[論文レビュー] Production and Validation of Isotope Production Cross Section Libraries for Neutrons and Protons to 1.7 GeV

S. G. Mashnik, Arnold J. Sierk+2 more|ArXiv.org|Dec 25, 1998

Nuclear Physics and Applications被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、1.7 GeVまでの陽子および中性子による核種生成断面積の包括的なライブラリを提示する。実験データ、CEM95、LAHET、HMS-ALICEコードの計算結果、およびEAF-97とECNAFの評価済みデータを統合している。主な貢献は、これまでで最も包括的なコンパイルであり、加速器の放射線環境モデリングおよびAPT材料研究への応用を検証済みである。

ABSTRACT

For validation and development of codes and for modeling isotope production in high power accelerators and APT Materials studies, we have produced experimental, calculated, and evaluated activation libraries for interaction of nucleons with nuclides covering about a third of all natural elements. For targets considered here, our compilation of experimental data is the most complete we are aware of, since it contains all data available on the Web, in journal papers, laboratory reports, theses, and books, as well as all data included in the large compilation by Sobolevsky with co-authors (NUCLEX) published recently by Springer-Verlag in 4 volumes. Our evaluated library was produced using all available experimental cross sections together with calculations by the CEM95, LAHET, and HMS-ALICE codes and with the European Activation File EAF-97 and LANL Update II of the ECNAF Neutron Activation Cross-Section Library.

研究の動機と目的

• 1.7 GeVまでの核子誘発反応用に、検証済みで実験的根拠に基づいた核種生成断面積ライブラリの開発。
• 高出力加速器の放射線環境およびAPT（加速器駆動型廃棄物変換）材料研究における正確なモデリングを支援。
• 自然元素に対する核子誘発反応の、利用可能な最も広範な実験データセットの編纂および評価。
• CEM95、LAHET、HMS-ALICEといった複数の輸送および反応コード（CEM95、LAHET、HMS-ALICE）と、評価済み核データファイル（EAF-97、ECNAF）の結果を統合・相互検証。

提案手法

• 学術誌、研究機関レポート、修士・博士論文、書籍、NUCLEXデータベースからの実験データの収集。
• CEM95、LAHET、HMS-ALICEコードによる中性子および陽子反応の計算断面積の統合。
• EAF-97およびECNAFの中性子活性化ライブラリのLANL Update IIを用いた実験データおよび計算データの評価。
• 複数のコードおよびデータソース間での相互検証により、一貫性および信頼性の確保。
• 核種生成断面積の包括的評価ライブラリを1つに統合するための統一フレームワークの採用。
• 1.7 GeVまでをカバーする標準的な核反応モデル仮定およびエネルギー依存の断面積パラメータ化の適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.7 GeVまでの核子における核種生成断面積の、最も包括的かつ最新の実験的コンパイルは何か？
• RQ2 CEM95、LAHET、HMS-ALICEの予測は、実験データおよび評価済みライブラリとどの程度一致するか？
• RQ3 複数のデータソースおよびコードの統合によって、核種生成断面積予測の正確性はどの程度向上するか？
• RQ4 EAF-97およびECNAFの評価済み断面積は、実験測定値およびコード計算とどの程度一致するか？
• RQ5 最終的な評価済みライブラリは、高エネルギー加速器およびAPT材料研究への応用において、信頼性および一貫性をどの程度満たしているか？

主な発見

• 収集された実験データセットは、Web、学術誌、レポート、修士・博士論文、書籍、NUCLEXデータベースからのデータを含め、利用可能な中で最も包括的である。
• 評価済みライブラリは、実験データとCEM95、LAHET、HMS-ALICEの計算結果を統合しており、モデル間での広範な一貫性を確保している。
• ライブラリは全自然元素のおよそ1/3をカバーしており、加速器および材料研究への広範な適用可能性を有している。
• 最終的な評価済み断面積は、実験データおよびEAF-97、ECNAFライブラリと良好に一致しており、手法の妥当性が検証された。
• 包括的なデータ統合および相互検証の結果、放射線環境シミュレーションおよびAPT材料研究への応用に適している。
• 今後の核反応コードおよび活性化ライブラリの開発および検証のためのベンチマークリソースを提供している。