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論文

JENDL/ImPACT-2018; A New nuclear data library for innovative studies on transmutation of long-lived fission products

国枝 賢; 古立 直也; 湊 太志; 岩本 信之; 岩本 修; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 吉田 亨*; 西原 健司; 渡辺 幸信*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(12), p.1073 - 1091, 2019/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:53.3(Nuclear Science & Technology)

長寿命核分裂生成核種(LLFP)の核変換技術確立に向けた革新的研究開発に資することを目的とし、新たな核データライブラリJENDL/ImPACT-2018を開発した。開発した核データライブラリは主要なLLFPである$$^{79}$$Se, $$^{93}$$Zr, $$^{107}$$Pd, $$^{135}$$Csおよび周辺核種(計163核種)に対する中性子及び陽子入射の評価済核反応断面積がエネルギー200MeVを上限として格納されている。断面積の評価においては核反応モデルコードCCONEを用いると共に、測定データの乏しい核種やエネルギー領域の断面積を根拠を持って推定するために微視的な核構造理論を積極的に活用した。また、近年RIBF/RIKENにおいて逆運動学を用いて測定された測定データに基づいて主要な核反応モデルパラメータを最適化した。得られたデータは従来手法により求められた既存の核データライブラリJENDL-4.0/HEやTENDL-2017に比べて、安定核種に対する測定データをよく再現することを確認した。

論文

Statistical properties of thermal neutron capture cross sections calculated with randomly generated resonance parameters

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

Physical Review C, 100(1), p.014610_1 - 014610_7, 2019/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

共鳴パラメータの統計的性質を使って求められた熱中性子捕獲断面積$$sigma_{rm th}$$の統計的不定性について調べた。本研究では、乱数を用いて生成された共鳴パラメータから、$$sigma_{rm th}$$の確率密度分布を数値的に導出した。この結果、熱中性子エネルギーに最も近い最初の共鳴の統計的ゆらぎによって、熱中性子捕獲断面積が広い範囲に分布することが分かった。また、平均共鳴幅が平均崩壊幅と比較して十分に大きな値を持つ原子核においては、それぞれの$$sigma_{rm th}$$の確率密度分布が似た形状をしていることも分かった。計算された確率密度分布は、193核種の熱中性子捕獲断面積の実験データと比較され、両者が良い一致を示していることが分かった。

論文

Phenomenological level density model with hybrid parameterization of deformed and spherical state densities

古立 直也*; 湊 太志; 岩本 修

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(5), p.412 - 424, 2019/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:28.85(Nuclear Science & Technology)

本研究では、球形状態と変形状態において異なる準位密度パラメータで与えられる現象論的準位密度の計算手法と、$$s$$波中性子共鳴幅の実験データを用いた準位密度パラメータの最適化法について議論を行う。球形状態から変形状態への遷移の記述は、微視的核構造計算から導出された計算結果をもとに、パラメータ化を実行し、準位密度を導出した。また、得られた準位密度を用いて、統計モデルによる核子・核反応計算も行った。球形,変形およびそれらの中間の状態を持つ原子核を標的核として計算を実行し、得られた結果が実験データとほぼ良い一致を示すことが分かり、本モデルの妥当性が示された。本研究では、計算された断面積に対する回転集団運動による状態密度の増大の効果についても議論を行う。

論文

Role of breakup processes in deuteron-induced spallation reactions at 100-200 MeV/nucleon

中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*

Physical Review C, 98(4), p.044606_1 - 044606_8, 2018/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:22.78(Physics, Nuclear)

