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論文

Effects of multichance fission on isotope dependence of fission fragment mass distributions at high energies

田中 翔也; 有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久

Physical Review C, 100(6), p.064605_1 - 064605_6, 2019/12

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

散逸揺動定理を採用した動力学模型を使用し、$$^{234-240}$$U, $$^{236-242}$$Np, $$^{238-244}$$Pu ($$E^{*}$$=15-55MeV)という広い範囲の核種および励起エネルギーにおいて核分裂片質量分布の評価を行った。本研究の特色は、原子核が分裂へ至るまでに中性子を放出するという、マルチチャンス核分裂の概念を理論計算へ導入していることである。その結果、実験データを系統的に再現する計算結果を得られた。特に、励起エネルギーが高い領域においても核分裂片質量分布がふた山構造を維持する傾向や、原子核の初期状態(特に中性子数)に依存するという実験データの傾向を再現することに成功した。またこの傾向が、核分裂前の中性子放出確率を支配している複合核の中性子結合エネルギーと相関を持つことを示した。

論文

Origin of the dramatic change of fission mode in fermium isotopes investigated using Langevin equations

宮本 裕也*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久

Physical Review C, 99(5), p.051601_1 - 051601_7, 2019/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:14.53(Physics, Nuclear)

The fission of even-even fermium nuclides $$^{250-260}$$Fm at low excitation energy was studied using Langevin equations of three-dimensional nuclear-shape parametrization. The mass distributions of fission fragments show a dramatic change from an asymmetric shape for the lighter fermium isotopes to sharp symmetric fission for the heavier isotopes. The time evolution of the nuclear shape on the potential surface reveals that the lighter fermium isotopes showing asymmetric fission are trapped in the second minimum for a substantial length of time before overcoming the second saddle point. This behavior changes dramatically for the compact symmetric fission found in the heavier neutron-rich fermium nuclei that disintegrate immediately after overcoming the first saddle point, without feeling the second barrier, resulting in a fission time two orders of magnitude shorter.

論文

Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis

田中 泰貴*; 成清 義博*; 森田 浩介*; 藤田 訓裕*; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 山木 さやか*; 若林 泰生*; 田中 謙伍*; 武山 美麗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(1), p.014201_1 - 014201_9, 2018/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:33.27(Physics, Multidisciplinary)

ガス充填型反跳生成核分離装置GARISを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb, $$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb, $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応系における準弾性散乱断面積の励起関数を測定した。これらのデータから融合障壁分布を導出し、チャンネル結合計算と比較した。$$^{48}$$Ca + $$^{208}$$Pb及び$$^{50}$$Ti + $$^{208}$$Pb反応の障壁分布のピークエネルギーはそれらの反応系における2中性子蒸発断面積のピークエネルギーと良く一致し、一方$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm反応の障壁分布のピークエネルギーは4中性子蒸発断面積のピークエネルギーより少し下に現れることが判った。この結果は超重核合成の際の最適ビームエネルギーの予測に役立つ情報を与える。

論文

Role of multichance fission in the description of fission-fragment mass distributions at high energies

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 田中 翔也*; L$'e$guillon, R.*; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; Vermeulen, M. J.; et al.

Physical Review Letters, 119(22), p.222501_1 - 222501_6, 2017/12

 被引用回数:26 パーセンタイル:7.66(Physics, Multidisciplinary)

JAEAタンデム加速器施設で行った$$^{18}$$O+$$^{238}$$U反応における多核子移行チャンネルを用いた実験により、$$^{237-240}$$U, $$^{239-242}$$Np、および$$^{241-244}$$Puの核分裂質量分布を励起エネルギー10$$sim$$60MeVにおいて測定した。これらのうち、$$^{240}$$U, $$^{240,241,242}$$Npのデータは本実験により初めて観測された。原子核の殻効果の減衰によって対称分裂すると予想されていた高励起エネルギーにおいても、質量分布が非対称を示すことがわかった。搖動散逸定理に基づく動力学モデル計算との比較から、この振る舞いはマルチチャンス核分裂によるものであることを明らかにした。

論文

Study of fission using multi-nucleon transfer reactions

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Vermeulen, M. J.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 佐藤 哲也; 永目 諭一郎; et al.

