[論文レビュー] Systematics of Proton-Induced Fission Cross Sections for Intermediate Energy Applications

A. Prokofiev, S. G. Mashnik+1 more|ArXiv.org|Oct 23, 2002

Nuclear physics research studies参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、1000 MeVまでの入射エネルギーと広範な標的核にわたる陽子誘発核分裂断面積の体系的モデルを拡張し、実験データと良好な一致を示した。このモデルはCINDER'90変換インventリコードでの利用を想定してデータライブラリに実装され、加速器駆動系および核廃棄物分離処理応用における変換プロセスの改善されたシミュレーションを可能にした。

ABSTRACT

The recent systematics of proton-induced fission cross sections is extended to a wider range of target nuclei and incident energies. Reasonable agreement with available experimental data is demonstrated. The extended systematics is employed to generate a data library for use in the CINDER'90 transmutation inventory code.

研究の動機と目的

• 既存の陽子誘発核分裂断面積の体系的モデルを、より広範な標的核および入射エネルギー範囲に拡張すること。
• 中間エネルギー応用分野における核分裂断面積モデルの精度と予測能力を向上させること。
• CINDER'90のような変換インベントリコードで利用可能な信頼性が高く一貫性のあるデータライブラリを構築すること。
• 特に加速器駆動準臨界系（ADS）およびマイノルアクチニドの変換を含む先進核エネルギー系を支援すること。
• 多様な同位体およびエネルギー範囲における利用可能な実験データと照合して、拡張された体系的モデルを検証すること。

提案手法

• 著者らは、元来の範囲を超える追加の標的核を含めるために、以前に確立された半経験的体系的モデルを拡張した。
• モデルは、入射陽子エネルギーおよび標的質量数に依存する経験的関係を組み込み、核分裂障壁透過形式の修正版を用いた。
• 核分裂断面積は、核分裂障壁のエネルギー依存性および複合核生成確率に基づく現象論的アプローチで計算された。
• モデルのパラメータは、文献からの実験データに適合させ、同位体およびエネルギー範囲全体にわたる一貫性を確保した。
• 得られた体系的モデルは、CINDER'90コードにおける変換計算に適合する構造化されたデータライブラリにまとめられた。
• 妥当性評価は、実験データベースからの測定値と予測断面積を比較することで実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、広範な標的核および中間エネルギー（最大1000 MeV）にわたる陽子誘発核分裂断面積を信頼性高く外挿できるか？
• RQ2 拡張された体系的モデルは、異なるアクチニドおよび重元素標的核において、既存の実験的核分裂断面積データをどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 CINDER'90のような変換インベントリコードに、このモデルを効果的に統合できるか？
• RQ4 中間エネルギー領域において、標的質量および入射陽子エネルギーの関数としての核分裂断面積の主要な物理的傾向は何か？
• RQ5 このモデルは、変換応用に重要なマイノルアクチニドおよび栄養核種において、どの程度の性能を示すか？

主な発見

• 拡張された体系的モデルは、広範な標的核および入射エネルギー範囲で、利用可能な実験データと合理的な一致を示した。
• 232Th、233U、235U、238U、240Puなどのアクチニドに対して、1000 MeVまでの陽子エネルギーでも核分裂断面積を適切に予測できた。
• 多くのアクチニドにおいて100–200 MeV付近に顕著なピークが現れるという実験的傾向と一致する核分裂断面積のピークを体系的モデルが捉えた。
• CINDER'90変換コードにおけるデータライブラリの基礎として、このモデルの予測は十分な精度を有していた。
• 追加の同位体およびエネルギー点の組み込みにより、加速器駆動系（ADS）および廃棄物分離処理研究におけるモデルの有用性が向上した。
• 最終的なデータライブラリはLANLレポートLA-UR-02-5837として公開され、核シミュレーションツールへの統合を目的としてarXivから入手可能である。