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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:12 パーセンタイル:11.2(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

Fission fragments mass distributions of nuclei populated by the multinucleon transfer channels of the $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th reaction

L$'e$guillon, R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; et al.

Physics Letters B, 761, p.125 - 130, 2016/10

 被引用回数:18 パーセンタイル:7.21(Astronomy & Astrophysics)

It is shown that the multinucleon transfer reactions is a powerful tool to study fission of exotic neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle-capture or heavy-ion fusion reactions. In this work, multinucleon transfer channels of the $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th reaction are used to study fission of fourteen nuclei $$^{231,232,233,234}$$Th, $$^{232,233,234,235,236}$$Pa, and $$^{234,235,236,237,238}$$U. Identification of fissioning nuclei and of their excitation energy is performed on an event-by-event basis, through the measurement of outgoing ejectile particle in coincidence with fission fragments. Fission fragment mass distributions are measured for each transfer channel, in selected bins of excitation energy. In particular, the mass distributions of $$^{231,234}$$Th and $$^{234,235,236}$$Pa are measured for the first time. Predominantly asymmetric fission is observed at low excitation energies for all studied cases, with a gradual increase of the symmetric mode towards higher excitation energy. The experimental distributions are found to be in general agreement with predictions of the fluctuation-dissipation model.

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

Parametric survey for benefit of partitioning and transmutation technology in terms of high-level radioactive waste disposal

大井川 宏之; 横尾 健*; 西原 健司; 森田 泰治; 池田 孝夫*; 高木 直行*

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.398 - 404, 2007/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:29.03(Nuclear Science & Technology)

高レベル放射性廃棄物(HLW)処分の観点から、分離変換技術の導入効果に関するパラメトリックサーベイを実施した。本研究では、地層処分場面積の削減可能性を導入効果評価の指標とした。評価の結果、マイナーアクチニド(MA)をリサイクルすることで、従来のPUREX法再処理に比べてUO$$_{2}$$-LWRの場合で17-29%、MOX-LWRの場合で63-85%、それぞれ廃棄体定置面積の削減が可能であることがわかった。MOX燃料で効果が大きいのは、長期熱源となる$$^{241}$$Amを回収している効果である。さらに核分裂生成物(FP)を群分離すると、MAリサイクルの場合に比べて、70-80%の面積削減が可能であることがわかった。

論文

Parametric survey on possible impact of partitioning and transmutation of high-level radioactive waste

大井川 宏之; 横尾 健*; 西原 健司; 森田 泰治; 池田 孝夫*; 高木 直行*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

高レベル放射性廃棄物の分離変換技術を導入することによる地層処分場の面積低減効果を、燃料組成や再処理までの冷却期間をパラメータとした幾つかの場合について考察した。マイナーアクチノイド(MA)をリサイクルすることによる処分場面積の低減効果は、MOX軽水炉の使用済燃料を長期間冷却する場合において顕著であることがわかった。これは、長寿命で発熱性の高い$$^{241}$$Amが蓄積していることに起因する。MAに加えて核分裂生成物を分離することで、UO$$_2$$燃料,MOX燃料ともに70-80%の処分場面積低減が期待でき、この効果は再処理及び群分離までの冷却期間には依存しないことがわかった。

報告書

FCA XX-1炉心におけるガス膨張機構(GEM)の反応度価値測定と解析(共同研究)

大井川 宏之; 安藤 真樹; 飯島 進; 高木 直行*; 植松 眞理マリアンヌ*

JAERI-Research 2001-036, 48 Pages, 2001/06

JAERI-Research-2001-036.pdf:2.38MB

大型高速炉の冷却材循環ポンプ停止時に負の反応度フィードバックを与えることを目的としたガス膨張機構(GEM)の模擬試験を高速炉臨界実験装置FCAにおいて実施した。炉外GEMと炉内GEMについて反応度効果を測定し、計算と比較して予測精度を検討した。炉外GEMでは、構造材である鉄の自己遮蔽効果を適切に評価する必要があることがわかった。決定論的手法では10~20%の過大評価となるが、モンテカルロ法を用いると予測精度を10%以内に改善できることがわかった。炉内GEMでは、中性子ストリーミング効果を考慮できるようなセル均質化法を採用する必要があることがわかった。最小二乗法による成分別予測精度評価の結果、非漏洩成分は10~20%の過大評価であるが、漏洩項は実験誤差の範囲内で実験と計算が一致することが明らかとなった。

口頭

Fission study of actinide nuclei using multi-nucleon transfer reactions

L$'e$guillon, R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; 石井 哲朗; 塚田 和明; 浅井 雅人; 千葉 敏*; et al.

