Residual radioactivity produced by 2.9 MeV/nucleon alpha-particles

Abstract

The maximum output energy of RILAC (RIKEN (The Institute of Physical and Chemical Research) Linear Accelerator) is above 2.5 MeV/nucleon, but any experiment should be performed with the energy below or equal to 2.5 MeV/nucleon from the radiation- safety point of view. The main purpose of the present experiment was to obtain accurate information on radiation safety in case energy limits are discontinued. The residual radioactivity generated by alpha-particles of 2.864 MeV/nucleon in thick targets of graphite, Al, Cu, Pb, and stainless steel was measured. Each target was separately irradiated with 1 micro-A beam current for an hour and the generated gamma-ray was measured with a Ge detector. Weak gamma-ray of 511 keV was observed only from graphite. Induced radioactivity was not detected from Pb at all. Gamma-ray emission from Al was weak, and came from impurities As-72 and Ni-57. Ga-66 and Ga-67 were produced in large amounts by the reactions Cu-63(alpha, n) and Cu-63(alpha, gamma). The Q-values of these reactions were -7.5 MeV and 3.7 MeV, and the reaction-rates were 6 x 10(exp 13)/C and 8 x 10(exp 11)/C, respectively. Strong induced radiation was found with Cu. Both Co-58 and Ni-57 were observed with stainless steel.

RILAC(理研線形加速器)の最大出力は2.5MeV/核子以上であるが、放射線安全の見地から実験は2.5MeV/核子またはそれ以下で行わなければならない。本実験の主目的はエネルギー規制を廃止した場合の放射能安全について正しい情報を得ることにある。2.864MeV/核子のα粒子によって発生した残留放射能を、グラファイト、Al、Cu、Pb、ステンレススチールのそれぞれの厚い標的で測定した。それらの標的は別々に1μAのビームカレントで1時間照射し、γ線をゲルマニウム検出器で測定した。511keVの弱いγ線がグラファイトのみから観測された。鉛からは誘導放射能は全く検出されなかった。またAlからのγ線放射は弱く、それらはAs-72およびNi-57の不純物によるものであった。Ga-66とGa-67は、Cu-63(α,n)とCu-63(α,γ)反応により大量に生成した。これらの反応のQ値は-7.5MeVと3.7MeVであり、それぞれ反応率は6×10(exp 13)/Cと8×10(exp 11)/Cであった。誘導放射能はCuの場合に強かった。ステンレススチールではCo-58、Ni-57を観測した。