EPJ Web of Conferences, 163, p.00041_1 - 00041_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:100

We are promoting a study of fission using multi-nucleon transfer (MNT) reactions, where excited states in neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle capture and/or fusion reactions, are populated. Also, the excited states in the fissioning nucleus are widely populated by the MNT reactions, from which effects of excitation energy on fission properties can be investigated. Experiments were carried out at the JAEA tandem facility in Tokai, Japan. We studied reactions using the $$^{18}$$O beam and several actinide target nuclei such as $$^{232}$$Th, $$^{238}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{248}$$Cm. Ejectile nucleus was identified by a silicon $$Delta$$E-E telescope to identify transfer channel and hence the compound nucleus. Fission fragments were detected by multi-wire proportional counters, and fission fragment mass distributions (FFMDs) were measured for each isotope. Measured FFMDs are reproduced by a calculation based on the fluctuation-dissipation model, and importance of multi-chance fission concept is investigated. Fission fragment angular distribution relative to the recoil direction suggested the increase of the spin of the fissioning nucleus with the number of transferred nucleons.

論文

Study of fission using multi-nucleon transfer reactions

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; L$'e$guillon, R.*; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也*; et al.

Proceedings of 6th International Conference on Fission and Properties of Neutron-rich Nuclei (ICFN-6), p.590 - 597, 2017/11

We are promoting a fission study using multi-nucleon transfer reactions, where excited states in neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle capture and/or fusion reactions, are populated. This allows us to study fission in the new region of chart of nuclei. Also, the excited states in the fissioning nucleus are widely populated in the reactions, thus the effects of excitation energy on fission can be investigated. Experiments were carried out at the JAEA tandem facility in Tokai, Japan. We studied reactions using the $$^{18}$$O beam ($$sim$$9MeV/u) and several actinide target nuclei such as $$^{232}$$Th, $$^{238}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{248}$$Cm. Ejectile nuclei and thus the transfer channels were identified by a newly developed silicon $$Delta$$E-E detectors. The produced nuclei in one experiment reached more than fifteen. Fission fragment mass distributions (FFMDs) were measured for each isotopes. Measured FFMDs are reproduced by a calculation based on the fluctuation-dissipation model (Langevin-type calculation), where effects of multi-chance fission were included. We also started to measure the prompt neutrons accompanied by fission.

論文

Experimental fission study using multi-nucleon transfer reactions

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; L$'e$guillon, R.*; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.04009_1 - 04009_6, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.06

The objective of this work is to extend fission data for actinide nuclei not investigated so far in order to understand the fission mechanism, especially for neutron-rich nuclei. Multi-nucleon transfer reactions were used to populate the compound nuclei which cannot be accessed by particle capture or fusion reactions. The experiment was carried out at the tandem facility of Japan Atomic Energy Agency. In the multi-nucleon transfer reactions using $$^{18}$$O beam, a wide variety of nuclei around a target nucleus was produced. By identifying transfer channels, fission data of nuclei more than fifteen compound nuclei were generated in one experiment. Another feature of transfer reaction is that the excitation energies of a compound nucleus can be populated continuously from the ground state up to several tens MeV, allowing us to study the excitation energy dependence of fission properties. From the excitation function of fission probabilities, fission-barrier heights of neutron-rich actinide nuclei were obtained. Experiments were carried out in the reactions of $$^{18}$$O + $$^{238}$$U, $$^{232}$$Th, $$^{248}$$Cm, $$^{237}$$Np. The obtained fission fragment mass distributions were reproduced by a model calculation based on a fluctuation dissipation model.

口頭

Effects of multichance fission on fission fragment mass distributions at high energies

田中 翔也; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 有友 嘉浩*

no journal, , 

近年、原子力機構のタンデム加速器における多核子移行反応を用いた実験によって、$$^{237-240}$$U, $$^{239-242}$$Np, $$^{241-244}$$Pu(励起エネルギー10-60MeV)の核分裂片質量分布のデータが取得された。その実験データにおいて、これまでの予測に反して高い励起エネルギーにおいても、質量非対称分裂が支配的なまま維持されていることが分かった。そこで我々はこの傾向を理解するために、散逸揺動定理に基づくランジュバン方程式を採用した動力学模型を用いてマルチチャンス核分裂の解析を行った。マルチチャンス核分裂の考え自体はいくつかの核分裂に関する観測量においてよく知られているが、核分裂片質量分布への影響はよくわかっていない。$$^{231-234}$$Th, $$^{233-236}$$Pa, $$^{234-240}$$U, $$^{236-242}$$Np, $$^{238-244}$$Puにおける29核種(励起エネルギー15-55MeV)で核分裂片質量分布の計算を行い、実験データとの比較を行った。その結果、マルチチャンス核分裂の効果によって実験データで表れる傾向をよく再現し、高励起状態で維持される非対称分裂を説明した。

口頭

Fission yield measurement using multi-nucleon transfer reactions

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 田中 翔也*; Leguillon, R.*; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; Vermeulen, M. J.*; et al.