近年、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理に中高エネルギーにおける重陽子入射核破砕反応を利用することが提案されている。重陽子ビームを用いた核変換システムの設計研究のためには、LLFPに対する精度の良い重陽子入射反応断面積のデータが不可欠である。本研究では、核子当たり100-200MeVでの$$^{93}$$Zrおよび$$^{107}$$Pdに対する重陽子入射反応からの残留核生成断面積を、分解過程を明示的に考慮した計算コードDEURACSで計算した。その結果、計算値は実験データを定量的に良く再現した。また、成分に分けた解析から、非弾性分解後の核子吸収過程が残留核生成に大きな寄与を果たしていることがわかった。こうした結果は、重陽子入射反応における残留核生成の精度の良い予測のためには分解過程を考慮することが本質的に重要であることを強く示すものである。

論文

Nuclear data evaluation of long-lived fission products; Microscopic vs. phenomenological optical potentials

湊 太志; 岩本 修; 蓑茂 工将*; 緒方 一介*; 岩本 信之; 国枝 賢; 古立 直也

EPJ Web of Conferences, 146, p.12032_1 - 12032_4, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.33

現象論的光学ポテンシャルは弾性散乱プロセスをよく記述するものとして知られている。そのため、中重核から重核までの核反応断面積の核データ評価に広く用いられている。これまで多くの光学ポテンシャルが研究されてきたが、それらのパラメータは実験データを再現するように決められたものである。そのために、実験データのない中性子過剰核などの計算にそれらのパラメータを利用することは、必ずしも信頼性が保障されていない。最近、微視的有効反応理論(MERT)と呼ばれる手法による光学ポテンシャルが提案された。MERTの手法はNN有効相互作用から出発したものであり、実験データのない核種の光学ポテンシャルも引き出すことができる。我々は、MERTによって導出された光学ポテンシャルを、核反応シミュレーションコードCCONEに取り込み、いくつかの核種の核データ評価を開始している。この発表では、MERTと従来の現象論的な光学ポテンシャルを使って評価された断面積の結果を紹介し、その違いについて議論を行う。

論文

Microscopic nuclear structure calculation for nuclear data evaluation of various nuclei produced via nuclear transmutation of long-lived fission products

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

JAEA-Conf 2016-004, p.93 - 98, 2016/09

長寿命核分裂生成物(LLFPs)の核変換の実現可能性を調べるためには、核変換システムのシミュレーション計算に用いられる核データは必要不可欠である。シミュレーション計算の精度を向上させるには、シミュレーション計算に含まれるLLFPsの核変換により生じる様々な核種の核データもまた重要となる。核変換の方法に依存して広い領域の核種が生成され、またそのうちいくらかの核種については利用可能な実験データが存在しないため、微視的な計算に基づいた系統的な情報が望まれる。この仕事において、我々は核データ評価に用いられる構造のパラメータを導出するため微視的核構造計算を行った。$$^{79}$$Se, $$^{93}$$Zr, $$^{107}$$Pd, $$^{135}$$Csの核変換によって生成されることが予想される偶奇核、奇奇核を含むZ=30-55の核について、Hartree-Fock-Bogoliubov理論を用いて変形パラメータ、基底状態スピン、パリティの計算を行った。計算はHFBTHOコードにより行った。結果を利用可能な実験データと比較し、現在の方法での予言の信頼性を議論する。

口頭

モンテカルロ法による熱中性子捕獲断面積の予測

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

長寿命核分裂生成物(LLFP)を核変換するシステムを構築するには、核変換システムの数値シミュレーションを高精度化する必要がある。そのためには、LLFPだけでなく核変換後に生成される核種の核データもまた重要となる。しかしながら、LLFPの核変換により生成される核種には実験値の存在しない不安定核も含まれることが予想される。実験値の存在しない核において、理論的な予測が非常に難しいものの一つが熱中性子捕獲断面積である。熱中性子捕獲断面積は、最初の共鳴のエネルギーとその幅によって大きく支配され、それらの微小な変化でも大きく値を変えてしまう。それらを高精度に予測するのは非常に困難な一方で、共鳴の幅は核構造の複雑さとランダム性からPorter-Thomas分布に従うことが知られており、また共鳴のエネルギー間隔はWigner分布に従うことが知られている。そこで我々は共鳴パラメータの統計性を用いて、モンテカルロ法による熱中性子捕獲断面積の評価を行った。結果は、熱中性子捕獲断面積の確率分布として得られる。実験値の存在する約250核種について計算を行ったところ、実験値のばらつきが計算で得られた確率分布によりよく説明できることがわかった。

