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タングステンに対する10MeV重陽子入射中性子二重微分収量の測定

Measurement of thick target neutron yields by 10 MeV deuteron incidence on tungsten

執行 信寛*; 西澤 知也*; 石橋 健二*; 岩元 洋介; 松田 規宏; 坂本 幸夫*; 萩原 雅之*

Shigyo, Nobuhiro*; Nishizawa, Tomoya*; Ishibashi, Kenji*; Iwamoto, Yosuke; Matsuda, Norihiro; Sakamoto, Yukio*; Hagiwara, Masayuki*

高強度中性子源として、10MeV程度の重陽子ビームを用いた加速器施設が挙げられるが、ビームダンプとして有用なタングステンから生成する中性子のエネルギー・角度二重微分収率(TTNY)に関する測定例はなかった。そこで、本研究では、タングステンと10MeV重陽子入射との反応によるTTNY測定を行い、計算コードPHITS及びTALYSによる結果との比較を行った。実験はTIARAの第1重イオン室で行った。0.15mm厚さのタングステンを真空チェンバー内に設置し、検出器として直径、厚さが5.08cmのNE213液体有機シンチレータを使用した。発生する中性子の測定角度は、重陽子の入射方向に対して、0$$^{circ}$$, 15$$^{circ}$$, 30$$^{circ}$$, 60$$^{circ}$$の4方向とし、ターゲットと検出器間の距離を2mとした。また、飛行時間法により中性子エネルギーを導出した。PHITS及びTALYSの計算は、広い中性子エネルギーにわたって実験による中性子収量を過大評価することがわかった。また、PHITSによる計算値は、物理モデルQMDにおいてQ値の取り扱いに問題があるために、中性子の最大エネルギーを過大評価することがわかった。

In this study, we measured TTNY of 10 MeV deuteron incidence on a thick tungsten target. The thickness of a tungsten target was 0.15 mm, in which a 10 MeV deuteron completely stopped. The target was put in a vacuum chamber in order to avoid energy loss of deuteron in the air. A 20 mm thick aluminum flange was set downstream of the target at 0$$^{circ}$$ as a beam stopper for other thin target experiments. Two NE213 scintillators with 5.08 cm thickness and 5.08 cm diameter were adopted as neutron detectors. Measurement directions were 0$$^{circ}$$, 15$$^{circ}$$, 30$$^{circ}$$ and 60$$^{circ}$$. Flight paths between the target and detectors were from 2.0 to 5.0 m depending on available area in the room. Calculation results by PHITS with QMD model and TALYS with An-Cai deuteron optical potential are also given. Both calculations reproduce trend of experimental data, however, overestimate at 15$$^{circ}$$, 30$$^{circ}$$ and 60$$^{circ}$$.

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