Studying the impact of deuteron non-elastic breakup on Zr + d reaction cross sections measured at 28 MeV/nucleon

核子当たり28MeVで実測したZr+d反応断面積に対する重陽子非弾性分解の影響

Chillery, T.*; Hwang, J.*; 堂園 昌伯*; 今井 伸明*; 道正 新一郎*; 炭竃 聡之*; 千賀 信幸*; 大田 晋輔*; 中山 梓介  ; 他49名*

Chillery, T.*; Hwang, J.*; Dozono, Masanori*; Imai, Nobuaki*; Michimasa, Shinichiro*; Sumikama, Toshiyuki*; Chiga, Nobuyuki*; Ota, Shinsuke*; Nakayama, Shinsuke; 49 of others*

重陽子は弱束縛系でありクーロン力と核力の下で容易に陽子と中性子に分解する。これまでの実験からは、核子当たり50から200MeVといった高入射エネルギーではこの分解過程が残留核生成に大きな影響を与えることが示されている。しかし、核子当たり50MeV以下のエネルギーでの断面積データはまだ不足している。本研究では、BigRIPSセパレータ、OEDOビームライン、SHARAQスぺクトロメータを用いて、Zr+d反応断面積を核子当たり約28MeVにおいて逆運動学法を用いて測定した。本研究で得られた断面積を過去の測定結果や理論計算と比較した。重陽子の分解の効果を定量的に考慮したDEURACS計算により実験データがよく再現された。本研究で測定された低エネルギー領域におけるデータは、将来の核廃棄物処理施設の検討に役立つと考えられる。

The deuteron is a loosely bound system which can easily break up into its constituent proton and neutron whilst in the presence of Coulomb and nuclear fields. Previous experimental studies have shown that this breakup process has a significant impact on residual nucleus production from deuteron bombardment in the high energy range of 50 - 210 MeV/nucleon. However, there remains a lack of cross-section data at energies below 50 MeV/nucleon. The current study determined Zr + d reaction cross sections under inverse kinematics at approximately 28 MeV/nucleon using the BigRIPS separator, OEDO beamline, and SHARAQ spectrometer. Cross sections from this research were compared with previous measurements and theoretical calculations. The experimental results show a large enhancement of the production cross sections of residual nuclei, especially those produced from a small number of particle emissions, compared to the proton-induced reaction data at similar bombarding energy. The DEURACS calculation, which quantitatively takes deuteron-breakup effects into account, reproduces the data well. As a long-lived fission product, Zr remains a challenge for nuclear waste disposal and treatment. This study's low-energy data may assist future consideration of nuclear-waste treatment facilities, where Zr + d may feasibly transmute the waste into short-lived/stable nuclei.