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論文

Measurements of the $$^{243}$$Am neutron capture and total cross sections with ANNRI at J-PARC

木村 敦; 中村 詔司; 寺田 和司*; 中尾 太郎*; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.479 - 492, 2019/06

Neutron total and capture cross sections of $$^{243}$$Am have been measured in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument at Materials and Life Science Experimental Facility of Japan Proton Accelerator Research Complex with a neutron TOF method. The neutron capture cross section in the energy region from 10 meV to 100 eV was determined using an array of Ge detectors. Three samples with different activities were used for measurements of the capture cross section. The neutron total cross section in the energy region from 4 meV to 100 eV was measured using Li-glass detectors. Derived cross-section value at neutron energy of 0.0253 eV is 87.7$$pm$$5.4 b for the capture cross section and 101$$pm$$11 b for the total cross section.

論文

Measurements of neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am with ANNRI at J-PARC

寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 中村 詔司; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1198 - 1211, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Nuclear Science & Technology)

Neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am have been measured with a new data acquisition system and a new neutron transmission measurement system installed in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The neutron total cross sections of $$^{241}$$Am were determined by using a neutron time-of-flight method in the neutron energy region from 4 meV to 2 eV. The thermal total cross section of $$^{241}$$Am was derived with an uncertainty of 2.9%. A pulse-height weighting technique was applied to determine neutron capture yields of $$^{241}$$Am. The neutron capture cross sections were determined by the time-of-flight method in the neutron energy region from the thermal to 100 eV, and the thermal capture cross section was obtained with an uncertainty of 4.1%. The evaluation data of JENDL-4.0 and JEFF-3.2 were compared with the present results.

論文

核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,2; 共鳴領域における核データ測定と理論解析

木村 敦; 原田 秀郎; 国枝 賢; 片渕 竜也*

日本原子力学会誌, 59(11), p.654 - 658, 2017/11

中性子輸送計算技術の発展に伴い、計算に用いられる中性子核データの精度向上へのニーズが急速に高まっている。中性子核データの高精度化を達成するには、高精度の測定実験が必須であるが、必要なデータの多様さと膨大さから基礎物理定数のような精度には及ばないのが現状である。本稿では、この困難を克服するため、現在取り組んでいる国内施設を活用した高精度測定研究の状況を紹介する。さらに、測定のみでは解決することが困難な課題を理論とのシナジーにより打破できる可能性について解説する。

論文

Neutron capture cross section measurements of $$^{120}$$Sn, $$^{122}$$Sn and $$^{124}$$Sn with the array of Ge spectrometer at the J-PARC/MLF/ANNRI

木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11031_1 - 11031_4, 2017/09

 パーセンタイル:100

Accurate neutron capture cross section data of $$^{126}$$Sn, which is one of the most important long-lived fission products (LLFPs), is required in the study of transmutation of radioactive waste. However, there is only one experimental data at the thermal energy. A $$^{126}$$Sn sample for a nuclear data experiment contaminated with a large amount of tin stable isotopes, $$^{115, 117-120, 122, 124}$$Sn, because these stable isotopes also have fission yields. These isotopes have large effects on neutron-capture cross-section measurements for $$^{126}$$Sn. To obtain accurate cross-section data for $$^{126}$$Sn, a series of neutron-capture cross-section measurements of all the tin stable isotopes are required. Therefore, the measurements of all tin stable isotopes have been started with Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) of Materials and Life science experimental Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In this presentation, preliminary results of the neutron-capture cross-section measurements of $$^{120, 122, 124}$$Sn are reported in the neutron energy region from 10 meV to 2 keV.

