国際原子力機関 原子核科学応用局 大塚直彦 RIBFミニワークショップ 「核データと核理論」 2009年3月26日 理研

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1 国際原子力機関 原子核科学応用局 大塚直彦 RIBFミニワークショップ 「核データと核理論」 2009年3月26日 理研
IAEAの核データ活動 国際原子力機関 原子核科学応用局 大塚直彦 RIBFミニワークショップ 「核データと核理論」 2009年3月26日　理研

2 目 次 IAEA-NDSの概要 データベース（データライブラリ） - 核構造・崩壊データ - 核反応データ
目　次 IAEA-NDSの概要 データベース（データライブラリ） - 核構造・崩壊データ - 核反応データ データセンターネットワーク – NSDD, NRDC 実験核反応データベース - EXFOR

3 IAEAの概要 設立 年 職員数 約2300人 (邦人職員約40名) 所在地 ウィーン (本部) 東京・トロント (地域事務所) ザイバースドルフ・モナコ （研究所）

4 IAEAの概要 (続き) 事務局長 (Md. El Baradei) 原子力局 (Y. Sokolov) 核安全局 保障措置局
今日から次期事務局長選挙 日本対南ア (35理事国の2/3の賛成票が必要) 原子力局 (Y. Sokolov) 核安全局 (谷口富裕) 保障措置局 (O. Heinonen) 技術移転局 (A.M. Cetto) 管理局 (D. Waller) 核科学応用局 (W. Burkart) 理化学部 物理課 保健部 核データ課 食糧農業部 化学課 研究所 水同位体課

5 核データ課 (NDS)の設置目的 原子分子および核データに関するIAEAのサブプログラム (Subprogram D.1.02-D.1.07)の計画と実行 　 - データサービス、データネットワーク、ユーザーサポート - 標準核データと評価法 - 放射性同位体や照射による放射線療法のための核データ - 核融合実験に関する原子分子データ - トリウム・ウラン燃料サイクルのためのデータ - 原子炉のドシメトリーと解析のための核データ - 革新炉(Advanced nuclear facility)向け核データライブラリ

6 核データ課(NDS)の構成 専門職 (P staff) 12 名、秘書職 (G staff) 5 名 (2009年3月現在)
(Head: A. Nichols) 原子分子データ掛 (Head: R.E.H.Clark) データ開発掛 (Head: D.H.Abriola) データサービス掛 (Head: A.Mengoni) 計算機掛 (Head: L.Costello) 専門職 (P staff) 12 名、秘書職 (G staff) 5 名 (2009年3月現在) 出身国：米・英・仏・露・日・伊・アイルランド・ウクライナ・キューバ・ 　　　　　クロアチア・アルゼンチン・オーストリア・パキスタン

7 原子分子データ活動 核融合などの応用のためのデータベース整備 主なデータベース - ALADDIN: 数値データベース - AMBDAS: 文献データベース NDS内では比較的独立した活動

8 データ開発活動 研究協力プロジェクト (Coordinated Research Project CRP)
- 4~10人の参加者により期間３年～５年 - 研究契約・研究協定の締結 - 研究協力会議の開催 - 具体的な成果物 – 通常はデータベース - 研究成果（データ・文書）は無料で配布 (TECDOC, Web, CD-ROM)

9 最近採択されたCRPのテーマ (核データ)
Parameters for Calculation of Nuclear Reactions of Relevance to Non-energy Nuclear Applications (Reference Input Parameter Library: Phase III) ( ) – 深堀(JAEA) Reference Database for Neutron Activation Analysis ( ) Updated Decay Data Library for Actinides ( ) Development of a Reference Database for Ion Beam Analysis ( ) Heavy Charged-particle Interaction Data for Radiotherapy ( ) Minor Actinide Neutron Reaction Data (MANREAD) ( ) - 永井(JAEA) Nuclear Data Libraries for Advanced Systems: Fusion Devices (FENDL) ( ) – 河野(LANL)、国枝(JAEA)、渡辺(九大)

