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論文

Study of neutron capture reactions using the 4$$pi$$ Ge spectrometer

原田 秀郎; 後神 進史*; 木村 敦; 太田 雅之*; 大島 真澄; 北谷 文人; 藤 暢輔; 古高 和禎; 金 政浩; 小泉 光生; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1547 - 1552, 2011/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:54.24(Physics, Multidisciplinary)

中性子捕獲断面積の高精度化のために全立体角Geスペクトロメータを開発した。本装置は高い分解能を有しており、中性子捕獲反応断面積導出の他、共鳴ピークの同定、$$gamma$$線の強度分布決定やスピンパリティーの同定にも利用可能である。共鳴ピーク同定の例として$$^{rm nat}$$Agサンプルを用いた測定結果を報告する。また、$$gamma$$線の強度分布決定の例として$$^{238}$$Uサンプルを用いた測定結果を報告する。さらに、本スペクトロメータをJ-PARCの大強度パルス中性子源に設置し、数100eV領域まで測定した$$^{241}$$Amサンプルに対する中性子捕獲断面積の予備的解析結果を報告し、全立体角Geスペクトロメータが、中性子捕獲断面積研究及び核構造研究に強力な装置となることを議論する。

論文

$$E1$$ and $$E2$$ cross sections of the $$^{12}$$C$$(alpha,gamma_{0})^{16}$$O reaction using pulsed $$alpha$$ beams

牧井 宏之; 永井 泰樹*; 嶋 達志*; 瀬川 麻里子; 三島 賢二*; 上田 仁*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*

Physical Review C, 80(6), p.065802_1 - 065802_16, 2009/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:18.74(Physics, Nuclear)

$$^{12}$$C$$(alpha,gamma_{0})^{16}$$O反応により放出された$$gamma$$線の角度分布の測定を$$E_{rm eff}=1.6$$ and 1.4MeVで行った。$$^{12}$$C$$(alpha,gamma_{0})^{16}$$O反応によるイベントは飛行時間法を用いて$$^{13}$$C($$alpha,n$$)$$^{16}$$Oによる中性子起因のバックグラウンドから分離して測定し、得られた$$gamma$$線ピークは残留核$$^{16}$$Oの反跳によるドップラーシフトと入射$$alpha$$粒子の標的中でのエネルギー損失を反映した特徴的なものとなった。得られた天体物理的S因子は$$R$$-matrix理論により計算された結果とよく一致した。

論文

Performance of a 4$$pi$$ Ge spectrometer for neutron capture cross section measurements

大島 真澄; 堀 順一*; 原田 秀郎; 古高 和禎; 小泉 光生; 北谷 文人; 藤 暢輔; 木村 敦; 中村 詔司; 井頭 政之; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ND 2007), Vol.1, p.603 - 606, 2008/05

マイナーアクチニド及び長寿命核分裂生成核種の中性子捕獲断面積は革新的原子炉開発のために重要である。しかしながら、現状ではその精度は十分ではない。よって、われわれは高分解能ゲルマニウム検出器及びBGO検出器からなる革新的$$gamma$$線分析器を整備し、中性子断面積を測定するプロジェクトを開始した。この検出器は京都大学電子線ライナック及び原子力機構3号炉において性能評価を行ったのち、中性子断面積測定を行っている。完成した検出器の性能評価と測定手法について報告する。

論文

Role of multiparticle-multihole states in $$^{18,19}$$O in thermal neutron capture of $$^{18}$$O

永井 泰樹*; 瀬川 麻里子; 大崎 敏郎*; 松江 秀明; 武藤 一雄*

Physical Review C, 76(5), p.051301_1 - 051301_6, 2007/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.81(Physics, Nuclear)

