超強力パルス中性子源開発に関する共同研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694111
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 鬼柳 善明 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80002202)
• 研究分担者: 成田 正邦 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (00001313) ; 平賀 富士夫 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00228777) ; 加美山 隆 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50233961) ; 渡辺 昇 日本原子力研究所, 中性子科学研究センター, 日本学術振興会特別研究員 ; 古坂 道弘 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60156966)
• キーワード: スポレーション / 中性子減速材 / スペクトル / パルス / 遮蔽

研究概要

超強力パルス中性子源開発の為の基礎データとして、現存施設の特性を知ることは重要である。これによって計算精度のチェック、また、現在最も重要と考えられているビームライン遮蔽に関する貴重な情報が得られる。
米国Los Alamos国立研究所の中性子散乱実験施設Lujan Neutron Scattering Centerにおいて、減速材から放出される中性子ビームのエネルギースペクトル・パルス形・放出時間分布・絶対強度・ビーム形状の測定を行った。また、ビームライン周囲における高速中性子強度の測定も行った。
エネルギースペクトルの測定は、電流タイプの検出器を、パルス測定にはマイカ結晶のブラッグ反射を利用した。絶対中性子強度の測定には金箔放射化法を、ビームライン遮蔽内速中性子分布測定にはIn、Biなどの放射化プレートを用いた。ビーム形状の測定にはイメージングプレートを用いた。
これらの測定から以下のような知見が得られている。
1)同じ減速材を見ているビームラインにおいても、ビームラインの設計によって強度が大きく変わる。減速材のどの場所を見ているか、また、窓材による減衰などの影響を正確に評価することが重要である。
2)減速材を斜めに見るビームラインでは、低エネルギーでパルス幅が少し広くなる。部分結合型減速材では、パルスに強いテールが見られた。
3)ビーム形状は殆どのものが設計通りになっていたが、一部のビームラインでは異なった結果が得られており、原因の究明が必要である。
4)ビームライン上での速中性子強度分布は、コリメータと殆ど同じ形状であり、非常に良く遮蔽されていることが明らかになった。また、分布強度は通常予想される結果と異なり、距離の自乗に反比例するという結果が得られた。数値シミュレーションとの比較で、遮蔽体内の強度が大きく異なっている場所があり、このことは今後の検討課題である。

研究成果

• [文献書誌] M.Kawai: "Renewal of KENS TMRA and Its Performance"Physica-B. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Y.Kiyanagi: "Development of Hydrogen Cold Moderator Systems for A Spallation NeutronSource"Journal of Neutron Research. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] E.J.Pitcher: "Comparison of Calculated performance of the Lujan Center and ISIS Cold Moderators"the Proceedings of AccApp'99. 14-18 (1999)
• [文献書誌] G.J.Russell: "Overview of Spallation Neutron Source Physics"Workshop on Fundamental Physics with Pulsed Neutron Beams. 19-48 (2000)
• [文献書誌] G.J.Russell: "A Pulsed Spallation Neutron Source at Los Alamos"Proceedings of ICONE8. ICONE-8611. 1-12 (2000)
• [文献書誌] G.Muhrer: "As-Built Monte Carlo Model of the Lujan Target System and Comparison of its Neutronic Performance to a Physics Model"the Proceedings of AccApp'00. 120-128 (2000)
• [文献書誌] Y.Kiyanagi: "Recent Progress of Neutronic Studies for Japan Spallation Neutron Source"Proceedings of 7^<th> General ESS Meeting. CD. (2001)
• [文献書誌] 鬼柳善明: "パルス中性子入門1-スポレーション中性子の発生"波紋. Vol.11,No.2. 40-44 (2001)
• [文献書誌] 鬼柳善明: "パルス中性子入門2-スポレーション中性子源の特性"波紋. Vol.11,No.3. 16-21 (2001)
• [文献書誌] 鬼柳善明: "将来計画-線源班報告-減速材の中性子工学設計の現状"波紋. Vol.11,No.2. 64-70 (2001)