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論文

Charge radii in macroscopic-microscopic mass models

飯村 秀紀; M$"o$ller, P.*; 市川 隆敏*; 佐川 弘幸*; 岩本 昭*

JPS Conference Proceedings (Internet), 6, p.030102_1 - 030102_4, 2015/06

原子核荷電半径をFinite-Range Droplet Model (FRDM)を基にして計算した。計算結果を、実験データのある全ての核種(884核種)について比較した。その結果、多くの核種において、計算値は実験値よりも大きくなることが判明した。このずれを解消するために、原子核の周辺部の密度減少を決めるパラメータを小さくすることを行った。これにより不一致は改善されたが、パラメータを電子散乱の実験で許容される範囲を超えて小さくしなければならない欠点がある。また、軽い原子核については計算した核半径が実験値より大きく、逆に重い原子核については小さくなるという系統的なずれが残ることも分かった。FRDM以外に、波動関数による微視的計算も行い、実験と比較した。

論文

Evaluation of neutron economical effect of new cladding materials in light water reactors

大泉 昭人; 秋江 拓志; 岩本 信之; 久語 輝彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(1), p.77 - 90, 2014/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.88(Nuclear Science & Technology)

Iron (Fe), nickel (Ni), titanium (Ti), niobium (Nb) and vanadium (V) are selected as possible component elements to cover a variety of new cladding materials for light water reactors (LWRs). The effect of larger thermal absorption cross sections of these elements than those of zirconium (Zr), together with those of silicon carbide (SiC), on the neutron economy in LWRs is evaluated by performing pin cell burnup calculations for a conventional pressurized water reactor (PWR), a low moderation high burnup LWR (LM-LWR) and a high moderation high burnup LWR (HM-LWR). As can be anticipated from the thermal cross sections, SiC has excellent neutron economy. The materials other than SiC largely decreases discharge burnup in comparison with Zircaloy (Zry). Among such elements of larger thermal absorption cross section, Nb has neutron economical advantage over the other materials except SiC in softer neutron spectrum reactors such as HM-LWR in which the atomic number ratio of hydrogen to heavy metal is 6. In the conventional LWRs, stainless steel of low Ni contents is as well as Nb for cladding material. The results of the analyses are summarized for the purpose to provide reference data for new cladding material development studies, in terms of the relation between fuel enrichment and cladding thickness from the viewpoint to achieve the same discharge burnup as the Zry cladding.

論文

Contrasting fission potential-energy structure of actinides and mercury isotopes

市川 隆敏*; 岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*

Physical Review C, 86(2), p.024610_1 - 024610_8, 2012/08

 被引用回数:48 パーセンタイル:6.49(Physics, Nuclear)

核分裂片の質量分布は、典型的なアクチノイド核で質量数$$A$$$$228 le A le 258$$、陽子数$$Z$$$$90 le 100$$の範囲にあるときには非対称となる。この範囲より少し軽い系の場合には、核分裂の分裂片質量分布は通常対称になる。しかしながら最近の実験によると、$$^{180}$$HIの電子捕獲に引き続き起きる$$^{180}$$Hgの核分裂は非対称になる。過去の実験では$$^{198}$$Hgやその近辺核の核分裂は対称であるが、核分裂障壁の高さからの励起エネルギーが10MeV以内であると非対称核分裂の兆候が見えている。われわれは典型的なアクチノイド核と質量数が178から200に至る12個の偶核水銀のアイソトープのポテンシャルエネルギー表面を計算し、アクチノイドと水銀アイソトープのポテンシャルエネルギーの根本的な違いを見いだした。われわれはこの違いについて、及び水銀のアイソトープ鎖にそってのポテンシャルエネルギーの構造変化が実験で観測される核分裂片の対称・非対称に影響を与えるかの議論を行う。結果として、陽子過剰の水銀アイソトープとアクチノイド核の非対称核分裂機構には大きな違いがあることを明らかにする。

論文

New type of asymmetric fission in proton-rich nuclei

Andreyev, A. N.*; Elseviers, J.*; Huyse, M.*; Van Duppen, P.*; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Bree, N.*; Cocolios, T. E.*; Comas, V. F.*; Diriken, J.*; et al.