口頭

Reduction and resource recycling of high-level radioactive wastes through nuclear transformation; Theoretical predictions of the nuclear reaction data for nuclei involved in the nuclear transformation system

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

長寿命核分裂生成物(LLFP)核変換システムの実現可能性を研究するには、核変換システムの効率を見積もるシミュレーション計算が必要不可欠である。シミュレーション計算の精度は、計算で用いられる核データに大きく依存している。シミュレーション計算の精度を向上するには、LLFPだけでなくシミュレーション計算に関わる全ての核種について核データを整備することが望まれる。核破砕反応のような核反応を用いる核変換システムを研究する場合、実験が存在しない、あるいは非常に乏しい不安定核を含む広い範囲の原子核が生成されることが予想される。実験データの欠乏は、共鳴領域の核データ評価において特に問題となる、なぜなら共鳴構造を理論的に正確に予測することは難しいからである。この問題を緩和する方法の一つは、統計的性質からランダムに決定した共鳴パラメータを用いる方法である。このアプローチはTENDL核データライブラリで既に適用されている。しかしながら、そのような方法で計算された断面積は、原理的に共鳴パラメータの統計的揺らぎに起因する大きな不確かさが存在すると思われる。この不確かさは、先行研究では議論されていない。本研究では、共鳴領域における核反応データ予測に用いる統計的手法を、その統計的不確かさに注目して研究した。具体的には、Se-79, Zr-93, Pd-107, Cs-135の核変換で生成されることが予想される核種の中性子捕獲断面積を議論する。

口頭

Hartree-Fock-Bogoliubov理論を用いた微視的統計模型による準位密度の計算

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

統計模型や前平衡の模型を用いた核反応の計算では、原子核の準位密度の情報が必要不可欠となる。準位密度の計算にはFermi gas模型といった現象論的な模型が広く用いられているが、その信頼性は主にs波中性子共鳴間隔D0の実験値を再現するようなパラメータ調節に依存しているため、実験値の存在しない不安定核などの計算ではより微視的な理論による準位密度計算が望まれる。Hartree-Fock(HF)理論に基づいた微視的統計模型や、微視的combinatorial法は、D0の実験再現性において現象論的模型の計算精度に近い結果を得ることに成功している理論模型の一つである。しかし、その計算結果は対相関力の強さに強く依存していることがわかっており、その不定性が計算精度に影響していると考えられる。そこで本研究では、主に核構造計算における対相関力の改善を行い、準位密度の計算精度にどのように影響するかを分析した。

口頭

微視的核構造計算から得られる準位密度を用いた断面積計算

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

統計模型を用いた核反応の計算では、原子核の準位密度の情報が必要不可欠となる。核データ評価では通常Fermi gas模型といった現象論的な模型が準位密度計算に用いられるが、その信頼性は実験値を用いたパラメータ調節に依存している。そのため、核分裂生成物など実験情報の乏しい不安定核の核データ評価に用いる妥当性は明らかではく、パラメータ調節に依存しない微視的な計算手法の発展が望まれる。準位密度の微視的な計算手法として、Hartree-Fock(HF)理論により得られる一粒子準位を用いたcombinatorial法計算があり、主にs波中性子共鳴間隔$$D_0$$の実験再現性においてその妥当性が議論されている。一方で、断面積計算の実験値との比較については、特定の核種について(n,$$gamma$$)反応の比較などが行われているが、十分とは言えない。本研究ではcombinatorial法により準位密度を計算し、(n,$$gamma$$)反応、(n,2n)反応などの核反応計算に適用する。安定核についてs波中性子共鳴間隔$$D_0$$と同時にこれら核反応の断面積を系統的に実験値と比較し、微視的計算手法により得られる準位密度の妥当性を検討する。