論文

Developments of a new data acquisition system at ANNRI

中尾 太郎; 寺田 和司; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03021_1 - 03021_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:4.05

J-PARC物質・生命科学実験施設ANNRIビームラインのデータ収集系更新作業が行われた。MLFのビームパワーは2008年に比較して2015年には20倍以上となり、ビーム量の増大によりビームラインユーザーはより高統計の実験データを取得できるようになった。ビームパワー増大に対応するため、ANNRIにおけるGe検出器アレイのデータ収集システムが更新された。データ収集システムは同時に、中性子全断面積測定のために整備されているLi glass検出器の信号取得のためにも用いられる予定である。コミッショニング実験が0.1mm厚の金サンプルを用いてJ-PARCの500kW陽子ビームを用いて行われた。捕獲断面積および全断面積測定両方について飛行時間法の適用性が試験された。Ge検出器アレイについて、ADCおよびTDCの非線形性、エネルギー分解能、多チャンネルコインシデンスおよび不感時間の性能が測定された。Ge検出器の不感時間は従来のデータ収集システムに比較して、少しのエネルギー分解能劣化を許容すれば1/4になっていた。

論文

Research and development for accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11001_1 - 11001_6, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.04

A nuclear data project entitled Research and development for Accuracy Improvement of neutron nuclear data on Minor ACtinides (AIMAC) is being performed in Japan. The objective of the project is to improve accuracy of neutron nuclear data for minor actinides and some fission products, which is required for developing innovative nuclear system transmuting these nuclei. Following research items have been conducted to achieve the objective: (1) Measurements of thermal neutron capture cross-sections by activation methods, (2) High-precision quantifications of shielded sample amounts used for TOF measurement, (3) Resonance parameter determinations at J-PARC/ANNRI and KURRI/LINAC, (4) Extension of capture cross sections to high energy neutrons at J-PARC/ANNRI, (5) High quality evaluation based on iterative communication with experimenters. The achievement of the project is presented.

論文

Evaluation of neutron total and capture cross sections on $$^{99}$$Tc in the unresolved resonance region

岩本 信之; 片渕 竜也*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02049_1 - 02049_4, 2017/09

 パーセンタイル:100

The reliable nuclear data on Technetium-99 ($$^{99}$$Tc) are indispensable for wide energy range up to a few MeV, in order to develop environmental load reducing technology. Nevertheless, it is found that the total cross sections of evaluated libraries show large difference in the energies above the resolved resonance to 1 MeV due to no available experimental data. The total cross section was calculated by the coupled-channels optical model. In order to constrain the total cross section in the unresolved resonance region we adopted neutron strength function derived from the resolved resonance data of JENDL-4.0, together with experimental data above 1 MeV. The calculation of capture cross section was done by using the CCONE code. The resonance spacing was derived from the resonance data and used to fix the level density parameter. The present evaluation suggests that the total cross section is different from that of JENDL-4.0. In this presentation, the obtained total and capture cross sections will be compared and discussed with those of evaluated libraries.

論文

「第5回ANNRI研究会」会議報告

中村 詔司; 藤 暢輔; 木村 敦; 片渕 竜也*

核データニュース(インターネット), (115), p.49 - 60, 2016/10

2016年8月4日、東京工業大学先導原子力研究所にて開催された「第5回ANNRI研究会」の会議内容について報告するものである。本研究会は、日本原子力研究開発機構(JAEA)原子力基礎工学研究センター、J-PARCセンター(JAEA & KEK)、東京工業大学先導原子力研究所、及び首都大学東京との共同主催にて開催された。本研究会では、ANNRIにより切り拓かれつつある研究を中心に、関連する分野の最前線の研究成果について講演頂き、専門分野を超えて議論すると共に今後の利用を推進する上での課題や必要な取組について討議された。また、今回はANNRI建設にご尽力頂いた東京工業大学井頭政之教授の特別講演も併せて開催された。