Physical Review Letters, 105(25), p.252502_1 - 252502_5, 2010/12

 被引用回数:139 パーセンタイル:3.04(Physics, Multidisciplinary)

A very exotic process of $$beta$$-delayed fission of $$^{180}$$Tl is studied in detail by using resonant laser ionization with subsequent mass separation at ISOLDE (CERN). In contrast to common expectations, the fission-fragment mass distribution of the post-$$beta$$-decay daughter nucleus $$^{180}$$Hg ($$N$$/$$Z$$ = 1.25) is asymmetric. This asymmetry is more surprising since a mass-symmetric split of this extremely neutron-deficient nucleus would lead to two $$^{90}$$Zr fragments, with magic $$N$$ = 50 and semi-magic $$Z$$ = 40. This is a new type of asymmetric fission, not caused by large shell effects related to fragment magic proton and neutron numbers, as observed in the actinide region. The newly-measured branching ratio for $$beta$$-delayed fission of $$^{180}$$Tl is 3.6(7)$$times$$10$$^{-3}$$ %.

論文

Novel mechanism of antibiotic resistance originating in vancomycin-intermediate ${it Staphylococcus Aureus}$

Cui, L.*; 岩本 昭; Lian, J.-Q.*; Neoh, H.*; 丸山 敏毅; 堀川 弥太郎*; 平松 啓一*

Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 50(2), p.428 - 438, 2006/02

 被引用回数:144 パーセンタイル:2.27(Microbiology)

世界中の病院で猛威をふるうMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)に対して、唯一強力な効果を発揮する抗生物質であるバンコマイシンは抗生物質のエースとして知られていたが、1996年に順天堂大学の平松により、このバンコマイシンに耐性を示すMRSAが臨床的に分離され、以来世界各地で追認が続いた。現在はVISAと呼ばれるこの菌の耐性のメカニズム解明のため、反応拡散方程式を拡張した定式化を行い、平松研究室の実験データを用いた計算を行った結果、この菌の特異な耐性機構を以下のように明らかにした。(1)バンコマイシンが細胞壁を拡散する際に、「目詰まり効果」というメカニズムにより、後から来るバンコマイシンの拡散が妨げられる。(2)「目詰まり効果」と、さらに細胞壁の厚さを通常の感受性菌の1.6倍程度にする戦略の相乗効果として、細胞壁の透過に要する時間を本来数分であったものを20$$sim$$30分にまでに長引かせる。(3)この長引かされた時間を利用して、バンコマイシンが細胞壁透過後に増殖機能を破壊する以前に細胞分裂を行い、増殖継続を可能にする。以上に述べた細菌の耐性メカニズムは今まで全く知られていなかったもので、細菌の耐性メカニズムの知見を広げ、また院内感染の予防などの実用面からの研究にも役立つと考えられる。

論文

Effect of charge polarization on the coulomb barrier for cold-fusion reactions

市川 隆敏; 岩本 昭

Physical Review C, 71(6), p.067601_1 - 067601_4, 2005/06

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

コールドフュージョン反応の入口チャネルでの電荷分極が原因で生じるクーロン障壁の高さの減少を見積もった。超重核合成のための重イオン反応では入射核と標的核の陽子数の増加とともにクーロン反発力が大きくなるので、電荷分極が生じると考えられる。生じた電荷分極は衝突間のクーロン相互作用エネルギーを減少させる一方、標的核と入射核の自己エネルギーは対称エネルギーの増加のために増加する。われわれは生じる電荷の変位は表面と体積電荷成分の和と仮定して、自己エネルギーはDropletモデルを用いて電荷分極の大きさを見積もった。本論文中で軽い核と重い核の電荷分極の違いと、超重核合成に関するクーロン障壁の高さの減少を見積もる。

