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論文

Neutron capture cross-section measurements with TC-Pn in KUR for some nuclides targeted for decommissioning

中村 詔司; 遠藤 駿典; 木村 敦; 芝原 雄司*

KURNS Progress Report 2022, P. 73, 2023/07

https://www.rri.kyoto-u.ac.jp/PUB/report/PR/ProgRep2022/ProgRep2022.html

本研究は、廃止措置で問題になる放射性核種の放射能生成量を評価するのに資する中性子捕獲断面積に関するものである。京都大学複合原子力研究所の研究炉KURのTC-Pn照射設備を用いて、廃止措置で問題になる対象核種の中から$$^{45}$$Sc, $$^{63}$$Cu, $$^{64}$$Zn, $$^{109}$$Ag, $$^{113}$$In及び$$^{186}$$Wを選定して、それらの熱中性子捕獲断面積を測定した。測定試料には、高純度の金属試料を用意した。中性子束をモニタするために、Au/Al合金線, Co箔及びMo箔を用いた。モニタ及び金属試料を、KURが1MW運転時に、TC-Pnにて1時間照射した。照射後、照射カプセルを開封し、モニタと金属試料を回収し、それらを一つ一つビニル袋に密封した。そして高純度Ge検出器を用いて、金属試料から放出されるガンマ線を計測して、ガンマ線の収量から反応率を求めた。中性子束モニタ($$^{197}$$Au, $$^{59}$$Coと$$^{98}$$Mo)の反応率を、Westcottのコンベンションに基づいて解析し、熱中性子束成分を(5.92$$pm$$0.10)$$times$$10$$^{10}$$ n/cm$$^{2}$$/secと測定した。各々の金属試料について得られた反応率を評価済みの熱中性子断面積で除した時、用いた断面積が妥当であれば、モニタで得られる熱中性子束と同じ値を与えなければならない。今回、$$^{45}$$Sc, $$^{64}$$Znの断面積は、不確かさの範囲で評価値と一致した。しかし、その他の核種については不確かさ以上に評価値と食い違いがあり、熱中性子捕獲断面積の値は修正されなければならないことが分かった。

論文

Integral experiments of technetium-99 using fast-neutron source reactor "YAYOI"

中村 詔司; 初川 雄一*; 木村 敦; 藤 暢輔; 原田 秀郎

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(12), p.1318 - 1329, 2021/12

https://doi.org/10.1080/00223131.2021.1942278
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

本研究は、東大の高速中性子源炉「弥生」を用いて、放射化法により$$^{99}$$Tcの積分実験を行った。$$^{99}$$Tc試料を、気送管システムを用いて照射した。$$^{99}$$Tcの反応率は、$$^{100}$$Tcから放出されるガンマ線を測定して求めた。中性子束は、Au箔を用いてモニタした。本研究における$$^{99}$$Tcの反応率の結果は、JENDL-4.0を支持した。

論文

Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $$r$$-process nucleosynthesis

Bhattacharyya, A.*; Datta, U.*; Rahaman, A.*; Chakraborty, S.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; et al.

Physical Review C, 104(4), p.045801_1 - 045801_14, 2021/10

AA2021-0553.pdf:7.41MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.104.045801
 被引用回数：5 パーセンタイル：62.78(Physics, Nuclear)

中性子過剰核に対する中性子捕獲断面積は、$$r$$過程元素合成を理解する上で直接必要なデータであるものの、中性子標的が存在しないことと中性子過剰核の半減期が短いため、その実験を行うことは困難である。その代替手段として、$$(n,gamma)$$反応の逆過程である$$(gamma,n)$$反応のデータから導出する方法が行われている。本論文では、中性子数20領域の中性子過剰核に対し、クーロン分解反応を用いて$$(gamma,n)$$反応の断面積を測定し、そこから$$(n,gamma)$$反応の断面積を得た。その結果、$$^{28,29}$$Naと$$^{34}$$Alに対する中性子捕獲断面積については、統計模型で予測された値よりも小さく、$$^{32}$$Mgに対しては大きな値となることがわかった。

論文

Thermal-neutron capture cross-section measurement of $$^{237}$$Np using graphite thermal column

