高エネルギー粒子線の物質内挙動と輸送現象に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05302074
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中村 尚司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (70026029)
• 研究分担者: 坂本 幸夫 日本原子力研究所, 原子炉工学部, 副主任研究員 ; 秦 和夫 京都大学, 大学院工学研究科, 助教授 (70109023) ; 今村 峯雄 東京大学, 原子核研究所, 助教授 (10011701) ; 柴田 徳思 東京大学, 原子核研究所, 教授 (80028224) ; 馬場 護 東北大学, 工学部, 助教授 (20005466)
• キーワード: 加速器 / 準単色中性子 / 中性子検出器 / 中性子放射化断面積 / 応答関数 / 2次粒子生成反応 / 中性子遮蔽 / 飛程厚ターゲット生成量

研究概要

本研究は高エネルギー荷電粒子が核反応により生成する2次粒子、特に中性子の物質中での挙動を国内におけるこの分野の専門家を集めて総合的に解明したものである。平成5年度から7年度にわたって東京大学原子核研究所(INS)、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター(CYRIC)、原研高崎研究所(TIARA)の3つのサイクロトロン及び理研リングサイクロトロン(RIKEN)にLi(p,n)反応を用いた準単色中性子場を開発し、その中性子を用いて様々な実験を行うと共に、TIARAのサイクロトロン及び放射線医学総合研究所の重イオンシンクロトロン(HIMAC)からの荷電粒子を用いて生成2次粒子の測定を行ってきた。
本年度における研究及概要と成果は次の通りである。
(1)TIARAに40-90MeV、RIKENに80-210MeVの準単色中性子場を作成したが、本年度はこの2つの場の最終的なフルエンスの値付けとその精度評価を行った。
(2)この場を用いて新たに開発したCaF_2-NE213結合型検出器の応答特性を測定した。
(3)40-210MeVの領域の中性子放射化断面積のうち、特にC,Al,Biの核破砕反応による断面積の測定を行った。
(4)45、70MeV陽子のLi(p,n)反応で生成される準単色中性子のポリエチレン遮蔽体透過実験と70MeV陽子のCu,(p,n)反応で生成される中性子の迷路漏洩を測定した。
(5)100及び400MeV/核子の炭素イオンにより厚いターゲットから生成する2次粒子特に中性子の角度依存エネルギースペクトルを測定した。
本年度は最終年度であり、これまでに得られた実験結果を解析してまとめると共に、計算結果と比較検討した。
本研究で開発した準単色中性子場は、世界中に他の例を見ない標準となる場で諸外国からも使用の希望がいくつか寄せられている。またこの場を用いて求めた断面積や遮蔽データは世界で初めてのもので、ベンチマークデータとして広く利用されつつある。

研究成果

• [文献書誌] J.Lin: "Neutron Energy Response of a Modified Anderson-Braun Rem Counter" KEK Internal. 95-8 (1995)
• [文献書誌] Y.Sakamoto: "Shielding Experiments with Quasi-Monoenergetic Neutrons Between 15 and 90 MeV at 90 MV AVF Cyclotron Facility TIARA" Proc.8th Int.Conf.on Radiation Shielding. Vol.2. 809-815 (1994)
• [文献書誌] N.Nakao: "Spectrometry of Several Tens MeV Neutrons Penetrating Shields Using Organic Liquid Scintillator at 90 MV AVF Cyclotron Facility TIARA" Proc.8th Int.Conf.on Radiation Shielding. Vol.1. 272-279 (1994)
• [文献書誌] Sh.Tanaka: "Shielding Experiments and Analysis at 90MV AVF Cyclotron Facility TIARA" Proc.Shielding Aspects of Accelerators,Targets and Irradiation Facilities. 195-204 (1995)
• [文献書誌] H.Nakashima: "Experiments on Iron Shield Transmission of Quasi-Monoenergetic Neutrons Generated by 43-and 68-MeV Protons via Li-7(p,n)Reaction" JAERI-Data/Code. (in press). (1996)
• [文献書誌] N.Nakao: "Transmission through Shields of Quasi-Monoenergetic Neutrons Generated by 43-and 68-MeV Protons:Part I-Concrete Shielding Experiment and Calculation for Practical Application" Nucl.Sci.Eng.(in press). (1996)
• [文献書誌] H.Nakashima: "ibid.:Part II-Iron Shielding Experiment and Analysis for Investigating Calculational Method and Cross Section Data" Nucl.Sci.Eng.(in press).
• [文献書誌] M.Imamura: "Measurement of Neutron-induced Activation Cross Sections at JAERI-Takasaki" JAERI Annual Report,. 4,. 204 (1994)
• [文献書誌] T.Kiyosumi: "Measurement of C(n,z)Double-differential Cross Section at 40 and 64 MeV" Proc.1994 Nuclear Data Symp.,JAERI-Conf. 95-008. 193-196 (1995)
• [文献書誌] K.Shin: "Thick-Target Neutron Yield for Charged Particles" Nucl.Sci.Eng.,. 120,. 40-54 (1995)
• [文献書誌] M.Takada: "Characterization of 22 and 33 MeV Quasi-Monoenergetic Neutron Field for Detector Calibration at CYRIC" Nucl.Instr.Methods,. (in press). (1996)
• [文献書誌] Y.Uno: "Measurement of the Neutron Activation Cross Sections of 12_C,30_<Si>,47_<Ti>,48_<Ti>,52_<Cr>,59_<C0> and 58_<Ni> Between 15 and 40 MeV" Nucl.Sci.Eng.,. 122,. 247-257 (1996)
• [文献書誌] T.Ishikawa: "Neutron Penetration through Iron and Concrete Shields with the Use of 22.0-and 32.5-MeV Quasi-Monoenergetic Sources" Nucl.Sci.Eng.116,. 278-290 (1994)
• [文献書誌] E.Tanabe: "Measurement of Gamma-Ray Production Cross Sections of Iron for Incident Neutron Energies Between 6 and 33 MeV" J.Nucl.Sci.Technol.,. 31,. 1133-1142 (1994)
• [文献書誌] T.Nakamura: "Development of p-Li Quasi-Monoenergetic Neutron Field Between 20 and 90 MeV for Cross Section and Shielding Experiment" Proc.8th Int.Conf.on Radiation Shielding,. Vol.1. 264-271 (1994)
• [文献書誌] M.Baba: "Characterization and Application of 20-90 MeV ^7Li(p,n)Neutron Source at TIARA" Proc.Int.Conf.on Nuclear Data for Sci.and Technol.90-92 (1994)
• [文献書誌] N.Nakao: "Measurements of Response Function of Organic Liquid Scintillator for Neutron Energy Range up to 135 MeV" Nucl.Instr.Methods. A362. 454-465 (1995)
• [文献書誌] H.Takada: "Nuclear Medium Effects in the Intranuclear Cascade Calculation" J.Nucl.Sci.Technol.(in press). (1995)
• [文献書誌] N.Nakanishi: "Neutron Activation Cross Sections for ^<12>C,^<27>Al,^<56>Fe,^<58>Ni and ^<197>Au for Energies up to 110 MeV" Proc.Radiation Protection and Shielding Topical Meeting. (in press). (1996)
• [文献書誌] T.S.Soewarsono: "Development of p-Li Monoenergetic Neutron Field and Measurement of Neutron Activation Cross Sections" Doctor Thesis,Tohoku University,Faculty of Engineering, (1993)