論文

Barrier for cold-fusion production of superheavy elements

市川 隆敏; 岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*

Physical Review C, 71(4), p.044608_1 - 044608_11, 2005/04

 被引用回数:41 パーセンタイル:8.93(Physics, Nuclear)

超重元素合成の重イオン核反応における入射チャネルでのコールドフュージョン反応の有効融合障壁を見積もった。有効融合障壁は入射核の零点振動が考慮されており、入射核の変形に関して系が不安定になるエネルギーと定義される。われわれはまた合成された複合核に関する5次元のポテンシャルエネルギー面の計算を行った。重い系では接触までの融合障壁が融合核の基底状態に至るまでに越えなければならない分裂障壁よりも低くなる。この障壁の高さの関係が変わる近傍において、蒸発残留核の合成に関する最適な入射エネルギーは接触までの融合障壁,複合系での分裂障壁、そして1個もしくは2個の中性子分離エネルギーに依存する。得られた結果は入射核が二重魔法核の反応を除いて観測された蒸発残留核の最適エネルギーと一致した。

論文

An Observation of a nascent fractal pattern in MD simulation for a fragmentation of an fcc lattice

近角 真平*; 岩本 昭

Chaos, Solitons and Fractals, 23(1), p.73 - 78, 2005/01

自然界に於けるフラクタルパターンの成因を探索するため、無限fcc結晶格子の破砕に関する分子動力学計算を行った。破砕は、Hubble型の動径方向の膨張を格子粒子の初期条件として課することにより誘起される。時間経過につれて、系の平均密度は減少して密度ゆらぎが成長する。ボックスカウント法を用いると、密度ゆらぎの頻度・サイズの関係が瞬間的に形成され、各ハッブル常数ごとにクロスオーバー点に至るまでの間、普遍的なパワー則を示す。このクロスオーバーのサイズは系の最大密度ゆらぎの大きさに対応しており、動的なスケーリング則に従うことが示される。瞬間的に作られるフラクタルの芽の成因は純粋に動的なものであり、伝統的な臨界概念とは違う新しい形成機構の存在を示している。

論文

Cluster expression in fission and fusion in high-dimensional macroscopic-microscopic calculations

岩本 昭; 市川 隆敏; M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*

Nuclear Physics A, 738, p.499 - 502, 2004/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:67.04(Physics, Nuclear)

超重領域核の合成を重イオン反応で行う場合の理論的考察を行った。まず2核が融合した後の1体場のポテンシャル計算を5次元のパラメター空間で巨視的・微視的模型を用いて行い、そこでいわゆる冷たい核融合(鉛標的の核融合)に対応する深い谷筋の経路の存在を確認した。次に2核が融合直前に、入射核が標的核との相互作用によりその変形に対する不安定性を生じる配位を計算して、この変形が2核の融合を先導するとの仮定での核融合障壁を計算した。その結果、融合前と融合後の配位の構造の特徴により、冷たい核融合反応が優位に生じることを定性的に説明できることを示した。

論文

Five-dimensional fission-barrier calculations from $$^{70}$$Se to $$^{252}$$Cf

M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*; 岩本 昭

Physical Review Letters, 92(7), p.072501_1 - 072501_4, 2004/02

 被引用回数:142 パーセンタイル:4.16(Physics, Multidisciplinary)

周期律表全体にある原子核の核分裂障壁の高さを、現実的な巨視的-微視的模型により計算したものを示す。他の計算と比べて優れているのは以下の点においてである。(1)核分裂ポテンシャルの地勢学を記述するのに必要な、十分高い次元で密にとったグリッドの変形空間の使用,(2)この空間での曖昧さナシでの物理的な障壁の決定,(3)一体的な形状と2つの殻分裂片または2つの衝突核との分かれ目でのポテンシャルエネルギーの連続性を保証する模型の様定式,(4)その結果として、周期律表全体に渡る核の核分裂障壁と基底状態質量の決定。