陽子数・中性子数が魔法数8の二重閉殻核である酸素16に中性子が2個加わった$$^{18}$$Oの基底状態の構造は、酸素16の芯の周りを2個の中性子が運動する成分に加え2粒子4孔状態の成分が10%程度混在していることが知られている。さらにこの酸素18に1個中性子が加わった$$^{19}$$Oの96keVにある第一励起状態はスピンパリティーが3/2$$^{+}$$の($$d$$$$_{(5/2)}$$)$$^{3}$$粒子状態という極めて特異な状態であることが過去の研究から知られている。そこで本研究では$$^{18}$$Oの熱中性子捕獲反応で上記特異な性質がどのような影響をもたらすかを研究した。その結果、反応後即発的に放出される複数のE1(電気双極子)遷移$$gamma$$線のうち、捕獲状態からそれぞれ18keV低い状態(3/2$$^{-}$$)と729keV低い状態(1/2$$^{-}$$)への遷移を比較すると前者のほうが20万倍大きいこと、さらにこの3/2$$^{-}$$状態からの遷移は、基底状態の5/2$$^{+}$$($$d$$$$_{5/2}$$)より96keVの3/2$$^{+}$$状態($$d$$$$_{5/2}$$)$$^{3}$$への方が6倍も遷移しやすいことを突き止めた。これら異常な$$gamma$$線遷移の観測は世界初の発見である。この研究により中間状態の3/2$$^{-}$$状態が、20年前に予言され長年に渡りその検証が待たれていた課題であった1粒子4孔状態であることを初めて解明できた。

論文

Minor actinide neutron capture cross-section measurements with a 4$$pi$$ Ge spectrometer

小泉 光生; 長 明彦; 藤 暢輔; 木村 敦; 水本 元治; 大島 真澄; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 原田 秀郎*; 古高 和禎*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.767 - 770, 2006/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:57.11(Instruments & Instrumentation)

原子核科学研究グループにおいては、文科省公募型特会事業において、マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を測ることを目的として、4$$pi$$Geスペクトロメータを使った実験装置の準備を行っている。実験は、京大炉の電子LINAC施設で行う予定で、TOF中性子ビームラインの整備はほぼ完了している。4$$pi$$Geスペクトロメータの建設は進行中である。並行して、デジタル処理テクニックに基づく新しいデータ収集システムの開発を行った。以上この事業の現状について紹介する。

報告書

長寿命FPの中性子吸収断面積研究; 公募型研究に関する共同研究報告書

井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 永井 泰樹*; 山名 元*; 藤井 俊行*; 高宮 幸一*; 原田 秀郎; 古高 和禎; 中村 詔司

JNC-TY8400 2005-009, 186 Pages, 2005/09

JNC-TY8400-2005-009.pdf:14.33MB

高速中性子捕獲反応を利用した長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理システムの研究開発には、LLFPの精度良い高速中性子捕獲断面積データが必要不可欠である。しかし、現在の核データ・ライブラリに格納されているLLFP高速中性子捕獲断面積の精度は悪い。そこで、LLFP核データ評価の基礎となる精度良い測定データが必要である。本研究では、米国オークリッジ国立研究所の電子線形加速器中性子減を用いて高速中性子領域で捕獲断面積測定を行い、$$^{99}$$Tcについては誤差5$$sim$$10%の最終結果を、93Zrについては誤差10%程度の暫定結果を得ることを最終目標とした。このために、(1)LLFP試料の分離精製と分析、(2)$$gamma$$線検出器の重み関数の高精度化、(3)LLFP試料中不純物同位体の高速中性子捕獲断面積測定、(4)$$^{99}$$Tcと$$^{93}$$Zrの高速中性子捕獲断面積測定、の研究項目を実施した。その結果、電子線形加速器の長期故障のため最終目標は達成できなかったが、それ以外の研究項目については十分な成果を得ることができた。特に、$$^{90,91,92,94}$$Zrの捕獲断面積と捕獲$$gamma$$線スペクトルの今回の結果は、核変換システム研究開発のための重要な核データとなった。

論文

Measurements of neutron-capture cross sections of radioactive nuclides through high-energy $$gamma$$-ray spectroscopic studies

古高 和禎; 原田 秀郎; 中村 詔司; 坂根 仁; 山名 元*; 藤井 俊行*; 山本 修二*; 堀 順一*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; et al.