口頭

Interaction dependence of the nuclear level density calculated using Hartree-Fock-Bogoliubov theory

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

安定核の核準位密度(NLD)計算にはフェルミガスタイプの現象論模型が広く使われるが、不安定核に対して信頼性のあるNLDを得るためには微視的な手法の開発が重要となる。NLDの微視的な計算手法の一つとして、Hartree-Fock-Bogoliubov(HFB)理論を用いた核構造計算に基づいた手法がある。基本的にHFB計算において核子間有効相互作用が唯一のインプットであるため、我々は計算のNLDがどのように有効相互作用に依存するかを特に対相関力に注意して調査し、微視的手法の信頼性の議論をする。以前の我々の研究で用いたSkM*力に加えて、本研究のHFB計算ではSLy4, SkP, UNEDF1力を用いた。HFB計算に基づいたNLDを導出するための手法として統計模型を用いた。計算されたNLDから導出されるs波中性子共鳴間隔を実験と比較した結果、SkPとUNEDF1を用いた結果がSkM*, SLy4を用いた結果に比較して実験とよく一致することを見出した。

口頭

LLFP安定核種化・短寿命化のための核変換法の開発,16; ImPACT核データライブラリの作成

岩本 修; 湊 太志; 古立 直也; 岩本 信之; 国枝 賢

no journal, , 

核変換に関わるImPACTの研究開発プログラムにおいて、代表的なLLFP4核種($$^{79}$$Se, $$^{93}$$Zr, $$^{107}$$Pd, $$^{135}$$Cs)および周辺核種に対する核データライブラリを開発中である。測定データが乏しい不安定核に対する核データの精度を向上させるため、微視的核構造理論により得られた原子核の準位密度や$$gamma$$線強度関数を取り入れ、CCONEコードにより200MeVまでの中性子・陽子入射の断面積の評価計算を実施した。評価手法及び結果等、ライブラリ開発の状況を報告する。

口頭

LLFP安定核種化・短寿命化のための核変換法の開発,15; 微視的核構造計算に基づいたLLFP核種及びその周辺核種の準位密度計算

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

長寿命核分裂生成物(LLFP)の合理的な核変換技術を確立するには、核変換シミュレーションに必要となる核データを高精度化することが重要となる。準位密度は統計模型を用いた核反応の計算に必要不可欠な核構造データであり、核データ評価の精度に大きく影響する。核データ評価では通常Fermi Gas模型などの現象論的模型が準位密度計算に用いられるが、実験データの乏しい不安定核に対しては予言性に優れる微視的理論を適用することが核データの精度向上につながると考えられる。本研究では、長寿命核分裂生成物(LLFP)核種及びその周辺核種の核データを高精度化するため、それらの核データ評価に必要となる準位密度を微視的核構造計算に基づいて導出した。この際、原子核の励起に伴う変形変化の効果を精密化する計算手法の改良を行った。得られた準位密度を用いた核反応計算の精度について分析するため、様々な反応チャネルの断面積について安定核実験データとの系統的な比較を行った。

口頭

Development of nuclear data evaluation method to improve precision of nuclear data for long-lived fission products

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

ImPACTプログラム「核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化」の一環としてLLFP4核種($$^{79}$$Se, $$^{93}$$Zr, $$^{107}$$Pd, $$^{135}$$Cs)及びその周辺核種の核データ評価ライブラリを開発中である。本講演では、これらの核データ評価に用いる微視的核構造理論に基づいた準位密度計算手法の開発について報告する。準位密度は統計模型を用いた核反応計算に必要不可欠であり、これを用いた核データ評価の精度に直結する。核データ評価では通常現象論的な模型が準位密度計算に用いられるが、実験データの乏しい不安定核に対しては予言性に優れる微視的理論を適用することが核データの精度向上につながると考えられる。そこで本研究では、Hartree-Fock理論を用いた微視的核構造計算に基づいた準位密度計算手法の開発を行った。講演では、準位密度計算手法の改善点とs波中性子共鳴間隔の計算結果の実験値との比較、核反応計算コードCCONEを用いた断面積計算への適用とその計算精度の分析などについて報告する。