論文

Re/Os constraint on the time variability of the fine-structure constant

藤井 保憲*; 岩本 昭

Physical Review Letters, 91(26), p.261101_1 - 261101_4, 2003/12

 被引用回数:41 パーセンタイル:16.12(Physics, Multidisciplinary)

われわれは鉄隕石の年代測定より決まる$$^{187}$$Reから$$^{187}$$Osへの崩壊に対するアイソクローン係数の精度は、そのままでは崩壊定数の時間依存性を束縛することにはならず、それゆえ微細構造定数を束縛することにもならないということを議論する。この観点から、オクロからくる束縛とQSOの吸収線の結果に関する幾つかの解析を再度吟味する。

論文

First order phase transition of expanding matter and its fragmentation

近角 真平*; 岩本 昭

Physical Review C, 65(6), p.067601_1 - 067601_4, 2002/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:76.71(Physics, Nuclear)

膨張運動する物質内の不安定性及びフラグメンテーションを拡張した周期的境界条件を課した分子動力学(膨張物質モデル)で調べる。膨張物質の満たす状態方程式はその膨張運動のために熱平衡状態のものと異なる性質を持つ。膨張物質モデルは膨張物質の時間発展を行い、その各時刻の圧力,温度などを計算できるモデルであり、膨張運動速度をパラメータにすることでこれらの熱力学的量の膨張速度に対する影響を系統的に調べることができる。特に密度変化に対する温度変化は熱平衡系の液相気相相転移との関係が興味深い。本研究では膨張物質モデルによって温度の密度に対する時間発展を調べるとともに、熱平衡状態の厳密な液相気相共存線をGibbsアンサンブル法を用いて計算している。液相気相共存線は熱平衡においては不安定性の境界である。しかしながら、膨張速度が速い、すなわち熱平衡から離れた状態においては系の不安定領域は異なる境界を持っている。膨張物質モデルの準静的極限では液相気相共存線内で温度が一定になることが確かめられた。これは1次相転移の特徴である。一方、膨張速度が速い場合は膨張に伴う密度揺らぎが共存域に入ってからもしばらく発生せず、系の一様性が維持される。すなわち、膨張運動が系の不安定性を抑制していることがわかる。系の不安定性はフラグメント生成として発現する。フラグメント質量分布は膨張速度と初期温度に依存する。膨張系から生じるフラグメント質量分布はbimodal指数分布になることが知られているが、本研究ではその小数フラグメント部分がパワー則とみなされる可能性に言及している。

論文

Mass division in nuclear fission and isotope effect

岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Madland, D. G.*; Sierk, A.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(4), p.332 - 336, 2002/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

核分裂における、最も生じやすい質量分割の理論計算が述べられる。模型はメッシュ点が250万以上の5次元のポテンシャルエネルギーの解析に依るものである。特別な関心は、鞍部点のエネルギーと位置を近似なしに求めることである。計算結果より、静的なポテンシャルエネルギー表面に多重の鞍部点が存在することをが示される。そのうち最も低い鞍部点とその次の鞍部点が重要であり、このうち一方が質量対称変形、残りが質量非対称変形をしていることが示される。このうちどちらが低いかは、核分裂する親核に依存して変化する。フェルミウムのアイソトープの場合には、この2者の高さは微妙に変化し、256Fmの場合には非対称変形の鞍部点が低く、一方258Fmの場合には対称変形の鞍部点が低くなる。この計算により、2重モード核分裂と呼ばれている現象が説明される。

