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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

研究課題

研究課題/領域番号 17K14916
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 原子力学
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

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, 研究副主幹 (50589744)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード核破砕反応 / 核破砕中性子 / 核反応モデル / 高エネルギー核分裂 / 飛行時間法 / 中性子エネルギースペクトル / 中性子検出器 / 放射線 / 量子ビーム / 加速器
研究成果の概要

大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて、3 GeVに加速された陽子ビームを水銀標的に照射し、ビーム進行方向から180度方向に放出される中性子のエネルギースペクトルを測定した。実験で得られたエネルギースペクトルの測定値は、放射線挙動解析コードPHITSに組み込まれている最新の核反応モデルによる解析値とよく一致することを明らかにした。さらに、高エネルギー核分裂に関する核反モデルを新たに提案し、これをPHITSに組み込んだ。実験値との比較の結果、提案したモデルは実験値を従来モデルよりも精度良く再現できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、高エネルギー陽子ビームを核破砕標的に入射させたときに発生する中性子の情報を定量的に測定でき、核反応モデルによる解析結果の妥当性を示すことができた。この成果は、高エネルギー加速器を用いた核破砕中性子源の遮蔽設計の高度化及び加速器駆動核変換システムの研究開発に貢献するものである。さらに、新たに提案した核反応モデルは、高エネルギー核分裂反応で発生する放射性核種の収量予測の精度向上に貢献する。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Measurement of thick target neutron yield at 180°for a mercury target induced by 3-GeV protons2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Hiroki、Iwamoto Hiroki、Meigo Shin-ichiro、Takeshita Hayato、Maekawa Fujio
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 483 ページ: 33-40

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.09.012

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of uncertainty in lead spallation particle multiplicity and its propagation to a neutron energy spectrum2019

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto Hiroki、Meigo Shin-Ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 57 号: 3 ページ: 276-290

    • DOI

      10.1080/00223131.2019.1671912

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unified description of the fission probability for highly excited nuclei2018

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto Hiroki、Meigo Shin-ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 56 号: 2 ページ: 160-171

    • DOI

      10.1080/00223131.2018.1539351

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高エネルギー粒子輸送計算における核分裂確率の統一的記述2018

    • 著者名/発表者名
      岩元大樹、明午伸一郎
    • 学会等名
      日本原子力学会2018年秋の大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of a high-energy fission model for spallation reactions2018

    • 著者名/発表者名
      H. Iwamoto, S-I. Meigo
    • 学会等名
      14th Specialists' workshop on Shielding aspects of Accelerators, Targets, and Irradiation Facilities (SATIF-14)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the energy spectrum of spallation neutron emitted to the most backward angle of 180° produced from thick mercury target irradiated with 3 GeV protons2018

    • 著者名/発表者名
      H. Matsuda1, S-I Meigo, H. Iwamoto, H. Takeshita
    • 学会等名
      14th Specialists' workshop on Shielding aspects of Accelerators, Targets, and Irradiation Facilities (SATIF-14)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC MLF水銀標的から放出される180度方向核破砕中性子エネルギースペクトルの測定2018

    • 著者名/発表者名
      松田洋樹、明午伸一郎、岩元大樹
    • 学会等名
      日本原子力学会2018年春の年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] J-PARC MLF水銀標的からの後方角核破砕中性子のスペクトル測定2017

    • 著者名/発表者名
      松田洋樹、明午伸一郎、岩元大樹
    • 学会等名
      日本原子力学会2017年秋の大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 2020年度核データ部会賞,学術賞; 高励起原子核の核分裂確率の統一的な記述

    • URL

      http://www.aesj.or.jp/~ndd/ndnews/pdf128/No128-02.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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