中村 詔司; 遠藤 駿典; 木村 敦; 芝原 雄司*

KURNS Progress Report 2020, P. 94, 2021/08

https://www.rri.kyoto-u.ac.jp/PUB/report/PR/ProgRep2020/ProgRep2020.html

マイナーアクチノイド核種の一つである$$^{237}$$Npの熱中性子捕獲断面積の精度向上のために照射実験を行った。京都大学研究用原子炉(KUR)の黒鉛照射設備を用いて、放射化法にて行った。950Bqの$$^{237}$$Np試料、及び中性子束モニタとして、Au/Al合金線, Co, Sc, Mo, Ta箔のセットを一緒に、黒鉛照射設備にて、30分照射した。中性子束モニタの反応率を、Westcott's Conventionに基づき解析して、照射場が良く熱化されていることを確認した。$$^{237}$$Np試料の量は、放射平衡の関係にある$$^{233}$$Paのガンマ線収量から求めた。$$^{237}$$Np(n,$$gamma$$)の反応率は、試料量と生成された$$^{238}$$Npからのガンマ線の収量から求めた。$$^{237}$$Npの反応率を熱中性子束で割り込むことで、熱中性子捕獲断面積を導出する。

論文

Simultaneous determination of neutron-induced fission and radiative capture cross sections from decay probabilities obtained with a surrogate reaction

P$'e$rez S$'a$nchez, R.*; Jurado, B.*; M$'e$ot, V.*; Roig, O.*; Dupuis, M.*; Bouland, O.*; Denis-Petit, D.*; Marini, P.*; Mathieu, L.*; Tsekhanovich, I.*; et al.

Physical Review Letters, 125(12), p.122502_1 - 122502_5, 2020/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.122502
 被引用回数：14 パーセンタイル：72.9(Physics, Multidisciplinary)

Reliable neutron-induced-reaction cross sections of unstable nuclei are essential for nuclear astrophysics and applications but their direct measurement is often impossible. The surrogate-reaction method is one of the most promising alternatives to access these cross sections. In this work, we successfully applied the surrogate-reaction method to infer for the first time both the neutron-induced fission and radiative capture cross sections of $$^{239}$$Pu in a consistent manner from a single measurement. This was achieved by combining simultaneously measured fission and $$gamma$$-emission probabilities for the $$^{240}$$Pu($$^{4}$$He, $$^{4}$$He') surrogate reaction with a calculation of the angular-momentum and parity distributions populated in this reaction. While other experiments measure the probabilities for some selected $$gamma$$-ray transitions, we measure the $$gamma$$-emission probability. This enlarges the applicability of the surrogate-reaction method.

論文

Measurements of gamma-ray emission probabilities in the decay of americium-244g

中村 詔司; 寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 岩本 修; 原田 秀郎; 上原 章寛*; 高宮 幸一*; 藤井 俊行*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(1), p.123 - 129, 2019/01

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1539353
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.65(Nuclear Science & Technology)

$$gamma$$線計測により同位体を定量したり、断面積を求める際に、正確な$$gamma$$線放出率のデータが、必要になってくる。$$^{243}$$Amは、重要なマイナーアクチノイド核種の一つであり、中性子捕獲後に$$^{244}$$Amを生成する。$$^{244}$$Amの基底状態から放出される744-keV$$gamma$$線は66%と比較的大きな$$gamma$$線放出率を持つけれども、その誤差は29%と大きい。$$gamma$$線放出率の誤差は、放射化法による中性子捕獲断面積測定において、系統誤差の主要因となる。そこで、放射化法と$$^{244}$$Cmのレベルを調べることにより、$$gamma$$線放出率を測定した。本研究により、744-keV$$gamma$$線の放出率を、66.5$$pm$$1.1%と、相対誤差29%から2%に低減して導出することができた。

論文

Measurement of the $$^{133}$$Cs(n,$$gamma$$) cross-section using a New DAQ System at ANNRI

Hales, B. P.; 中村 詔司; 木村 敦; 岩本 修

J-PARC 17-07; J-PARC MLF Annual Report 2016, p.88 - 89, 2017/03

https://j-parc.jp/researcher/MatLife/ja/publication/files/MLF-AR_2016.pdf

Recently a new data acquisition system (DAQ system) has been installed for the high-purity germanium (HPGe) detector array at the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (BL04-ANNRI) at J-PARC MLF, notably featuring much lower dead-time in comparison to the previous DAQ system. Using this new DAQ system, a measurement of the cross-section of $$^{133}$$Cs(n,$$gamma$$) has been conducted at J-PARC MLF. $$^{133}$$Cs is of notable importance because it is 100% of natural Cs, and $$^{135}$$Cs is a long-lived fission product. Nuclear data on $$^{135}$$Cs will be vital for the development of a system for transmuting nuclear waste products into stable or shorter-lived nuclides, reducing the environmental impact of nuclear power. High quality data for $$^{133}$$Cs is vital for analysis of experimental data of $$^{135}$$Cs.