論文

Accurate measurements of $$gamma$$-ray emission probabilities

寺田 和司; 中村 詔司; 木村 敦; 中尾 太郎; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*

JAEA-Conf 2016-004, p.21 - 25, 2016/09

マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積の高精度化のためには、系統誤差に係ってくるサンプル量を高精度で決定することが重要である。原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、$$^{241,243}$$Am, $$^{237,239}$$Np及び$$^{233}$$Paの$$gamma$$線放出率の高精度測定を実施した。試料の放射能はアルファ線測定によって決定し、試料から放出される$$gamma$$線をプレナ型Ge検出器で測定した。Ge検出器の検出効率は、標準$$gamma$$線源の測定とPHITSを用いた$$gamma$$線のモンテカルロシミュレーションを組み合わせて決定した。最終的に、これらの核種の$$gamma$$線放出率を2%以内の精度で得ることができた。

論文

中性子核データ精度向上のための、熱量測定手法を用いたマイナーアクチニドサンプル量高精度決定の技術開発

中尾 太郎; 中村 詔司; 寺田 和司; 木村 敦; 原田 秀郎; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 堀 順一*

JAEA-Conf 2015-003, p.303 - 306, 2016/03

中性子捕獲の断面積測定には測定試料の絶対量が必要であるが、入手する試料は必ずしも絶対量が精度よく決定されていない。そのため、試料の絶対量を非破壊で、高精度に決定する必要がある。本発表では原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、中性子捕獲断面積高精度決定のために、測定試料となるマイナーアクチニドの絶対量を非破壊で測定しうる放出熱測定の計画について、特にRI特有の放射線遮蔽問題の観点から報告する。また、$$^{241}$$Am $$gamma$$線標準線源を用いたベンチマークテスト測定の結果も併せて報告する。

論文

Search for neutron resonances of $$^{106}$$Pd

中村 詔司; 木村 敦; 藤 暢輔; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 井頭 政之*; 堀 順一*; 木野 幸一*

JAEA-Conf 2015-003, p.113 - 118, 2016/03

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04に整備された中性子核反応実験装置(ANNRI)を用いて、飛行時間法により安定核種$$^{106}$$Pdの共鳴の確認測定を行った。評価済核データライブラリー間で、$$^{106}$$Pdの弱い共鳴の採用に食い違いがあったので、それらの共鳴が、本当に$$^{106}$$Pdに起因するのかどうか実験を行った。得られた即発$$gamma$$線スペクトルに対して、$$^{106}$$Pdの捕獲$$gamma$$線でゲートをかけて、TOFスペクトルを抽出すると、中性子エネルギー146eVと156eVに共鳴が観測された。本研究により、これらの弱い共鳴が確かに$$^{106}$$Pdに起因することを確認できた。

論文

Current activities and future plans for nuclear data measurements at J-PARC

木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 岩本 修; 藤 暢輔; 小泉 光生; 北谷 文人; 古高 和禎; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

European Physical Journal A, 51(12), p.180_1 - 180_8, 2015/12

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

In order to improve the data accuracy of neutron-capture cross sections of minor actinides (MAs) and long-lived fission products (LLFPs), a new experimental instrument named "Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI)" has been constructed in the Materials and Life science experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), and measurements of neutron-capture cross sections of MAs, LLFPs and some stable isotopes with high intensity pulsed neutrons have been started. The analyses for $$^{244}$$Cm, $$^{246}$$Cm, $$^{241}$$Am and $$^{237}$$Np were finished; those for $$^{129}$$I, $$^{107}$$Pd, $$^{99}$$Tc, $$^{93}$$Zr and some stable isotopes are in progress. These results will make significant contributions in the field of developing innovative nuclear systems.

論文

「第4回ANNRI研究会」会議報告

中村 詔司; 藤 暢輔; 木村 敦; 片渕 竜也*

核データニュース(インターネット), (112), p.7 - 19, 2015/10

2015年8月4日、東京工業大学原子炉工学研究所にて開催された「第4回ANNRI研究会」の会議内容について報告するものである。本研究会は、日本原子力研究開発研究機構原子力基礎工学研究センター, J-PRACセンター(JAEA & KEK), 東京工業大学原子炉工学研究所、及び首都大学東京との共同主催にて実施された。本研究会では、J-PRAC物質・生命科学実験施設(MLF)に設置された中性子核反応装置(ANNRI)を用いた横断的なプロジェクト課題「パルス中性子による中性子核反応研究」を推進していくために、ANNRIにおける研究の状況と得られた成果、検討課題等の情報交換を行うとともに、今後必要な取組について総合的に討議した。

