[論文レビュー] Development and Validation of the 7Li(p,n) Nuclear Data Library and Its Application in Monitoring of Intermediate Energy Neutrons

A. Prokofiev, M. B. Chadwick+3 more|ArXiv.org|Aug 30, 2002

Nuclear Physics and Applications被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、50–200 MeVのプロトンエネルギー範囲における7Li(p,n)反応について、相空間モデルに経験的補正を加えたものにより中性子エネルギースペクトルを予測する核データライブラリを開発・検証した。238Uの核分裂断面積との畳み込みによる検証により、実験的な核分裂イベント分布と良好に一致し、加速器を用いた応用分野における中間エネルギー中性子のモニタリングにおける有効性を示した。

ABSTRACT

Systematics have been created for neutron spectra from the 7Li(p,n) reaction at 0 deg in the 50-200 MeV proton energy region. The available experimental data in the continuum part of the spectra show satisfactory overall agreement with a representation based on the phase-space distribution corresponding to the three-body breakup process 7Li(p,n3He)4He, with empirical correction factors, which depend regularly on incident energy. Validation of the systematics included folding of the predicted neutron spectra with standard 238U neutron fission cross section. Modeled in this way distributions of neutron-induced fission events agree reasonably with experimental data.

研究の動機と目的

• 中間エネルギーのプロトンエネルギー（50–200 MeV）における7Li(p,n)反応の信頼性の高い核データライブラリの開発。
• 三体崩壊過程7Li(p,n3He)4Heを記述するための相空間分布を用いた7Li(p,n)反応からの中性子スペクトルのモデル化。
• 入射プロトンエネルギーに従って系統的に変化する経験的補正係数を適用してスペクトル予測を改善すること。
• 予測された中性子スペクトルを238Uの中性子核分裂断面積と畳み込むことによる検証。
• モデルの精度を、シミュレートされた核分裂イベント分布と実験データを比較することによって評価すること。

提案手法

• 50–200 MeVのプロトンエネルギー範囲における0°方向の実験的中性子スペクトルの体系的分析。
• 三体崩壊過程7Li(p,n3He)4Heの記述に相空間分布の適用。
• 入射プロトンエネルギーに依存する経験的補正係数を組み込み、スペクトル予測を精緻化すること。
• 予測された中性子スペクトルを標準的な238Uの中性子核分裂断面積と畳み込み、核分裂イベント分布をシミュレートすること。
• モデル化された核分裂イベント分布と実験データの比較により、モデルの検証を行うこと。
• 一貫性と追跡可能性を確保するため、公式版としてLA-UR-01-5631レポート番号およびarXiv:nucl-th/0208076を用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相空間モデルに経験的補正を加えたもので、50–200 MeVのプロトンエネルギーにおける7Li(p,n)反応からの中性子スペクトルをどの程度正確に予測できるか？
• RQ2 予測された中性子スペクトルを238U核分裂断面積と畳み込んだ場合、実験的な核分裂イベント分布をどの程度再現できるか？
• RQ3 モデル予測を実験データと一致させるために必要な経験的補正係数のエネルギー依存性は何か？
• RQ4 7Li(p,n)反忞は、加速器駆動系における中間エネルギー中性子のモニタリングに信頼できる中性子源として機能できるか？
• RQ5 50–200 MeVの全エネルギー範囲にわたり、モデルの予測はどの程度一貫性を示すか？

主な発見

• 相空間モデルに経験的補正を加えたものにより、50–200 MeVのプロトンエネルギー範囲において、実験的中性子スペクトルの全体的な形状とトレンドを良好に再現できた。
• 経験的補正係数は入射プロトンエネルギーに従って規則正しく変化しており、モデルの精度を向上させる系統的なエネルギー依存性があることが示された。
• 予測された中性子スペクトルを238U核分裂断面積と畳み込むことで得られたシミュレートされた核分裂イベント分布は、実験データと合理的に一致した。
• 検証プロセスにより、中間エネルギー中性子モニタリングにおける実用的応用を想定した7Li(p,n)核データライブラリの信頼性が確認された。
• モデルは全エネルギー範囲にわたり一貫した性能を示しており、中性子検出およびモニタリングシステムへの応用が可能であることが裏付けられた。