論文

Search for neutron resonances of $$^{106}$$Pd

中村 詔司; 木村 敦; 藤 暢輔; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 井頭 政之*; 堀 順一*; 木野 幸一*

JAEA-Conf 2015-003, p.113 - 118, 2016/03

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2015-003

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04に整備された中性子核反応実験装置(ANNRI)を用いて、飛行時間法により安定核種$$^{106}$$Pdの共鳴の確認測定を行った。評価済核データライブラリー間で、$$^{106}$$Pdの弱い共鳴の採用に食い違いがあったので、それらの共鳴が、本当に$$^{106}$$Pdに起因するのかどうか実験を行った。得られた即発$$gamma$$線スペクトルに対して、$$^{106}$$Pdの捕獲$$gamma$$線でゲートをかけて、TOFスペクトルを抽出すると、中性子エネルギー146eVと156eVに共鳴が観測された。本研究により、これらの弱い共鳴が確かに$$^{106}$$Pdに起因することを確認できた。

論文

マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発

原田 秀郎

核データニュース(インターネット), (109), p.44 - 47, 2014/10

http://www.aesj.or.jp/~ndd/ndnews/pdf109/No109-07.pdf

最先端核データ測定装置と位置付けられるANNRIを活用するとともに、核データ測定・炉物理・放射化学・核データ評価の4分野の研究者が相互に協力することにより、従来測定が困難であるため測定誤差が大きい放射性核種(($$^{237}$$Np, $$^{241,243}$$Am, $$^{99}$$Tc, $$^{129}$$I)に対して、各種核変換システムによる環境負荷低減効果の定量的評価とその設計に重要な中性子核データの高精度化を目指し、原子力システム研究開発事業として開始したプロジェクト研究「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係わる研究開発」について、研究の背景、ねらい、及び研究計画を解説する。

論文

Simulation of 4$$pi$$ Ge spectrometer by Geant4

後藤 淳; 菅原 昌彦*; 大島 真澄; 藤 暢輔; 木村 敦; 長 明彦; 小泉 光生; 水本 元治; 大崎 敏郎*; 井頭 政之*; et al.

AIP Conference Proceedings 769, p.788 - 791, 2005/05

https://doi.org/10.1063/1.1945125

マイナーアクチニド(MA)の中性子捕獲断面積は、ADSなどの革新的原子炉の研究開発で高精度な値が必要となる。しかし、現状では誤差が大きいものが多く、またデータ間で矛盾が生じているものもあり、より高精度な測定が望まれている。そこで、われわれは高精度なMA中性子捕獲断面積測定を目指し、全立体角Geスペクトロメータを開発している。全立体角Geスペクトロメータは、30個のGe結晶で測定試料を覆うことで、高効率,高エネルギー分解能で$$gamma$$線を検出する装置である。本研究では、シミュレーションプログラムGEANT4を用いてスペクトロメータのシミュレーションを行った。スペクトロメータに$$gamma$$線を入射させ、$$gamma$$線と物質との相互作用をシミュレーションすることで検出器の応答を調べた。その結果より、本スペクトロメータが15$$sim$$20%の絶対効率(1MeV$$gamma$$線に対して)であることがわかった。

論文

Neutron capture cross section to $$^{186}$$Re isomeric state

早川 岳人; 静間 俊行; 山内 俊彦; 峰原 英介; 有澤 孝

Nuclear Physics A, 718, p.665c - 667c, 2003/05

$$^{186}$$Reには20万年の長い半減期の核異性体が存在する。$$^{185}$$Reの中性子照射によって$$^{186}$$Re核異性体が生成されるはずであるが、その絶対値測定は行われていなかった。そこで、東海研原子炉JRR-4を用いてRe金属薄膜に熱中性子を6時間照射した。4ヶ月の冷却期間後に、$$^{186}$$Re核異性体から$$beta$$崩壊にともなって放出される$$gamma$$線を測定することで中性子捕獲断面積の測定を行った。この中性子捕獲断面積は、重元素合成過程において重要であり、187Os-$$^{187}$$Re原子核宇宙時計への寄与が問題になる。この測定によって、$$^{186}$$Re核異性体経由の寄与は186Osの存在量の1パーセント以下であることを明らかにした。

報告書

Maxwellian-averaged cross sections calculated from JENDL-3.2

中川 庸雄; 千葉 敏; 大崎 敏郎*; 井頭 政之*

JAERI-Research 2000-002, p.93 - 0, 2000/02

JAERI-Research-2000-002.pdf:4.41MB

天体核物理の分野での応用のために、評価済み核データライブラリーJENDL-3.2をもとに、中性子捕獲断面積、核分裂断面積、(n,p)反応断面積及び(n,$$alpha$$)反応断面積のマックスウェル平均値を計算した。計算を行った温度(kT)の範囲は、1keVから1MeVである。結果を表で表す。特に中性子捕獲断面積については、ほかの著者による推奨値や最近の測定値との比較をし、軽い核種で大きな差が見つかった。JENDL-3.2は最近の測定データと比較的良く一致しており、軽い核種の領域ではほかの推奨値よりも優れている。