論文

Neutron capture cross section and capture $$gamma$$-ray spectra of $$^{138}$$Ba in the keV-neutron energy region

片渕 竜也*; 柳田 祥太郎*; 寺田 和司; 岩本 信之; 井頭 政之*

EPJ Web of Conferences (Internet), 93, p.02008_1 - 02008_2, 2015/05

 パーセンタイル:100

中性子魔法数をもつ$$^{138}$$Baの中性子捕獲断面積はバリウムの安定同位体においては最も小さいので、その断面積は宇宙での元素合成において非常に興味が持たれている。$$^{138}$$Baの捕獲反応において宇宙での元素合成に係るエネルギー範囲は分離共鳴領域に対応しているため、信頼できる断面積を得るためには測定が必要となる。本研究では東京工業大学において飛行時間法により15から100keV中性子エネルギー領域における$$^{138}$$Baの中性子捕獲断面積を測定した。入射中性子はパルス化陽子ビームによる$$^{7}$$Li(p,n)反応によって作られた。捕獲断面積は波高スペクトルから波高重み法により導出し、得られた結果を以前の測定データ及び評価済データと比較した。また、波高スペクトルをアンフォールディングすることにより捕獲$$gamma$$線スペクトルを導出し、その$$gamma$$線スペクトルの形状が中性子エネルギーに強く依存していることを明らかにした。

論文

Accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 93, p.06001_1 - 06001_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.3

核変換システムによる環境負荷低減効果の定量的評価とその設計に資することを目的に、原子力システム研究開発事業として「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係わる研究開発」を平成25年10月より開始した。本研究開発では、高精度化を実現するために、J-PARC/物質・生命科学実験施設の中性子核反応測定装置ANNRIや京都大学原子炉実験所研究炉KUR等を利用するとともに、4つの異なる研究分野である核データ測定・炉物理・放射化学・核データ評価の研究者が相互に協力し、独立手法による測定結果の相互比較を行うことで系統誤差要因の理解を深め、信頼性を高める。本プロジェクト研究の背景、全体計画及び研究進捗を概説する。

論文

Misassigned neutron resonances of $$^{142}$$Nd and stellar neutron capture cross sections

片渕 竜也*; 松橋 泰平*; 寺田 和司; 井頭 政之*; 水本 元治*; 廣瀬 健太郎; 木村 敦; 岩本 信之; 原 かおる*; 原田 秀郎; et al.

Physical Review C, 91(3), p.037603_1 - 037603_5, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.21(Physics, Nuclear)

Time-of-flight spectra of the neutron capture events of $$^{142}$$Nd were measured using a spallation neutron source at the Japan Proton Accelerator Research Complex. The first six resonances of $$^{142}$$Nd reported in a previous work were not observed. The experimental results and cross-search of resonance energies in nuclear data libraries suggested that resonances of impurity nuclide $$^{141}$$Pr have been mistakenly assigned as $$^{142}$$Nd in the previous experiment. To investigate the impact of non-existence of the resonances to the s-process nucleosynthesis model, the Maxwellian averaged neutron capture cross sections with and without the misassigned resonances were compared.

論文

Response function for the measurement of (n,$$gamma$$) reactions with the ANNRI-Cluster Ge detectors at J-PARC

原 かおる; 後神 進史*; 原田 秀郎; 廣瀬 健太郎; 木村 敦; 金 政浩*; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 藤 暢輔; et al.