10 技術移転活動 核構造・崩壊データ評価者の育成 技術移転プロジェクト ワークショップ (@ ICTP, Trieste)
ラテンアメリカ(サンパウロ）、インド（ムンバイ）へのミラーサーバ設置プロジェクト ガーナプロジェクト: Windowsサーバ”ミニデータセンター”の供与 ワークショップ ICTP, Trieste) - A&M Data for Fusion Applications (2009) - Nuclear Structure and Decay Data – Theory and Data Evaluation (2008) - Nuclear Reaction Data for Advanced Reactor Technologies (2008) - Nuclear Data for Science and Technology: Medical Applications (2007) - Nuclear Structure and Decay Data: Theory and Evaluation (2006) 核構造・崩壊データ評価者の育成

11 インターン制度 IAEAに関連する各種の分野での実習 (分野の希望も可） 18歳以上、学部３年～学部・修士・博士取得後２年
医療保険加入・滞在費補助希望申請可能 詳細は 核データ課受入研修生を囲んで ( )

12 データサービス活動 採録活動 データサービス - オンライン http://www-nds.iaea.org/
- EXFOR（実験核データベース）とCINDA（書誌データベース)への採録 - データベースのマスターファイルの保存 - 評価済データライブラリと特殊目的ファイルの収集 データサービス - オンライン - オフライン (CD-ROM, 文書配布, 検索): 　 国際データセンターネットワークのとりまとめ 　 - NSDD (核構造崩壊データ評価者ネットワーク) – ENSDF 　 - NRDC (核反応データセンターネットワーク) – EXFOR/CINDA

13 核データサービスのホームページ 主要データベース EXFOR 実験データ（反応) CINDA 文献データ (反応) ENSDF
評価済データ(構造) ENDF 評価済データ(反応) NSR 核科学文献データ

14 データセンターとセンターネットワーク データセンター - データの収集と配布を計画・実行 - 測定から利用の間の様々な段階に関与
(収集・評価・処理・配布) センターネットワーク 　 限られた人員で効率的に最大限の成果が得られるようにIAEAがデータセンターの活動を調整: NSDD - 国際核構造崩壊データ評価者ネットワーク NRDC - 国際核反応データセンターネットワーク

15 核構造崩壊データ評価者ネットワーク (NSDD)
NNDC ORNL LBNL INEL TUNL ANL IIT St. Petersburg Utrecht CNDC CEN JAEA Lund Kuwait Gent Ontario 各センターに担当質量数の核種のデータ評価を分担

16 核反応データセンターネットワーク(NRDC)
NNDC 　 NEA-DB IAEA-NDS CJD, CAJaD, CDFE, CNPD ATOMKI CNDC　(採録活動は休眠中) JCPRG, JAEA KAERI (今年から採録開始!) UkrNDC BARC (2006年より採録開始!) 各センターに担当地域で測定されたデータを収集

17 実験核反応データ交換の略史 中性子データ交換のはじまり 荷電粒子・光核データへの活動拡大 核反応データセンターネットワーク (NRDC) …
1957: IAEA発足 1964: Sigma Center と CCDNの間での交換開始（米欧交換） 1965: IAEAがデータ交換に参加 1966: 4センターネットワークの誕生（東西交換） 1969: EXFORをデータ交換書式に採用 荷電粒子・光核データへの活動拡大 19??: KFK Charged Particle Data Group (カールスルーエ） 1973: Centr Atomnykh i Jadernykh Dannykh (モスクワ) 1974: Japanese Study Group (日) 1975: 荷電粒子・光核データセンターネットワークの発足 核反応データセンターネットワーク (NRDC) 1976: 核反応データセンターネットワークの発足 　　　　　　（1977 キエフ会議、日本からは阿部、池上が参加） 1980: 光核反応実験データセンター(露、モスクワ）の参加 1981: カールスルーエグループ (KaChaPaG)が活動終了 1983: 理研放射線研究室核データグループ参加 (~2000) …

