反応率と中性子束 千葉 豪

反応率と中性子束
千葉 豪
中性子束
中性子密度݊[/cm3]
݀‫[ ݔ‬cm]
面積:‫[ ܣ‬cm2]
断面積ߪ[cm2]
原子核密度ܰ[/cm3]
中性子速度‫[ݒ‬cm/s]
単位時間あたり、右の円筒空間の単位面積を通過する中性子数:
݊‫[ ݒ‬/s/cm2]
これを中性子束(Neutron flux)と言い、߶ ൌ ݊‫ݒ‬と定義される。
反応率
毎秒あたり媒質に到達する中性子数:Anv [/s]
媒質で原子核と衝突する確率:σNdx
毎秒あたりの中性子と原子核との衝突数:Anv×σNdx [/s]
媒質の体積はAdxなので、単位体積あたりに直すと、nv×σN [/s/cm3]
中性子束 と巨視的断面積 を用いることで、
単位時間・単位体積あたりの反応量は [/s/cm3]と記
述される。これを「反応率」と言う。
中性子束をどうやって測る?
うさぎは何匹いますか?
うさぎは何匹いますか?
… 17匹
うさぎは何匹いますか?
もしうさぎが「透明」だったら?
うさぎは何匹いますか?
「えさ」を撒いておいて、どれくらい減ったかを見
ればよい。→うさぎ一匹が食べる「えさ」の量が
分かっていれば、うさぎが何匹いるか分かる。
中性子束をどうやって測る?
中性子と何かの物質を反応させて、その反応量の大きさ
から推定する→「反応率」を測定し、そこから中性子束を
求める。
微視的断面積のエネルギー依存性
核分裂反応に対する微視的断面積(核分裂断面積)
微視的断面積は入射中性子のエネルギーに依存します。
微視的断面積のエネルギー依存性
微視的
断面積
入射中性子エネルギー
こんな微視的断面積をもつ物質があれば、その反応率を
測定することにより、特定のエネルギーの中性子束を測
ることができます(が、こんなものはありません)。
He-3の(n,p)反応に対する微視的断面積
主に低いエネルギーの中性子束についての情報を得ることができる。
In-115の(n,g)、(n,n’)反応に対する微視的断面積
(n,g)反応では1eV付近、(n,n’)反応では高いエネルギーの中性子
束についての情報を得ることができる。
Au-197の(n,g)反応に対する微視的断面積
インジウムとは微妙に異なったエネルギーの中性子束についての
情報を得ることができる。
反応率の測り方の一例:放射化法
In-115
(n,g)
In-116m
36%
安定核
半減期54.29分で
β崩壊
In-116mの放射能を測定
してIn-116mの生成量が
分かれば、In-115(n,g)反
応率が分かる。
Cd-113の(n,g)反応に対する微視的断面積
カドミウム-113の反応率は放射化法では測定できない:
(n,g)反応により生成されるカドミウム-114が安定核種のため
中性子束をどうやって測る?
カドミウム
中性子をカドミウムを通過させてから反応率を測ると、ど
のような情報を得ることが出来る?