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論文

Radioactive particles from a range of past nuclear events; Challenges posed by highly varied structure and composition

Johansen, M. P.*; Child, D. P.*; Collins, R.*; Cook, M.*; Davis, J.*; Hotchkis, M. A. C.*; Howard, D. L.*; Howell, N.*; 池田 篤史; Young, E.*

Science of the Total Environment, 842, p.156755_1 - 156755_11, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156755
 被引用回数：4 パーセンタイル：53.82(Environmental Sciences)

While they have appeared only recently in earth's history, radioactive particles from anthropogenic sources are widespread in global environments and present radiological harm potentials to living organisms. Here we compare a varied set of particles from past nuclear fission and non-fission sources in Australia of highly diverse magnitudes, release modes, and environments. Numerous radioactive particles persist in soils 60 + years after their release events. Particles can be distinguished by their Ca/Fe and Si/Fe elemental ratios, which in this study range over orders of magnitude and reflect the materials available during their individual formation events. The particles from nuclear testing have dominant $$^{239+240}$$Pu activity concentrations, relative to $$^{90}$$Sr and $$^{137}$$Cs, which increases long-term radiological hazard from alpha emissions if inhaled or ingested, and contrasts with particles from nuclear power accidents (e.g., Fukushima). Internal fracturing is more prevalent than previously reported, and fracturing is greater in Ca-rich vs. Si-dominated matrices.

論文

Towards saturation of the electron-capture delayed fission probability; The New isotopes $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk

Konki, J.*; Khuyagbaatar, J.*; Uusitalo, J.*; Greenlees, P. T.*; Auranen, K.*; Badran, H.*; Block, M.*; Briselet, R.*; Cox, D. M.*; Dasgupta, M.*; et al.

Physics Letters B, 764, p.265 - 270, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2016.11.038
 被引用回数：17 パーセンタイル：79.42(Astronomy & Astrophysics)

The new neutron-deficient nuclei $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk were synthesised at the gas-filled recoil separator RITU. They were identified by their radioactive decay chains starting from $$^{240}$$Es produced in the fusion-evaporation reaction $$^{209}$$Bi($$^{34}$$S,3n)$$^{240}$$Es. Half-lives of 6(2)s and 22$$^{+13}_{-6}$$s were obtained for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. Two groups of $$alpha$$ particles with energies $$E_{alpha}$$=8.19(3) MeV and 8.09(3) MeV were unambiguously assigned to $$^{240}$$Es. Electron-capture delayed fission branches with probabilities of 0.16(6) and 0.04(2) were measured for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. These new data show a continuation of the exponential increase of ECDF probabilities in more neutron-deficient isotopes.

論文

Stability and synthesis of superheavy elements; Fighting the battle against fission - Example of $$^{254}$$No

Lopez-Martens, A.*; Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 131, p.03001_1 - 03001_6, 2016/12

https://doi.org/10.1051/epjconf/201613103001
 被引用回数：1 パーセンタイル：43.94(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子番号が100を超える原子核の核分裂障壁の高さとその角運動量依存性を初めて測定した。核分裂による崩壊が優勢となり始める励起エネルギーを決定できる初期分布法という方法を$$^{254}$$Noの測定に適用した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁はスピンゼロにおいて6.6MeVと決定された。このことは、$$^{254}$$Noが原子核の殻効果によって強く安定化されていることを示している。

論文

Fission barrier of superheavy nuclei and persistence of shell effects at high spin; Cases of $$^{254}$$No and $$^{220}$$Th

Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Lopez-Martens, A.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review Letters, 113(26), p.262505_1 - 262505_6, 2014/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.262505
 被引用回数：34 パーセンタイル：83.14(Physics, Multidisciplinary)

殻効果によって安定に存在する超重核である$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを実験的に決定した。核反応で生成した$$^{254}$$Noからの脱励起$$gamma$$線の本数と全エネルギーを測定することで$$gamma$$崩壊の開始点の励起エネルギーとスピン値を導出し、その分布から核分裂障壁の高さをスピンの関数として19$$hbar$$まで決定した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さは、スピン15$$hbar$$において6.0MeV、スピン0$$hbar$$における外挿値として6.6MeVと決定された。この結果は、殻効果が、このような重い原子核の核分裂障壁を高くしていることを明確に示し、またその高さが高スピン状態まで保持されていることを証明するものである。

論文

Exploring the stability of super heavy elements; First measurement of the fission barrier of $$^{254}$$No

Henning, G.*; Lopez-Martens, A.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 66, p.02046_1 - 02046_8, 2014/03

https://doi.org/10.1051/epjconf/20146602046
 被引用回数：3 パーセンタイル：69.82(Physics, Nuclear)

