[논문 리뷰] Production and Validation of Isotope Production Cross Section Libraries for Neutrons and Protons to 1.7 GeV

S. G. Mashnik, Arnold J. Sierk외 2명|ArXiv.org|1998. 12. 25.

Nuclear Physics and Applications인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 1.7 GeV 이하의 중성자 및 양성자에 대한 고갈된 원소 생성 단면적의 종합적인 라이브러리를 제시한다. 이 라이브러리는 실험 데이터, CEM95, LAHET, HMS-ALICE 코드의 계산 결과, 그리고 EAF-97과 ECNAF의 평가된 데이터를 통합하였으며, 가속기 방사선 환경 모델링과 APT 재료 연구에 활용하기 위해 검증되었다. 주요 기여는 지금까지 가장 완전한 종합 자료로, 이는 가속기 방사선 환경 모델링과 APT 재료 연구에 활용 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 1.7 GeV 이하의 입자에 의한 반응에 대해 검증된 실험 기반의 고갈된 원소 생성 단면적 라이브러리를 개발하는 것.
• 고출력 가속기의 방사선 환경 정확한 모델링과 APT(Accelerator-Driven Transmutation of Waste) 재료 연구를 지원하는 것.
• 자연 원소에 대한 입자에 의한 반응에 대해 이용 가능한 가장 광범위한 실험 데이터 세트를 편람 및 평가하는 것.
• CEM95, LAHET, HMS-ALICE 등의 다수의 운반 및 반응 코드(계산 결과)와 EAF-97, ECNAF 등의 평가된 핵 데이터 파일 간의 통합 및 상호 검증을 수행하는 것.

제안 방법

• 저널, 실험실 보고서, 박사학위 논문, 책, NUCLEX 데이터베이스에서의 실험 데이터 수집.
• 중성자 및 양성자 상호작용에 대한 CEM95, LAHET, HMS-ALICE 코드에서의 계산된 단면적 통합.
• EAF-97 및 ECNAF 중성자 활성화 라이브러리의 LANL 업데이트 II를 사용한 실험 및 계산 데이터 평가.
• 다양한 코드 및 데이터 소스 간의 상호 검증을 통해 일관성과 신뢰성 확보.
• 고갈된 원소 생성 단면적을 위한 단일 종합 평가 라이브러리 제작을 위한 통합 프레임워크 활용.
• 1.7 GeV까지 에너지 의존성 단면적 매개변수화 및 표준 핵 반응 모델 가정 적용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1.7 GeV 이하의 입자에 의한 반응에 대해 가장 완전하고 최신의 실험적 고갈된 원소 생성 단면적의 종합은 무엇인가?
• RQ2 CEM95, LAHET, HMS-ALICE의 예측 결과는 실험 데이터 및 평가된 라이브러리와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 다양한 데이터 소스 및 코드의 통합은 고갈된 원소 생성 단면적 예측의 정확도를 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 EAF-97 및 ECNAF에서 평가된 단면적은 실험 측정치 및 코드 계산 결과와 얼마나 일치하는가?
• RQ5 최종 평가된 라이브러리의 신뢰성과 일관성은 고에너지 가속기 및 APT 재료 연구에 활용하기에 얼마나 적합한가?

주요 결과

• 수집된 실험 데이터 세트는 현재까지 가장 완전하며, 웹, 저널, 보고서, 박사학위 논문, 책, NUCLEX 데이터베이스의 자료를 포함한다.
• 평가된 라이브러리는 실험 데이터와 CEM95, LAHET, HMS-ALICE의 계산 결과를 통합하여 모델 간 광범위한 일관성을 확보한다.
• 라이브러리는 약 1/3의 자연 원소를 커버하여 가속기 및 재료 연구에 넓은 적용 가능성을 제공한다.
• 최종 평가된 단면적은 실험 데이터 및 EAF-97, ECNAF 라이브러리와 양호한 일치를 보이며, 방법론의 타당성을 검증한다.
• 다양한 데이터 통합 및 상호 검증 덕분에 방사선 환경 시뮬레이션 및 APT 재료 연구에 활용하기에 적합하다.
• 핵 반응 코드 및 활성화 라이브러리의 향후 개발 및 검증을 위한 기준 자료를 제공한다.