18 EXFORによるデータ交換 EXFOR: EXchange FORmat データセンター間でのデータ交換用フォーマット EXFOR
　データセンター間でのデータ交換用フォーマット NEUDADA EXFOR SCISRS JCPRG NRDF DASTAR

19 EXFORへのアクセス 交換により収集されたデータは各センターから公開 (基本的にはどこで検索しても同じ結果が得られるはず）
IAEA-NDS JCPRG NNDC NEA-DB 交換により収集されたデータは各センターから公開　 (基本的にはどこで検索しても同じ結果が得られるはず）

20 学術情報源としてのEXFORの特徴 利用者が論文からは得られない情報 - 図のみが掲載された論文の数値情報 査読を経ていないデータも収録
- 系統的測定の一部のみ掲載された論文の全数値情報 - 論文には掲載されていない付加情報 　　 （誤差源・標準断面積・崩壊データ・天然同位体比等） - 入手不可あるいは解読不可な論文の情報 - 論文出版後に改訂された数値データ 査読を経ていないデータも収録 - 会議録・レポートなども重要な情報源 - データの信頼性の判断は評価者の仕事 著者による数値データを収録 - あくまでオリジナルのデータを収録。 　　 - 著者以外による補正や再規格化は行わない。

21 EXFORの品質向上に向けて 著者との情報交換 利用者との情報交換 誤採録(error)の系統的な洗い出し 誤差 (uncertainty) 情報の改善

22 著者との情報交換 数値データが系統的に出版されることは稀 (JAERIレポート、INS-Jレポート、紀要、学位論文)
しかしデジタイズは避けたい（精度・手間）

23 著者との情報交換(続) 論文出版後できるだけ早い段階での数値送付依頼 論文に記載のない重要な情報も請求 採録ファイルに対する著者校正
組織単位でのデータ提供協力体制 (RCNP, RIBF) 測定実施地域による分担体制の重要性 　（米国：論文出版国による分担を主張→ 　Phys. Rev. C, Phys. Rev. Lett., Nucl. Sci. Eng. 　　）

24 利用者との情報交換 ニーズの把握 (未採録論文の情報収集など） 利用者は最良のエラー（誤採録)チェッカー。 ユーザーから寄せられた
ニーズの把握 (未採録論文の情報収集など） 利用者は最良のエラー（誤採録)チェッカー。 ユーザーから寄せられた 誤採録情報の一覧 (IAEA-NDS)

25 “Improvement of Accessibility and Quality of the EXFOR Database”
誤採録(error)の系統的な洗い出し WPEC SG30 (2007~2009) “Improvement of Accessibility and Quality of the EXFOR Database” (Working Party on International Nuclear Data Evaluation Co-operation) 目的 - EXFORにある明白な誤採録の解消　(mb と bの採録ミス etc.) 　　→”outlier”の系統的探索による誤採録候補の発見 - EXFORのC4(評価者向け書式)への変換率向上 - EXFORの完全性の強調 (完全性は収集範囲に依存するが。）

26 E. Dupont (CEA)による”Outlier”の系統的探索
調査される断面積データ (yi ± Δyi) ３つの断面積データの標準偏差 (SD) cross section ３つの断面積データの平均値 <y> En incident energy yi - Δyi > <y> + k (SD) ならば yi は怪しい。(k:パラメータ) このようなOutlierのデータファイルは論文の照合が必要→NDS

27 照合結果例 (1) 一般的でない天然同位体標的断面積の定義
- O. Bonesso et al., Radioanal. Nucl. Chem. 152(1991)189, Eq.1 Atomic weight F.Tarkanyi et al., Nucl.Instrum.Meth.B 168 (2000)144

28 照合結果例 (2) 同じ断面積データが図と表では違う反応式に対するデータとして与えられている。
J.M.F. Jeronymo, et al., Nucl. Phys. 47(1963)157

29 照合結果例 (3) 数値データの掲載順序が変 J.M.F. Jeronymo, et al., Nucl. Phys. 47(1963)157

30 Arjan Koningによる F-factor リスト
Rolf MichelのF-factor (Michel’s factor): E: 実験データ(EXFOR) T: 理論データ(たとえばTalysの計算結果) たとえばF ~ 1000 であれば mb ↔ b の可能性あり NDSは62140 行のF-factorリストをKoningから受領。 (Talysの計算結果のValidiationも兼ねる?

