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高エネルギー中性子場を用いた深層透過と放射化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 14550054
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

中尾 徳晶  高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (80272524)

研究分担者 伴 秀一  高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (70141976)
三浦 太一  高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助教授 (80209717)
沼尻 正晴  高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (20189385)
川合 将義 (川合 將義)  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (10311127)
佐波 俊哉  高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (90321538)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード核破砕中性子 / コンクリート / 中性子場 / 放射化検出器 / 遮蔽実験 / 陽子加速器 / 深層透過 / モンテカルロ / 減弱距離
研究概要

大強度高エネルギーの陽子加速器やそれに付属する各種実験施設の設計には、二次放射線の漏洩や透過の評価が大きな問題となる。本研究は、高エネルギー中性子場を用いて、遮蔽簡易式の減弱距離等のパラメータや遮蔽計算コードの精度検証を行える遮蔽ベンチマーク実験データを提供することを目的としている。
高エネルギー加速器研究機構(KEK)の核破砕中性子源施設KENSは、500MeV陽子(5μA)を厚いタングステンターゲットに当てて中性子を生成している。このターゲットから下流2.5m先には中性子照射室があり、ターゲットから前方に生成した高エネルギー中性子がコリメータを通して導かれている。本研究では、ビーム出口から4mを普通コンクリートで全て埋め、遮蔽体系内のビーム軸上には、40〜80cm厚毎に検出器や照射試料等をターゲットステーション上から挿入できる孔(スロット)を設け、その孔に同じ組成のコンクリートで製作された遮蔽プラグを差し込める構造とした。
ビーム出口直後からコンクリート4m厚までの8つのスロットに放射化検出器としてビスマス、アルミニウム、インジウムおよび金の箔や円盤を設置して照射し、遮蔽体系内の中性子強度分布を測定した。照射終了後、放射化検出器に生成した放射性核種からのγ線をゲルマニウム検出器で測定し、その反応率を求めた。アルミニウムにおける^<24>Na,^<22>Na,^7Be、ビスマスにおける^<210-x>Bi(x=4〜9)、インジウムにおける^<116m>Inおよび金における^<198>Auの各放射性核種生成率をコンクリート遮蔽体中の様々な厚さにおいて測定し、その減衰分布を得た。本実験結果は、遮蔽深層透過計算の検証に非常に有用なベンチマーク実験データである。
また、ハドロンカスケードモンテカルロコードMARSを用いたシミュレーションを行い、本研究で得られた実験データと比較を行った結果、およそ2倍以内で実験値を再現することが分かった。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書

研究成果

(19件)