論文

Neutron resonances in $$^{133}$$Cs

中島 豊; 大久保 牧夫; 杉本 昌義; 水本 元治; 河原崎 雄紀

Annals of Nuclear Energy, 17(10), p.569 - 577, 1990/00

https://doi.org/10.1016/0306-4549(90)90047-H
 被引用回数：3 パーセンタイル：40.34(Nuclear Science & Technology)

$$^{133}$$Csの中性子捕獲断面積と中性子透過率を測定し、個々の共鳴中性子捕獲面積と中性子幅をそれぞれ2keV及び5.9keVまで求めた。中性子透過率の形状解析により100eV以下の5個の共鳴準位に対し中性子捕獲幅を得た。S波平均共鳴パラメータとして次の値を得た。So=(0.77$$pm$$0.09)$$times$$10$$^{-4}$$、D=22.4$$pm$$1.5eV、$$Gamma$$$$_{gamma}$$=119$$pm$$3MeV。共鳴準位間隔の分布は2種類の集団から共鳴準位が構成されていると仮定した場合のWigner分布と良く一致した。また共鳴準位の長距離相関を示す量としてDysonとMehtaが導入した$$Delta$$$$_{3}$$の実験値はDysonとMehtaがorthogonal ensembleを用いて計算した値と良く一致している。

論文

Neutron capture cross section measurements of $$^{155}$$Gd and $$^{157}$$Gd from 1.1 to 235 keV

中島 豊; 坪根 泉*; 水本 元治; 古田 悠*; 大久保 收二; 杉本 昌義; 河原崎 雄紀

Annals of Nuclear Energy, 16(11), p.589 - 597, 1989/00

https://doi.org/10.1016/0306-4549(89)90013-3
 被引用回数：8 パーセンタイル：67.24(Nuclear Science & Technology)

$$^{155}$$Gdと$$^{157}$$Gdの中性子捕獲断面積を原研リニアックを用いて1.1から235keVまで測定した。測定結果を他の測定値およびJENDL-2と比較した。測定した中性子捕獲断面積を最小自乗法により解析し、次の平均共鳴パラメータを得た。$$^{155}$$Gdに対しては、S波中性強度関数=(3.00$$pm$$0.28)$$times$$10$$^{-4}$$、P波中性子強度関数=(3.7$$pm$$1.1)$$times$$10$$^{-4}$$、S波放射捕獲幅=119$$pm$$29eV、P波放射捕獲幅=140$$pm$$60eVであり、$$^{157}$$Gdに対しては、S波中性子強度関数=(2.23$$pm$$0.57)$$times$$10$$^{-4}$$、P波中性子強度関数=(2.2$$pm$$0.7)$$times$$10$$^{-4}$$、S波放射捕獲幅=115$$pm$$28eV、P波放射捕獲幅=129$$pm$$25eVである。

報告書

中性子捕獲断面積測定用500l大型液体シンチレーション検出器

水本 元治; 杉本 昌義; 荘司 時雄

JAERI-M 84-211, 28 Pages, 1984/11

JAERI-M-84-211.pdf:0.77MB

中性子捕獲断面積の測定を目的とした、大型液体シンチレーション検出器が製作され、原研リニアック55m中性子測定小屋で用いられている。この検出器は球状タンク状をしており、500lのシンチレーター(NE224)と20lのメチルボレイトが充填されている。タンクはアルミニウムで破覆されたマイラーによって光学的に両半球に分離され、それぞれの間で同時計数(コインシデンス測定)を行ないバックグランドを減少させる。得られた検出器のエネルギー分解能は、ガンマ線源$$^{6}$$$$^{0}$$Coサムピーク(2.5MeV)で24%(FWHM)、時間分解能は4.3ns(FWHM)である。又検出器のガンマ線に対する効率を計算する為に、Montecarlo法によるプログラムが開発された。このプログラムでは同時計数及び非同時計数時における、ガンマ線源及び中性子捕獲ガンマ線の波高分布を計算する。得られた計算による波高分布は実験値を良く再現している。