KURRI Progress Report 2004, P. 16, 2005/09

2004年度に、京都大学原子炉実験所で行った、高エネルギー$$gamma$$線分光法を用いた放射性核種の中性子捕獲断面積の測定に関する研究についてまとめた。即発$$gamma$$線測定による断面積測定法の開発,飛行時間法を用いた断面積のエネルギー依存性の測定、及びBGO検出器の全エネルギー検出器としての特性試験について記した。

論文

Response of a high-resolution high-energy photon spectrometer (HHS) to monochromatic high-energy $$gamma$$ rays

原田 秀郎; 古高 和禎; 中村 詔司; 大坂 幸治*; 秋宗 秀俊*; 宇都宮 弘章*; 大崎 敏郎*; 井頭 政之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 554(1-3), p.306 - 313, 2005/08

 被引用回数:19 パーセンタイル:18.61(Instruments & Instrumentation)

核データ測定技術開発の一環として、Twin Ge検出器とBGO検出器から構成される高分解能・高エネルギー光子スペクトロメータの応答関数を10.763MeVの単色$$gamma$$線に対し測定した。本$$gamma$$線は、アルミニウムターゲットに陽子ビームを照射することにより発生させた。高分解能・高エネルギー光子スペクトロメータの応答関数をモンテカルロシミュレーションコードで計算した。BGO検出器の計算モデルに、2つの自由パラメーターを導入することにより実験値を再現できる応答関数が得られた。

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

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

Distortion of pulse-height spectra of neutron capture $$gamma$$ rays

Laptev, A.; 原田 秀郎; 中村 詔司; 堀 順一*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 大釜 和也*

AIP Conference Proceedings 819, p.402 - 406, 2005/00

飛行時間法(Time-of-flight: TOF)法による中性子捕獲実験では、中性子源で強力なガンマフラッシュが発生する。このガンマフラッシュにより検出器は著しい影響を受け、$$gamma$$線波高シグナルのベースラインが歪められてしまう。この歪みは、測定される$$gamma$$線ピークの収量に影響を及ぼしてしまうという問題が生じてしまう。そこで、ベースラインの歪みに対する補正因子を求める手法を開発し、補正量を定量的に求めた。

論文

Baseline distortion effect on $$gamma$$-ray pulse-height spectra in neutron capture experiments

Laptev, A.; 原田 秀郎; 中村 詔司; 堀 順一*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 大釜 和也*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 543(2-3), p.502 - 508, 2005/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.43(Instruments & Instrumentation)

パルス中性子源を用いた中性子飛行時間法測定におけるガンマフラッシュによるベースライン歪み効果について調べた。C$$_{6}$$D$$_{6}$$検出器からの信号を、通常のADCとflash-ADCの2種類の測定モードで取り込んだ。ベースラインのズレによる補正係数を、2つの測定モードのパルス波高スペクトルを比較することにより定量的に求めた。補正係数は、ガンマフラッシュ後の時間に依存している。

論文

The Response of the High-Resolution High-Energy Photon Spectrometer II

大阪 幸治*; 宇都宮 弘章*; 秋宗 秀俊*; 大崎 敏郎*; 井頭 政之*; 古高 和禎; 原田 秀郎

KEK Proceedings 2003-15, p.37 - 44, 2004/02

Al-27(p,gamma)Si-28反応で放出される10.7MeV$$gamma$$線に対する高分解能高エネルギースペクトロメータの応答をコンプトン抑止シールドの有無の場合について測定した。全エネルギーピークのテイル及び低エネルギー成分の増大の原因について、Cs-137標準線源を用いて調べた。これらの現象が、HPGeの欠陥又は電荷捕獲中心による電荷キャリアの捕獲・解放機構によるものとして、EGS4シミュレーションを行った。予備的な結果を示した。

報告書

中性子照射により生成する鉛・ビスマス合金中のポロニウムの挙動に関する研究, 原子力基礎研究 H10-026 (委託研究)

関本 博*; 井頭 政之*; 矢野 豊彦*; 小原 徹*; 大崎 敏郎*

JAERI-Tech 2002-008, 58 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-008.pdf:3.6MB