JAEA-Conf 2014-002, p.88 - 92, 2015/02

Recently, neutron shields of a large Ge detector array at the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument (ANNRI) in the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) were modified to suppress the background from boron rubber sheets to enriched $$^{6}$$LiF tiles. For the new experimental set-up, efficiencies and response functions of the cluster Ge detectors with the BGO anti-coincidence detectors were measured with $$gamma$$-rays from standard sources and prompt $$gamma$$-rays from the $$^{28}$$Si(n,$$gamma$$) and $$^{35}$$Cl(n,$$gamma$$) reactions. The simulation parameters were adjusted with the EGS5 code so as to reproduce the data set of efficiencies and response functions. Based on this information, a pulse height weighting function will be deduced in the energy range of 0.1-10 MeV.

論文

Measurements of neutron capture cross sections of $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn with J-PARC/MLF/ANNRI

木村 敦; 廣瀬 健太郎; 中村 詔司; 原田 秀郎; 原 かおる; 堀 順一*; 井頭 政之*; 加美山 隆*; 片渕 竜也*; 木野 幸一*; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.150 - 153, 2014/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:63.98(Physics, Nuclear)

The neutron-capture cross sections of $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn were measured by the time-of-flight method in the energy range from 10 meV to 2 keV with an array of germanium detectors in ANNRI at J-PARC. The preliminary results of the neutron-capture cross sections for $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn were obtained by normalizing the relative cross sections to the thermal cross section measured by Krane and to the evaluated value of JENDL-4.0 at the 47.05-eV resonance, respectively. Twelve new resonances for $$^{112}$$Sn were observed, whereas the 21.02-, 40.38- and 166-eV resonances for $$^{112}$$Sn and the 289-eV resonance for $$^{118}$$Sn which are listed on JENDL-4.0 and/or ENDF/B VII.1 were not observed. The prompt $$gamma$$-ray distributions gated at the $$^{112}$$Sn and $$^{118}$$Sn resonances were obtained. Twenty-three new prompt $$gamma$$-ray emissions were observed in the $$^{112}$$Sn (n,$$gamma$$) reactions.

論文

Cross section measurements of the radioactive $$^{107}$$Pd and stable $$^{105,108}$$Pd nuclei at J-PARC/MLF/ANNRI

中村 詔司; 木村 敦; 北谷 文人; 太田 雅之; 古高 和禎; 後神 進史*; 原 かおる; 原田 秀郎; 廣瀬 健太郎; 金 政浩*; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.143 - 146, 2014/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:55.88(Physics, Nuclear)

長寿命放射性核種$$^{107}$$Pd、及び不純物として含まれている安定核種$$^{105,108}$$Pdの中性子捕獲断面積を測定した。J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04に整備された中性子核反応実験装置(ANNRI)を用いて、飛行時間法により熱領域から300eVの中性子エネルギーに対して、中性子捕獲断面積を測定した。報告されていた幾つかの共鳴が、$$^{107}$$Pdに起因しないことなど、共鳴に関する新たな知見が得られた。

論文

Capture cross-section measurement of $$^{241}$$Am(n,$$gamma$$) at J-PARC/MLF/ANNRI

原田 秀郎; 太田 雅之; 木村 敦; 古高 和禎; 廣瀬 健太郎; 原 かおる; 金 政浩*; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; et al.

Nuclear Data Sheets, 119, p.61 - 64, 2014/05

 被引用回数:17 パーセンタイル:14.77(Physics, Nuclear)

Accurate determination of the neutron capture cross sections of radioactive nuclei is required in the fields of nuclear waste transmutation study and also nuclear astrophysics. The accurate neutron-nucleus reaction measurement instrument (ANNRI), which was installed in the materials and life science experimental facility (MLF) at the J-PARC, is expected to satisfy these demands. The capture cross section of $$^{241}$$Am was measured using a high efficiency Ge spectrometer installed in the ANNRI. By taking advantage of its high $$gamma$$-ray energy resolution, background components were precisely subtracted. The capture cross section of $$^{241}$$Am was deduced for a neutron energy region between 0.01 and 20 eV. The obtained cross section and the Westcott factor are compared with the preceding experiments and evaluated values.

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