報告書

実効中性子捕獲断面積計算プログラム

杉本 昌義; 水本 元治

JAERI-M 8724, 44 Pages, 1980/03

JAERI-M-8724.pdf:1.21MB

原研リニアックを用いた中性子飛行時間法による測定データから実効中性子捕獲断面積を計算する目的で作成された。データの処理解析は3つの段階(データ取得、データ準備、データ解析)から構成され、各別々のコンピュータで実行するシステムとなっている。本プログラムは3番目のデータ解析の中に含まれる。このシステム内では磁気ディスク・ファイルを活用し、他のプログラムとの入出力データのやり取りが行なわれている。プログラムはチャンネル・ブロック機能を含む最大8192チャンネルの生データ・スペクトル8個のセットを一度に処理しており、特に実効捕獲断面積を求めるべき入射中性子エネルギーの範囲が広い場合でもバック・グラウンドが精度よく決定されるよう意を用いている。

論文

Average neutron capture cross sections of $$^{1}$$$$^{5}$$$$^{1}$$Eu and $$^{1}$$$$^{5}$$$$^{3}$$Eu from 3 to 100keV

水本 元治; 浅見 明; 中島 豊; 河原崎 雄紀; 更田 豊治郎; 竹腰 秀邦

Journal of Nuclear Science and Technology, 16(10), p.711 - 719, 1979/10

https://doi.org/10.3327/jnst.16.711
 被引用回数：11

$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{1}$$Euおよび$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{3}$$Euの中性子による平均捕獲断面積の測定3keVから100keV迄のエネルギー範囲にわたって行なわれた。Euは高速炉中における重要な核分裂生成物の一つであり、又その制御棒としての使用の可能性も示唆されているが既存のデータ間の一致はよくない。本実験は原研リニアックにおいて飛行時間法を用いて行なわれた。捕獲$$gamma$$線は大型液体シンチレーション検出器を用いて測定され、中性子束の測定には$$^{6}$$Li-ガラス検出器が用いられた。得られた平均断面積は既存のデータと比較されさらに中性子平均強度関数の値が求められた。

報告書

サンプルチェンジャーシステム; 計算機による中性子捕獲断面積の自動測定

荘司 時雄; 水本 元治; 河原崎 雄紀

JAERI-M 6010, 35 Pages, 1975/03

JAERI-M-6010.pdf:1.09MB

計算機(データ同時処理装置USC-3)を利用するサンプルチェンジャーシステムが完成し、測定のほぼ完全な自動化がなされた。このシステムは各種の中性子断面積測定に用いられるが、ここでは大型液体シンチレーション検出器による中性子捕獲断面積の測定に応用された。サンプルチェンジャーは3系統に分れており各々は独立に動作させることが出来る。コントロール回路等はNIMモジュール化されており、回路素子は主にTTL-IC(トランジスタ・トランジスタ・ロジックの集積回路)を用いて製作された。

口頭

マイナーアクチノイドの中性子誘起核分裂および中性子捕獲断面積の同時測定法の開発

田村 信行; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; 木村 敦; 太田 周也*; Andreyev, A. N.; Vermeulen, M.*; Gillespire, S.*; et al.

no journal, , 

原子炉の運転に伴って長寿命のマイナーアクチノイド(MA)が生成する。このMAを分離・核変換することで将来にわたる環境への放射線影響を低減することが重要となっている。このための核変換炉を構築するため、MAの中性子入射断面積を高精度で測定する必要がある。本研究では、中性子誘起核分裂および中性子捕獲断面積を同時に測定する方法を開発し、これを用いて$$^{241}$$Amのデータを取得した。中性子飛行時間分析法を用いた本実験は、J-PARC/MLFのBL04コースで行った。核分裂事象を決定するため、即発中性子を有機液体シンチレータで検出した。この検出器を用いて捕獲反応で放出される$$gamma$$線も検出した。$$gamma$$線と中性子は、波形弁別法によって区別した。測定で得られた低エネルギー側の3つの共鳴のうち、捕獲断面積は従来の測定によく一致したものの、第2共鳴の核分裂断面積は従来より高い値を得た。核分裂および捕獲断面積を同時に測定する手法を見出したのは本研究が初めてであり、核データの高精度化につながる成果である。

口頭

Np-237の熱中性子捕獲断面積の高精度化検討

中村 詔司; 寺田 和司; 木村 敦; 中尾 太郎; 岩本 修; 原田 秀郎; 上原 章寛*; 藤井 俊行*

no journal, , 

原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、研究炉中性子を用いた放射化法によりマイナーアクチノイド等の核種の熱中性子捕獲断面積を高精度に測定する研究を進めている。Np-237の熱中性子捕獲断面積について、サンプル定量のための$$gamma$$線放出率や実験手法等の点から、過去の報告値の違いの要因を議論する。

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