本研究は、鉛・ビスマス合金の中性子照射によって生成されたポロニウムの生成率(断面積),合金からの放出率及び放出されたポロニウムの各種材料への吸着率を明らかにすることで、鉛・ビスマス冷却高速炉及び加速器駆動未臨界炉でのポロニウムの放出量の定量的評価のための知見を得ることを目的として行われた。ポロニウム生成率については、東工大ペレトロン加速器を用いて高速炉体系で重要なkeV中性子に対するビスマスの断面積を測定した。その結果、中性子捕獲断面積はJENDL評価値の1/2~1/3の値が、ポロニウム生成断面積ではJENDL評価値のほぼ1/3の値を得た。また、中性子照射により生成する鉛ビスマス合金中のポロニウムの挙動に関する実験を行うため、加熱吸着試験装置の設計と動作特性試験及び$$alpha$$線測定器の動作特性試験を行い、るつぼやフィルター等の選定やその他の検討を行った。さらに照射設備でのサンプル照射と中性子レベル測定をおこなった。ただし、東工大での実験許可を得るのが遅れたため、鉛・ビスマス合金中のポロニウム挙動に関する実験は今後に残された。

論文

High-Energy Gamma-Ray Spectroscopy by High-Resolution Spectrometer:HHS

古高 和禎; 原田 秀郎; 杉本 茂年*; 大坂 幸治*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*

Proceedings of the Eleventh International Symposium "Capture Gamma-Ray Spectroscopy and Related Topics" (CGS11), 0 Pages, 2002/00

高分解能高エネルギー光子スペクトロメータ(HHS)は、30MeVまでの高エネルギーガンマ線測定用に設計された検出器で、これまで光吸収反応断面積の測定に多大な成果をあげてきた。この検出器は、中性子捕獲反応に伴う高エネルギーガンマ線の測定にも有効である。これらの測定において、放出されたガンマ線のエネルギー分布を正確に得るためには、HHS検出器の応答関数を正確に知ることが必要である。そこで、陽子エネルギー992keVの共鳴状態を経由した27Al($$rho$$,$$gamma$$)28Si反応により10,763keVの高エネルギーガンマ線を生成し、このガンマ線に対するHHS検出器の応答関数を測定した。測定により得られた応答関数から、HHS検出器は、高エネルギーガンマ線の測定に対してきわめて高いS/N比性能を発揮することが分かった。

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。

口頭

中性子捕獲断面積測定用全立体角Geスペクトロメータの開発

藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 木村 敦; 原田 秀郎; 古高 和禎; 北谷 文人; 中村 詔司; 水本 元治; 後藤 淳*; et al.

no journal, , 

$$^{237}$$Np,$$^{241}$$Am及び$$^{243}$$Am等の核データは革新的原子炉や加速器駆動炉の設計研究において重要であり、これらの核データの高精度化が強く望まれている。このような状況から文部科学省公募型「革新的原子力システム技術開発」事業では、これらの高精度核データ測定を可能にする実験技術開発の一環として全立体角Geスペクトロメータの開発を行っている。MAサンプルに中性子ビームを照射し、中性子捕獲反応により発生した捕獲即発$$gamma$$線を全立体角Geスペクトロメータにより高効率・高精度で検出して、中性子捕獲断面積を高精度で測定することを目的としている。クラスター検出器とクローバー検出器からなる全立体角Geスペクトロメータを完成させた。標準線源や試料を用いて検出効率やピーク/コンプトン比などの特性試験を行い、得られた結果が要求性能を満たしていることを確かめた。本研究は文部科学省「革新的原子力システム技術開発」採択課題の一部として実施された。

口頭

$$sigma$$$$_{E2}$$ and $$sigma$$$$_{E1}$$ of the $$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O reaction obtained at E$$_{cm}$$ = 1.6 and 1.4 MeV