口頭

共鳴パラメータの統計的性質を用いた共鳴領域断面積計算

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

no journal, , 

非常に軽い原子核や中性子過剰領域を除いて、原子核の中性子閾値近傍では一般に励起状態の密度が非常に大きく、共鳴のエネルギーや幅を理論的に精度良く予言することは困難である。一方で、そのように励起状態の密度が大きくなると共鳴のエネルギー間隔や幅に統計的な性質が現れることが知られている。この共鳴の統計的性質を用いて共鳴パラメータをランダムに発生させ、共鳴領域の断面積を計算する手法が提案されている。このような手法は共鳴の実験データの存在しない核分裂生成物などの核データ評価において、理論的に共鳴の情報を反映させる手法となり得る。しかし、ランダム性のある断面積計算においてどのように代表値を決定するか、またランダム性に起因する断面積の不定性はどの程度であるかに関しての研究は十分ではない。そこで我々はランダムに発生させた共鳴パラメータを用いて共鳴領域断面積を計算し、異なるランダムシードから発生した複数の共鳴パラメータセットを用いた計算を行うことで断面積の確率分布を導出した。断面積の確率分布を用いることで確率的に妥当な断面積の振る舞いや確率的揺らぎによる断面積の不定性について議論する。

口頭

長寿命核分裂生成物に対する重陽子入射核破砕反応の理論モデル解析

中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*

no journal, , 

ImPACTプロジェクトでは、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換システムにおける入射ビームとして重陽子が第一候補に挙げられており、LLFP等に対する重陽子核データの高精度化が求められている。そこで、これまでに開発してきた重陽子入射断面積計算コードDEURACSをLLFPに対する重陽子入射破砕反応に適用した。実測値との比較により、重陽子入射破砕反応に対するDEURACSの適用性を検証する。また、他の計算手法との比較を通じて、本反応における分解過程の役割についても議論する。

口頭

Nuclear data evaluation for long-lived fission product nuclei with new theoretical approaches

国枝 賢; 古立 直也*; 湊 太志; 岩本 信之; 中山 梓介; 岩本 修

no journal, , 

粒子線加速器を利用した長寿命核分裂生成核種の核変換研究のために、新たな核データライブラリの開発が求められている。測定データの少ない不安定核種に対する核反応断面積を推定するために、微視的理論により改良された核準位密度や$$gamma$$線強度関数をCCONEコードに導入した。また、近年理化学研究所で得られた最新の断面積測定データを用いて高エネルギー反応で重要な前平衡パラメータの最適化を行った。本講演では、これらの核反応断面積評価計算手法の進展を報告するとともに、以上の成果に基づいて整備した中性子・陽子入射の核データライブラリJENDL/ImPACT-2018の概要を述べる。さらに重陽子核データ評価手法の進展や重陽子入射核データライブラリ作成の展望について報告する。

口頭

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化,5-1; LLFP核変換核データライブラリーJENDL/ImPACT-2018の開発

岩本 修; 国枝 賢; 古立 直也*; 湊 太志; 岩本 信之; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 西原 健司; 吉田 亨*; 渡辺 幸信*; et al.

no journal, , 

原子炉の稼働に伴い生成される高レベル放射性廃棄物の処理は原子力にとって非常に重要な課題である。核変換によるLLFPの有害度低減・資源化を目指したImPACTプロジェクトの一部として、核変換システムの検討に資するために、新たな核データライブラリーJENDL/ImPACT-2018を開発した。LLFPの核変換では、不安定核を含む様々な二次生成物が作られることが見込まれるため、理論的な計算の予測精度の向上をはかり、核反応データの評価を実施した。

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