論文

原子核物理からわかること; オクロ現象

岩本 昭

数理科学, (465), p.10 - 17, 2002/03

本解説記事は、雑誌「数理科学」における特集「物理定数のプロフィール」に掲載予定の依頼原稿である。ここで議論するのは、電弱相互作用や強い相互作用の強さが宇宙の加齢とともに変化する可能性を、原子核物理の観点から調べる試みである。この試みとして、長半減期の$$beta$$崩壊核種の検討やビッグバン時点や星の中での元素合成過程の検討があげられるが、その中でも最も高い精度での議論ができる、オクロ天然原子炉での核分裂生成物のデータを用いた方法を詳細に述べる。主としてSmアイソトープの解析を通して、オクロ原子炉が動いていた約20億年前の中性子共鳴準位のエネルギーが決定でき、それを用いてこの20億年間での電磁相互作用及び強い相互作用の強度変化を議論する。結論として、これら相互作用定数が現在の値から変わり得る上限値として、ほかのすべての方法によるものより小さい値を与えることを解説する。

報告書

物質科学シンポジウム「タンデム領域の重イオン科学」研究会; 2001年1月9日~1月10日, 日本原子力研究所東海研究所

岩本 昭; 吉田 忠; 竹内 末広

JAERI-Conf 2001-014, 174 Pages, 2001/11

JAERI-Conf-2001-014.pdf:11.58MB

世界有数の静電型加速器として活躍を続ける原研タンデム加速器は、原研のみならず多くの大学等との協力・共同研究により使用され、多くの成果を出している。一昨年の研究会に続き開催し、分野の違った研究者により研究発表を行うとともに、ポスターによる発表を行い、新たな研究活動の萌芽を目指したものである。研究会は7つのセッションに分け発表を行うとともに、ポスターにより詳細な論議を展開できた。

論文

Nuclear fission modes and fragment mass asymmetries in a five-dimensional deformation space

M$"o$ller, P.*; Madland, D. G.*; Sierk, A. J.*; 岩本 昭

Nature, 409(6822), p.785 - 789, 2001/02

 被引用回数:249 パーセンタイル:0.69(Multidisciplinary Sciences)

核分裂のポテンシャル表面に対する、多次元の現実的な理論計算の結果が述べられる。このポテンシャル表面は、分裂核の基底状態から出発して鞍部点を超えて、最後に二つの分裂核に至る形状を記述する。今までの計算では、実験結果を再現するのに必要となる、多重の極小点や谷筋の径、尾根の存在等を記述することができる多次元のポテンシャル表面を正確に計算したものはなかった。この論文でわれわれは、5次元の形状パラメーターを動員して、260万を越すグリッド点に対する計算を行った。その結果、対称及び非対称な核分裂障壁が独立に存在すること、核分裂片の質量や相対的運動エネルギーが5次元の形状パラメーター空間での谷筋の径や尾根の存在様式と強く相関していること、を初めて明らかにした。

論文

Quantum molecular dynamics simulation of expanding nuclear matter and nuclear multifragmentation

近角 真平*; 丸山 敏毅; 千葉 敏; 仁井田 浩二*; 岩本 昭

Physical Review C, 63(2), p.024602_1 - 024602_10, 2001/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:24.55(Physics, Nuclear)

重イオン反応におけるフラグメント質量分布はSpectator領域とParticipant領域でそれぞれ特徴的な分布を示すことが実験的に知られている。分布形成の機構にはフラグメントの源が本質的な働きをしていると考えられるが、その状態は有限性のために複雑であり、どの要素がフラグメント生成機構に本質的な役割を果たしているかを知ることは困難である。そこで本研究ではフラグメント源の状態を理想化したものとしてQMDを基礎とした一様膨張核物質モデルを導入しフラグメント生成機構の本質を明らかにする。遅い膨張はspectator領域に、速い膨張はparticipant領域に対応させることができて、膨張速度を変えることで両者を統一的に研究することが可能である。膨張は飽和密度から一定速度でスタートして、十分に希薄になった段階で生成しているフラグメントの質量分布と膨張速度及び初期温度の関係を考察する。シミュレーションの結果、膨張速度を変化させることでspectator領域からparticipant領域への典型的なフラグメント質量分布を再現できることが確認できた。とくに遅い膨張速度では臨界温度以下でもspectator領域に特徴的なパワー則が現れることが見いだされ、液相気相相転移とは異なる機構でパワー則が現れることを示した。