すべて その他

すべて 文献書誌

  • [文献書誌] 八島浩, 中尾徳晶: "KENS遮蔽実験における放射化検出器の中性子反応率データ解析"KEK-Internal. 2003-10. (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakao et al.: "Shielding Experiment at the High Energy Neutron Beam Course of KENS"Proc.16th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-XVI),May 12-15,2003,Dusseldorf-Neuss, Germany, KEK Preprint 2003-15 (2003).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakao et al.: "KENS Shielding Experiment (1)-Measurement of Neutron Attenuation through 4m Concrete Shield Using a High Energy Neutron Irradiation Room"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology (ISORD-2),Tohoku University, Sendai, Japan, July 24-25,2003.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Q.Wang et al.: "KENS Shielding Experiment (2):Measurement of the Neutron Spatial Distribution inside and outside of a Concrete Shield using an Activation Foil and an Imaging Plate Technique"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology (ISORD-2),Tohoku University, Sendai, Japan, July 24-25,2003.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾徳晶 他: "核破砕中性子源施設KENSにおける高エネルギー中性子のコンクリート遮蔽体深層透過実験"日本原子力学会2003年春の年会要旨集. D47. 148 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大石晃嗣 他: "核破砕中性子源施設KENSにおけるコンクリート放射化実験及びその評価"日本原子力学会2003年秋の年会要旨集. B40. (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yashima, N.Nakao: "Data Analysis for Neutron Reaction Rates of Activation Detectors in KENS Shielding Experiment -Experiment on January 2003"KEK-internal. 2003-10. (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakao, H.Yashima, M.Kawai, K.Oishi, H.Nakashima, S.Sasaki, K.Masumoto, M.Numajiri, T.Sanami, K.Takahashi, A.Toyoda, K.Iijima, Q.Wang, S.Ban, H.Hirayama, S.Muto, T.Nunomiya, S.Yonai, D.R.H.Rasolonjatovo, K.Terunuma, T.Nakamura, A.Maruhashi: "Shielding Experiment at the High Energy Neutron Beam Course of KENS"Proc. 16th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources(ICANS-XVI), May 12-15, 2003 Dusseldorf-Neuss, Germany, and KEK. 2003-15(Preprint). (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakao, H.Yashima, M.Kawai, K.Oishi, H.Nakashima, S.Sasaki, K.Masumoto, M.Numajiri, T.Sanami, H.Matsumura, Q.Wang, A.Toyoda, K.Iijima, K.Takahashi, S.Ban, H.Hirayama, S.Muto, T.Nunomiya, S.Yonai, D.R.H.Rasolonjatovo, K.Terunuma, T.Nakamura, E.Kim, K.Sarkar, A.Maruhashi: "KENS Shielding Experiment (1) -Measurement of Neutron Attenuation through 4m Concrete Shield Using a High Energy Neutron Irradiation Room"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology (ISORD-2), Tohoku University, Sendai, JAPAN, July 24-25,2003.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Q.Wang, K.Masumoto, A.Toyoda, N.Nakao, M.Kawai, T.Shibata: "KENS Shielding Experiment (2): Measurement of the Neutron Spatial Distribution inside and outside of a Concrete Shield using an Activation Foil and an Imaging Plate Technique"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology(ISORD-2), Tohoku University, Sendai, JAPAN, July 24-25,2003.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakao et al.: "Deep penetration experiment of concrete shielding using high energy neutrons at KENS neutron spallation source facility"Abstracts of 2003 Annual Meeting of the Atomic Energy Society of Japan. C47. 148 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Oishi et al.: "Measurements and Analysis of Induced Activations in Concrete using High Energy Neutrons at KENS Neutron Spallation Source Facility"Abstracts of 2003 Fall Annual Meeting of the Atomic Energy Society of Japan. B40. (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 八島浩, 中尾徳晶: "KENS遮蔽実験における放射化検出器の中性子反応率データ解析"KEK-Internal. 2003-10. 1 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nakao et al.: "Shielding Experiment at the High Energy Neutron Beam Course of KENS"Proc.16th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-XVI), May 12-15, 2003, Dusseldorf-Neuss, Germany, KEK Preprint 2003-15 (2003). Vol.III. 1069-1075 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nakao et al.: "KENS Shielding Experiment (1) - Measurement of Neutron Attenuation through 4m Concrete Shield Using a High Energy Neutron Irradiation Room"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology (ISORD-2), Tohoku University, Sendai, JAPAN, July 24-25, 2003. 22-25 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Q.Wang et al.: "KENS Shielding Experiment (2) : Measurement of the Neutron Spatial Distribution inside and outside of a Concrete Shield using an Activation Foil and an Imaging Plate Technique"Proc.The 2ns iTRS International Symposium on Radiation Safety and Detection Technology (ISORD-2), Tohoku University, Sendai, JAPAN, July 24-25, 2003. 26-29 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾徳晶 他: "核破砕中性子源施設KENSにおける高エネルギー中性子のコンクリート遮蔽体深層透過実験"日本原子力学会 2003年春の年会 要旨集. D47. 148 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 大石晃嗣 他: "核破砕中性子源施設KENSにおけるコンクリート放射化実験及びその評価"日本原子力学会2003年秋の年会要旨集. B40. 144 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾徳晶 他: "核破砕中性子源施設KENSにおける高エネルギー中性子のコンクリート遮蔽体深層透過実験"日本原子力学会2003年春の年会要旨集. D47. 148 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-03-31   更新日: 2016-04-21  

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