no journal, , 

The multi-nucleon transfer reaction is very useful way to populate a multitude of nuclides in a wide excitation energy range. We have developed a measurement system at the JAEA tandem accelerator facility to obtain fission observables such as fission-fragment mass distributions (FFMD), prompt fission neutron multiplicities and so on. By identifying the ejectile, the initial compound nucleus is also identified. At high excitation energies, fission of nuclides produced via neutron emission from the initial compound nucleus also contribute to FFMD. In the present study, effects of the multi-chance fission on FFMDs were successfully separated by a combination of a systematic data set obtained from experiments using $$^{18}$$O beams and actinide targets and a dynamical fission calculation based on the fluctuation-dissipation model.

口頭

重イオン・多核子移行反応を用いた核分裂の理論評価

田中 翔也; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 有友 嘉浩*

no journal, , 

重イオン・多核子移行反応とは、原子核どうしを衝突させる場合に生じる核反応機構のひとつであり、入射核と標的核との間で核子を交換することで、反応の後に異なる原子核が生成される。反応の特徴は、移行する核子の数に応じて多種類の原子核が生成されるとともに、低い励起エネルギーから高い励起エネルギー状態まで連続的に生成されることである。近年、原子力機構にて重イオン・多核子移行反応を用いた核分裂測定が行われ、多くの成果を収めた。この実験手法を用いれば未開拓領域である中性子過剰アクチノイド核の核分裂特性を調べることが可能であり、新元素発見に向けた超重元素合成の研究、および天体核物理におけるr過程の解明への貢献が期待されている。しかし、多核子移行反応はその反応過程の複雑さと、手法自体の新規性から十分な知見がなく、未だ理解されていない部分が多く残っている。本研究では、実験データの解析および理論模型による評価を行い、多核子移行反応にて標的核に持ち込まれる角運動量を明らかにすることで、多核子移行反応のさらなる理解を目指す。

口頭

$$^{4}$$He+$$^{254}$$Es反応で生成される$$^{258}$$Mdの核分裂特性の測定

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Kean, K. R.*; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史*; 佐藤 哲也; 伊藤 由太; et al.

no journal, , 

2017年、原子力機構(JAEA)は、米国ORNLから$$^{254}$$Esを入手、JAEAタンデム加速器からのイオンビーム照射による核物理研を開始した。$$^{254}$$Esは、ORNLのHigh Flux Isotope Reactorで生成された。アインスタイニウムの抽出は、ORNLでも2004年以来のことであり、現在$$^{254}$$Esを照射できるのは世界的に見てもJAEAタンデム施設だけである。2017$$sim$$2018年にかけて遂行した実験のうち、本発表では$$^{4}$$He+$$^{254}$$Esで生成される$$^{258}$$Mdの核分裂特性について報告する。

口頭

Study of fission fragment angular distribution in heavy-ion multi-nucleon transfer reaction

田中 翔也; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 有友 嘉浩*

no journal, , 

これまで重イオンの融合反応を用いて、原子番号118番の元素(Oganesson)までの生成に成功している。超重元素の合成手法にはこれまで質量数208の鉛をベースとした冷たい融合反応と、アクチノイド領域の原子核をターゲットに使用した熱い融合反応による2つの手法が確立されている。しかし、安定したビームと利用可能な標的核を使用した融合反応では、生成される複合核の中性子数が不十分であるため、核図表上における超重核の安定の島へ到達できないことが明らかとなっている。そこで近年、中性子過剰核を生成することが可能なユニークな手法として重イオン多核子移行反応が注目されている。しかし、多核子移行反応は反応過程が複雑であり理解が十分ではないため、中性子過剰な超重元素の生成断面積を評価することが現状では困難である。解決すべきいくつかの課題の中で本研究では、生成される複合核へ持ち込まれる角運動量の不確実性を取り除くことを目的として研究を行った。測定された実験データの解析によって、入射核から標的核へ移行される核子数の増加によって、複合核の持つ角運動量も増加することが確認された。

口頭

重イオン多核子移行反応における核分裂片角度分布の異方性

田中 翔也; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 有友 嘉浩*

no journal, , 

重イオン多核子移行反応は中性子過剰核を生成することが可能な実験手法として注目されている。しかし、反応過程が複雑なため未だ詳細な理解を得られていない。本研究では、多核子移行反応において生成される複合核へ持ち込まれる角運動量の不確実性を取り除くことを目的とし、多核子移行反応を用いた核分裂測定実験によって得られた核分裂片角度分布の解析を行い、その異方性を評価することで複合核の角運動量を調べた。

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