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Shielding benchmark experiment using hundreds of MeV quasi-monoenergetic neutron source by a large organic scintillator

数百MeV領域の準単色中性子源を用いた大型有機シンチレータによる遮へいベンチマーク実験

萩原 雅之*; 岩瀬 広*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; 八島 浩*; 中根 佳弘; 中島 宏; 坂本 幸夫; 民井 淳*; 畑中 吉治*; 中村 尚司*

Hagiwara, Masayuki*; Iwase, Hiroshi*; Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Matsumoto, Tetsuro*; Masuda, Akihiko*; Yashima, Hiroshi*; Nakane, Yoshihiro; Nakashima, Hiroshi; Sakamoto, Yukio; Tamii, Atsushi*; Hatanaka, Kichiji*; Nakamura, Takashi*

高エネルギー加速器施設における合理的な遮へい設計のためには、遮へい体に対する中性子の減衰を実験データに基づき精度良く評価する必要がある。本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において開発した数百MeV領域の準単色中性子源を用いて、厚さ10cmから200cmのコンクリート及び鉄遮へい体後方での中性子エネルギースペクトルを、直径及び厚さが25.4cmの大型有機シンチレータを用いて測定した。中性子エネルギースペクトルの高エネルギー部分は飛行時間法を、中低エネルギー部分(下限エネルギー数MeV)はアンフォールディング法を用いてそれぞれ導出した。大型有機シンチレータを採用したことにより、エネルギー依存性の良い波高データの取得が可能となり、アンフォールディング法のエネルギー分解能を向上させることができた。得られた中性子スペクトル及び中性子減弱曲線を、粒子・重イオン輸送コードPHITSの計算値と比較した。その結果、両者は極めてよく一致することがわかった。この知見は、コンクリート及び鉄に対する高エネルギー中性子の減弱係数の評価にとって非常に有益である。

We have developed several hundreds of MeV p-$$^{7}$$Li quasi-monoenergetic neutron fields in the Research Center for Nuclear Physics (RCNP), Osaka University, Japan. In this study, we extended the measurements to higher energy with a p-$$^{7}$$Li quasi-monoenergetic neutron source, which was produced from a 1.0-cm-thick lithium target bombarded with 246 and 389 MeV protons, using a larger NE213 scintillator of 25.4-cm in diameter and 25.4-cm in thickness. The large NE213 have good energy resolution for high energy neutrons, because it can stop recoil protons up to 180 MeV. The measured data are compared with the Monte-Carlo codes (PHITS with JENDL-HE data library) in the energy spectra, time spectra and the attenuation length of the peak neutrons. This comparison shows good agreement between experiments and calculations. The attenuation length estimated from the well-fitted curves with single exponential form will be useful for the practical shielding design of high energy accelerator facilities.

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