J. Nishiyama, M. Yoshizawa, H. Seito
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nuclear Science Volume: 62 Pages: 1295-1300
  • DOI: 10.1109/TNS.2015.2432273
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development and evaluation of activation neutron detectors for spectrum measurements of quasi-monoenergetic high-energy neutron fields (2015)
  • Author(s): A. Masuda, T. Matsumoto, H. Harano, H. Yoshitomi, Y. Tanimura, Y. Shikaze, S. Kurashima, H. Seito, M. Hagiwara, Y. Unno, J. Nishiyama, M. Yoshizawa
  • Journal Title: 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record Volume: - Pages: 1-5
  • DOI: 10.1109/NSSMIC.2014.7431173
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spectral measurement of quasi-monoenergetic high-energy neutron field by combination of TOF and Bonner unfolding methods (2015)
  • Author(s): A. Masuda, T. Matsumoto, H. Harano, H. Yoshitomi, S. Nishino, Y. Tanimura, Y. Shikaze, S. Kurashima, H. Seito, M. Hagiwara, Y. Unno, J. Nishiyama, M. Yoshizawa
  • Journal Title: 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record Volume: - Pages: -
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 100-400 MeV中性子に対するボナー検出器の応答測定実験 (2016)
  • Author(s): 増田明彦，松本哲郎，原野英樹，岩元洋介，岩瀬広，中村尚司，佐藤大樹，萩原雅之，佐藤達彦，八島浩，中根佳弘，嶋達志，民井淳，畑中吉治
  • Organizer: 日本原子力学会2016年春の年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県）
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] 中性子飛行時間法とボナーアンフォールディング法による準単色高エネルギー中性子場の測定 (2016)
  • Author(s): 増田明彦，松本哲郎，原野英樹，吉富寛，西野翔，谷村嘉彦，志風義明，倉島俊，清藤一，吉澤道夫
  • Organizer: 2015年度計量標準総合センター成果発表会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所（茨城県）
  • Year and Date: 2016-02-09
• [Presentation] ボナー検出器の応答測定 (2015)
  • Author(s): 増田明彦，松本哲郎，原野英樹，岩元洋介，岩瀬広，中村尚司，佐藤大樹，萩原雅之，佐藤達彦，八島浩，中根佳弘，嶋達志，民井淳，畑中吉治
  • Organizer: RCNP研究会「高エネルギー準単色中性子照射場を活用した実験と今後の展望」
  • Place of Presentation: 大阪大学核物理研究センター（大阪府）
  • Year and Date: 2015-11-26
• [Presentation] Spectral measurement of quasi-monoenergetic high-energy neutron field by combination of TOF and Bonner unfolding methods (2015)
  • Author(s): A. Masuda, T. Matsumoto, H. Harano, H. Yoshitomi, S. Nishino, Y. Tanimura, Y. Shikaze, S. Kurashima, H. Seito, M. Hagiwara, Y. Unno, J. Nishiyama, M. Yoshizawa
  • Organizer: 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • Place of Presentation: Town and Country Hotel (San Diego, USA)
  • Year and Date: 2015-11-04
  • Int'l Joint Research