論文

Fission mass division and topology of potential energy surface

岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Madland, D. G.*; Sierk, A. J.*

AIP Conference Proceedings 597, p.243 - 248, 2001/00

われわれは核分裂のポテンシャルエネルギー表面を、核分裂核の現実的な形状に対してSturtinskyの処方に従い計算した。それは5種類のパラメターを含みそれにより5次元空間の250万点以上のメッシュ点につき計算した。核分裂の鞍部点の解析を近似なしに行いそれより核分裂過程に関して次の知見を得た。(1)ほとんどのアクチノイド核は2種類の最も低い鞍部点を有し、一方は質量対象、一方は質量非対称である。(2)この二つの鞍部点の相対的な高さは核分裂核に依存して決まり、実験的に得られている質量分割モードは最も低い鞍部点の性質により決定される。(3)Fmアイソトープの2重モード核分裂は、鞍部点の解析から理解された。(4)非対称核分裂の非対称度のピーク値の実験値は、ポテンシャル表面の解析から理解された。

論文

Tritium release from neutron-irradiated Li$$_{2}$$O sintered pellets; Porosity dependence

谷藤 隆昭; 八巻 大樹; 高橋 正; 岩本 昭

Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part.2), p.1419 - 1423, 2000/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.86(Materials Science, Multidisciplinary)

71%TD-98.5%TDの嵩密度を持つLi$$_{2}$$O焼結体からのトリチウム放出挙動を2K/minの等速昇温加熱法により調べた。嵩密度71から86%TDまでの焼結体では放出ピークは約300$$^{circ}C$$であり気孔率依存性を示さなかったが、87-89%TDでは放出ピークは約340$$^{circ}C$$となり嵩密度の増大とともに高温側に移行した。さらに、嵩密度87%-98.5T.D.焼結体ではトリチウム放出のピークは430$$^{circ}C$$から760$$^{circ}C$$にわたり2-3個の放出ピークが現れ、大きな気孔率依存性を示した。以上のことからトリチウム放出の律速過程は次の三種類の放出過程であると推定された。(1)照射欠陥にトラップされたトリチウムがその欠陥の焼鈍に伴って放出される。(2)開気孔内壁への吸着・脱離を繰り返しながら連結気孔内を移行する過程。(3)閉気孔内にトラップあるいは蓄積されていたトリチウムの逃散が律速する過程。

論文

The Nuclear interaction at Oklo 2 billion years ago

藤井 保憲*; 岩本 昭; 深堀 智生; 大貫 敏彦; 中川 正幸; 日高 洋*; 大浦 泰嗣*; M$"o$ller, P.*

Nuclear Physics B, 573(1-2), p.377 - 401, 2000/05

 被引用回数:187 パーセンタイル:2.16

20億年前に稼働していたガボン共和国オクロ地区での天然原子炉炉心でのサマリウムアイソトープの異常なアイソトープ比より、基本相互作用の結合定数の時間依存性を議論したSlyakhterの仕事を詳細に検討した。われわれは地中深くの汚染されていない最近得られたサンプルを注意深く選び、また炉心での温度の評価を注意して行った。その結果得られた結論は、Slyakhterが行った簡単な解析をほぼ再確認した。すなわち強い相互作用と電磁的相互作用の結合定数の時間依存性に関してその相対的な変化率は各々1年あたり10$$^{-18}$$-10$$^{-19}$$と10$$^{-17}$$である。サマリウムのアイソトープ比より得られた結論を補強するため、外部からの汚染の影響を考慮しつつガドリウムのアイソトープについての評価を初めて行い、サマリウムと矛盾しない結論を得た。

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