牧井 宏之; 永井 泰樹*; 嶋 達志*; 瀬川 麻里子; 上田 仁*; 正木 智洋*; 三島 賢二*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*

no journal, , 

恒星の進化と元素合成を理解するうえで非常に重要な$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応の精密測定を行うため、大立体角・高効率NaI(Tl)検出器,パルス化$$alpha$$ビーム,標的膜厚モニターからなる新たな測定システムを導入した。この測定システムを用いて、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応により発生する$$gamma$$線の角度分布を重心系エネルギー1.4MeV及び、1.6MeVで測定した。高効率$$gamma$$線検出器,高強度パルス化$$alpha$$ビーム及び、濃縮$$^{12}$$C標的を組合せることにより、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$Oにより発生する$$gamma$$線をこれまでにない信号・雑音比で測定することに成功した。得られた$$gamma$$線角度分布から、$$^{12}$$C($$alpha$$, $$gamma$$)$$^{16}$$O反応の微分断面積のエネルギーと角度依存性を考慮したうえでE1及び、E2断面積の絶対値を導出した。

口頭

中性子反応によるRe/Os宇宙核時計,3

瀬川 麻里子; 永井 泰樹*; 正木 智洋*; 嶋 達志*; 牧井 宏之; 三島 賢二*; 上田 仁*; 天満 康之*; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; et al.

no journal, , 

宇宙の年齢を決定する最も誤差の少ない方法のひとつであるRe/Os存在比を核時計として用いるには$$beta$$崩壊でのみ生成された娘核$$^{187}$$Osの存在量を知る必要がある。そのためには$$^{186}$$Os(n,$$gamma$$)及び$$^{187}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積を精度よく求める必要がある。加えて、$$^{187}$$Osは星の中で第一励起状態($$^{187}$$Os')からも中性子捕獲を起こし存在量を減少させるため、この効果を見積もる理論模型の精度向上が急務である。そこでわれわれは上記の実験に加え次の二つの実験により得ることで、理論模型に制限を加えることに成功した。(1)$$^{187}$$Os非弾性散乱断面積測定,(2)$$^{187}$$Osと$$^{189}$$OsJRR-3の中性子ビームを用いた即発$$gamma$$線測定により実験的な裏づけを得た。本講演では$$^{186,187,189}$$Os(n,$$gamma$$)反応断面積及び$$^{187}$$Os(n,n')反応断面積の実験結果と、これらの実験値と精度よく一致した理論模型による$$^{187}$$Os'(n,$$gamma$$)反応断面積値及び宇宙年齢の結果を示す。

口頭

$$^{237}$$Np中性子捕獲断面積の予備測定

水本 元治; 大島 真澄; 小泉 光生; 藤 暢輔; 木村 敦; 原田 秀郎; 古高 和禎; 北谷 文人; 中村 詔司; 井頭 政之*; et al.

no journal, , 

全立体角4$$pi$$Geスペクトロメータを用いてマイナーアクチニドの中性子捕獲断面積測定研究を実施している。京大ライナック中性子TOF施設において、$$^{237}$$Npの捕獲断面積について予備的な値を得たのでその結果を報告する。

口頭

全立体角Geスペクトロメータの性能評価

大島 真澄; 藤 暢輔; 小泉 光生; 木村 敦; 原田 秀郎; 古高 和禎; 北谷 文人; 中村 詔司; 水本 元治; 後藤 淳*; et al.

no journal, , 

マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積測定研究のために、全立体角Geスペクトロメータを開発した。その基本性能について、原子力機構JRR-3M及び京大原子炉実験所電子ライナック施設において試験した結果を報告する。本研究は文部科学省公募型特会事業「高度放射線測定技術による革新炉用原子核データに関する研究開発」の1部として実施された。

口頭

Neutron capture measurements using the 4$$pi$$ Ge detector for Au and Ag

原田 秀郎; 北谷 文人; 藤 暢輔; 木村 敦; 中村 詔司; 古高 和禎; 小泉 光生; 大島 真澄; 水本 元治*; 井頭 政之*; et al.

no journal, , 

Au及びAgの中性子捕獲反応で発生する$$gamma$$線を中性子エネルギーの関数として全立体角Geスペクトロメータを用いて測定した。中性子エネルギーと$$gamma$$線分布の2次元データを作成し、これを解析することにより各共鳴ピークの起源となる核種を同定した。さらに、各共鳴ピークに対する$$gamma$$線スペクトル情報を導出した。全立体角Geスペクトロメータの高分解能サムスペクトロメータとしての性能を示した。

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