初期状態分布法により$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを決定した。初期状態分布とは、核融合-粒子蒸発反応によって励起された原子核が$$gamma$$線放出による脱励起を開始する励起エネルギーとスピンの状態を二次元で表示したものであり、$$gamma$$線多重度と全$$gamma$$線エネルギーの測定から求めることができる。本論文では、初期状態分布法の詳細を詳しく記述し、$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを初めて決定した実験結果について報告する。なお、$$^{254}$$Noは核分裂障壁が測定された最も重い原子核である。

論文

Superheavy element flerovium (element 114) is a volatile metal

Yakushev, A.*; Gates, J. M.*; T$"u$rler, A.*; Sch$"a$del, M.; D$"u$llmann, Ch. E.*; Ackermann, D.*; Andersson, L.-L.*; Block, M.*; Br$"u$chle, W.*; Dvorak, J.*; et al.

Inorganic Chemistry, 53(3), p.1624 - 1629, 2014/02

https://doi.org/10.1021/ic4026766
 被引用回数：103 パーセンタイル：98.86(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

金表面に対する114番元素フレロビウム(Fl)の吸着挙動に関するガスクロマトグラフ研究について報告する。実験対象としたFlは$$^{244}$$Pu($$^{48}$$Ca, 3-4n)$$^{288,289}$$Fl反応で合成し、反跳核分離装置を利用して$$^{48}$$Caビームから単離した。Fl及びその$$alpha$$壊変核種である112番元素コペルニシウム(Cn)、そしてその周期表上の同族である14族(Pb)及び12族(Hg)、並びに不活性ガスであるRnの吸着挙動を、等温クロマトグラフィー及び熱クロマトグラフィーを利用した実験装置で観測した。その結果、2個のFl原子が測定され、PbやHgとは異なり直ちに吸着することはなかったが、室温の金表面に吸着した。得られたFlの吸着挙動は、最も近い同族元素であるPbと比較してより不活性であると言えるが、金表面でのFlの吸着エンタルピーの下限値は、金とFlが金属-金属結合を形成することを示している。したがって、Flは同族元素中で最も反応性が低い元素であると言えるが、その性質は金属である。

論文

First prompt in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of a superheavy element; The $$^{256}$$Rf

Rubert, J.*; Dorvaux, O.*; Gall, B. J. P.*; Greenlees, P. T.*; Asfari, Z.*; Piot, J.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 420, p.012010_1 - 012010_10, 2013/03

https://doi.org/10.1088/1742-6596/420/1/012010
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.04(Physics, Nuclear)

初めての超重元素即発インビーム$$gamma$$線分光実験を$$^{256}$$Rfを対象に行った。MIVOC法を用いた大強度$$^{50}$$Tiビームの開発を行い、実験を成功させた。$$^{256}$$Rfの回転励起状態をスピン20 $$hbar$$まで観測し、その慣性能率を導出した。これらのデータから、陽子数104には大きな変形閉殻が存在しないことが明らかとなった。

論文

Shell-structure and pairing interaction in superheavy nuclei; Rotational properties of the $$Z$$=104 nucleus $$^{256}$$Rf

Greenlees, P. T.*; Rubert, J.*; Piot, J.*; Gall, B. J. P.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Asfari, Z.*; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; Dorvaux, O.*; et al.

Physical Review Letters, 109(1), p.012501_1 - 012501_5, 2012/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.012501
 被引用回数：58 パーセンタイル：88.75(Physics, Multidisciplinary)

104番元素$$^{256}$$Rfの回転励起構造をインビーム$$gamma$$線核分光の手法により初めて観測することに成功した。$$^{256}$$Rfは回転励起構造が観測された最も重い原子核であり、今回の結果は重い極限に位置する原子核の一粒子軌道殻構造と対相関に関する貴重な情報を与える。今回の実験で得られた$$^{256}$$Rfの回転状態の慣性能率の値は、陽子数104における変形閉殻の存在を明確に否定し、近年の数多くの自己無撞着平均場モデルの予測と異なる結果を示した。

論文

Rapid synthesis of radioactive transition-metal carbonyl complexes at ambient conditions

Even, J.*; Yakushev, A.*; D$"u$llmann, C. E.*; Dvorak, J.*; Eichler, R.*; Gothe, O.*; Hild, D.*; J$"a$ger, E.*; Khuyagbaatar, J.*; Kratz, J. V.*; et al.