31 F-factor 頻度分布の例 – (n,2n), (n,γ)
図はA. Koning提供 データセット数 F-factor F-factor F=100~1000には明瞭な構造なし F=1000近傍にピーク “Outlier”

32 誤差 (uncertainty) 情報の改善
核データに含まれる誤差の適切な評価： 核設計の信頼性向上や経済的な設計に必要 測定データに対する適切な評価のためには、測定データにつけられた誤差の内訳や相関の情報が必要

33 UncertaintyとError The uncertainty of a correction applied to a measurement result to compensate for a systematic effect is not the systematic error, often termed bias, in the measurement result due to the effect as it is sometimes called. It is instead a measure of the uncertainty of the result due to incomplete knowledge of the required value of the correction. The error arising from imperfect compensation of a systematic effect cannot be exactly known. The terms “error” and “uncertainty” should be used properly and care taken to distinguish between them. 　 　~ 国際標準化機関文書 ISO/IEC GUIDE 98-3:2008(E) から 真値 uncertainty error 測定値 error=｜真値－測定値｜は知ることができない。

34 誤差情報が詳細に与えられたEXFORの例
SUBENT BIB REACTION ((90-TH-232(N,F),,SIG)/(92-U-235(N,F),,SIG)) ERR-ANALYS (ERR-1) Error due to the number of U-235 atoms (ERR-2) Error due to the sample number of atoms (ERR-3) Max error of the fission rate ratio (ERR-4) Max error due to the correction factor (ERR-T) Max total error evaluated by considering correlations among the various errors Minimum errors are given in the Table III of main reference (MONIT-ERR) Error of the U-235 monitor CORRECTION .Corrections are for Room-Returned Neutrons <=O.l % Extrapolation % Self-absorption % Chamber-scatterd neutrons % Target-scatterd neutrons ,7% COVARIANCE .Correlation matrix for ratio values Energy Matrix times STATUS (TABLE) Table IV-I page 112 of main reference ENDBIB COMMON ERR ERR ERR ERR PER-CENT PER-CENT PER-CENT PER-CENT ENDCOMMON DATA EN EN-ERR DATA ERR-T MEV MEV NO-DIM PER-CENT ENDDATA ENDSUBENT 通常はここまで詳細に誤差解析 が論文に記されていることは稀。 著者からもらった誤差が統計誤差 のみなのか、それ以外の誤差も含む のか、程度であれば著者に問い合わ せれば分かるであろう。 もし統計誤差以外の誤差以外も 含むのであれば統計誤差とそれ 以外の誤差の内訳も欲しい。

35 新しい実験共分散格納法 透過法による 全断面積の測定 TOFチャネル同士の 相関を保存したい。 チャネル数が多くなると、
行列の要素数は膨大になる。 図はP.Schillebeeckx (Geel) によるもの

36 新しい実験共分散格納法 (続) 共分散行列Vzはn×n正定値行列(n:TOFチャネル数) 常にVz=SzSzT+Dzと書き替えが可能
(Cholesky分解) Szはn×k行列, Dzはn×n 対角行列 (k:系統誤差の要因数、Dz : 非相関成分) 格納スペースを大幅に節約できる。(C.Bastian)

37 ま と め 国際協力による効率的な実験核反応データベース作成 論文との補完的な学術情報源としてのデータベースの役割
ま　と　め 国際協力による効率的な実験核反応データベース作成 論文との補完的な学術情報源としてのデータベースの役割 著者や利用者との密接な連絡体制のもとでのデータ採録 採録データの品質向上 　　　（系統的な誤採録の検出・誤差情報の充実など） 収集体制の強化 - 核物理と核データの広範な知識を持った採録者の不足 - 収集自身は研究者の業績になりにくい。 データベースの適切な引用

38 END