Inorganic Chemistry, 51(12), p.6431 - 6433, 2012/06

https://doi.org/10.1021/ic300305m
 被引用回数：36 パーセンタイル：83.44(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

COを含んだガス中で核融合生成物あるいは核分裂生成物を減速し止めることによって、放射性遷移金属のカルボニル錯体を高い効率で簡易に合成することが可能であることを見いだした。特に、Mo, WそしてOsの錯体に注目し、実験条件として容易に得られる室温・約1気圧の条件下で容易に反応が起こることが明らかになった。合成された錯体は非常に揮発性が高いため、直接扱う場合もさらなる研究に利用する場合も、ガスの流れによってほとんど損失せず実験装置に搬送することが可能である。このような迅速合成技術は、半減期が短い核種を研究対象とする放射化学的な研究に特に有効であり、例えば超重元素の化学的性質研究などへの応用が期待される。

論文

Search for a 2-quasiparticle high-$$K$$ isomer in $$^{256}$$Rf

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Greene, J.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064311_1 - 064311_7, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064311
 被引用回数：32 パーセンタイル：84.86(Physics, Nuclear)

104番元素$$^{256}$$Rfの励起状態に半減期17$$mu$$秒の核異性体があることを実験的に明らかにした。実験はアルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて行い、検出器に打ち込まれた$$^{256}$$Rfと同時計数する内部転換電子を測定することで同定した。核異性体の生成率から、この核異性体は中性子数152の原子核で通常観測される2準粒子状態の$$K$$核異性体ではなく、4準粒子状態の$$K$$核異性体であると考えられる。2準粒子状態の核異性体が観測されなかった理由は、その核異性体が核分裂によって崩壊し、その半減期が$$^{256}$$Rfの基底状態の半減期に近いと考えれば説明できる。あるいは、原子核の4重極変形度が104番元素から突然小さくなり、2準粒子状態の核異性体がまったく存在しない、という可能性も考えられる。

論文

The Recoil transfer chamber; An Interface to connect the physical preseparator TASCA with chemistry and counting setups

Even, J.*; Ballof, J.*; Br$"u$chle, W.*; Buda, R. A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Gorshkov, A.*; Gromm, E.*; Hild, D.*; J$"a$ger, E.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 638(1), p.157 - 164, 2011/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.02.053
 被引用回数：24 パーセンタイル：85.64(Instruments & Instrumentation)

In the last years, the new gas-filled TransActinide Separator and Chemistry Apparatus (TASCA) was installed and successfully commissioned at GSI. Here, we report on the design and performance of a Recoil Transfer Chamber (RTC) for TASCA, which is an interface to connect various chemistry and counting setups with the separator, as well as measurements of the transportation yields under various conditions and on the first chemistry experiments at TASCA - an electrochemistry experiment with osmium and an ion exchange experiment with the transactinide element rutherfordium.

論文

Experimental study of the $$^{238}$$U($$^{36}$$S, 3-5$$n$$)$$^{269-271}$$Hs reaction leading to the observation of $$^{270}$$Hs

Graeger, R.*; Ackermann, D.*; Chelnokov, M.*; Chepigin, V.*; D$"u$llmann, C. E.*; Dvorak, J.*; Even, J.*; Gorshkov, A.*; He${ss}$berger, F. P.*; Hild, D.*; et al.

Physical Review C, 81(6), p.061601_1 - 061601_5, 2010/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.81.061601
 被引用回数：43 パーセンタイル：89.96(Physics, Nuclear)

The deformed doubly-magic nucleus $$^{270}$$Hs so far has only been observed as the four-neutron (4n) evaporation residue of the reaction $$^{26}$$Mg + $$^{248}$$Cm, where a maximum cross section of 3 pb was measured. Theoretical studies on the formation of $$^{270}$$Hs in the 4n evaporation channel of fusion reactions with different entrance channel asymmetry in the framework of a two-parameter Smoluchowski equation predict the reactions $$^{48}$$Ca + $$^{226}$$Ra and $$^{36}$$S + $$^{238}$$U to result in higher cross sections due to lower reaction Q-values. Here, we report on the first measurement of evaporation residues formed in the fusion reaction $$^{36}$$S + $$^{238}$$U and the observation of $$^{270}$$Hs, produced in the 4n evaporation channel, with a measured cross section of 0.8 pb at 51 MeV excitation energy. The one event cross section limits for the 3n, 4n, and 5n evaporation channels at 39 MeV excitation energy are 2.9 pb, while the cross section limits of the 3n and 5n channel at 51 MeV are 1.5 pb. This is significantly lower than the 5n cross section of the $$^{26}$$Mg + $$^{248}$$Cm reaction at a similar excitation energy.

論文

Bridging the nuclear structure gap between stable and super heavy nuclei

Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; et al.

Nuclear Physics A, 834(1-4), p.357c - 361c, 2010/03

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2010.01.039
 被引用回数：7 パーセンタイル：47.82(Physics, Nuclear)

陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは$$^{252}$$No及び$$^{254}$$Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また$$^{257}$$Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。

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