no journal, , 

Nucleon-transfer reaction allows us to produce neutron-rich nuclei, which cannot be accessed by fusion-evaporation reaction. We are promoting a campaign to measure fission-fragment mass distributions for actinide nuclei populated by transfer reactions. Unique feature in this approach in this fission study is that we can populate the fissioning nuclei from its ground state up to excitation energy of several tens MeV. We thus obtain the excitation energy dependence of the mass distribution for several nuclei. The fission barrier height can be determined from the excitation function of the fission probability. These data are important to develop a fission theory. The experiment was carried out at the 20 MV JAEA tandem facility at Tokai. We report on the data obtained in the reaction $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th. Transfer-channels and excitation energies of the fissioning nuclei were identified using silicon $$Delta$$E-E detectors located to the forward direction of the $$^{232}$$Th target. Two fission fragments were detected in coincidence using multi-wire proportional counters. Fission fragment masses were determined by kinematic consideration. We obtained the fission fragment mass distributions for 12 nuclei of thorium, protactinium and uranium. The data include those for $$^{234}$$Th and $$^{234,235}$$Pa obtained for the first time. In this run, we also report prompt neutrons in fission obtained using liquid scintillation detectors.

口頭

Fission study of actinide nuclei using multi-nucleon transfer reactions

L$'e$guillon, R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; 石井 哲朗; 塚田 和明; 浅井 雅人; 千葉 敏*; et al.

no journal, , 

We are promoting a campaign to measure fission-fragment mass distributions for various actinide nuclei populated by multi-nucleon transfer reactions. They include neutron-rich nuclei which cannot be accessed by fusion reaction. An unique feature of the transfer-reaction is that we can populate excited states from the ground state up to several tens MeV, allowing us to obtain the excitation energy dependence of the fragment mass distributions. The experiment was carried out at the 20 MV JAEA tandem facility at Tokai. We report on the data obtained in the reaction $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th. Transfer-channels and excitation energies of the fissioning nuclei were identified using silicon dE-E detectors. Two fission fragments were detected in coincidence using multi-wire proportional counters. Fission fragment masses were determined by kinematic consideration. We obtained data for 13 nuclei from actinium to uranium.

口頭

Study for fission using multi-nucleon transfer reaction

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; L$'e$guillon, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; Orlandi, R.; Smallcombe, J.; 千葉 敏*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; et al.

no journal, , 

We report the recent development for the fission study using multi-nucleon transfer reaction at the JAEA tandem facility. Using multi-nucleon transfer reaction, neutron-rich nuclei can be produced, which cannot be accessed by fusion-reaction, and several nuclei populated by different transfer channels can be studied in one experiment. Another feature of transfer reaction is that the excitation energy of a compound nucleus is populated from the ground state up to several tens MeV, thus the excitation energy dependence of the fission properties can be obtained. We have carried out experiments in the reactions of $$^{18}$$O + $$^{238}$$U and $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th. Transfer channel and the excitation energy of compound nucleus were determined by using silicon $$Delta$$E-E detectors. Fission fragments were detected by position-sensitive multi-wire proportional counters. We obtained the fragment mass distributions from actinium to plutonium isotopes for 24 nuclei and their excitation energy dependence. Among them, fragment mass distributions for nine nuclei were obtained for the first time.

口頭

Fission study of actinide nuclei using multi-nucleon transfer reaction

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; L$'e$guillon, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; Orlandi, R.; Smallcombe, J.; 千葉 敏*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; et al.

no journal, , 

Recent development of the fission study using multi-nucleon transfer reaction at the JAEA tandem facility will be presented. Using multi-nucleon transfer reaction, wide variety of nuclei around the target nucleus is produced. By identifying transfer channel, fission properties of several compound nuclei can be studied in one experiment. Another feature of transfer reaction is that excitation energy 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. Experiments were carried out in the reactions of $$^{18}$$O + $$^{238}$$U and $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th. Transfer channel and the excitation energy of the compound nucleus were determined by using silicon $$Delta$$E-E detectors. Fission fragments are detected by position-sensitive multi-wire proportional counters. Results for fission fragment mass distributions for more than 20 nuclei and their excitation energy dependence will be discussed.

口頭

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.; 西中 一朗; Smallcombe, J.; 千葉 敏*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; et al.

no journal, , 

A recent development for fission study using multi-nucleon transfer reactions at the JAEA tandem facility will be presented. Using multi-nucleon transfer reactions, a wide variety of nuclei including neutron-rich nuclei around a target nucleus is produced. By identifying a transfer channels, fission data of several compound nuclei can be studied in one experiment. Another feature of transfer reaction is that excitation energy 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. The experiments were carried out in the reactions of $$^{18}$$O + $$^{238}$$U,$$^{232}$$Th,$$^{248}$$Cm. Results for fission fragment mass distributions and their excitation energy dependence are compared with a calculation based on a fluctuation dissipation model. Also, experimental data of prompt neutron multiplicity in fission and angular distribution of fission fragments will be discussed.

口頭

Fission study by multi-nucleon transfer reaction at JAEA

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; L$'e$guillon, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; Orlandi, R.; Smallcombe, J.; 石井 哲朗; 塚田 和明; 浅井 雅人; et al.

no journal, , 

We have developed a measurement system for the multi-nucleon transfer reaction and been studying fission of short-lived minor actinides and neutron-rich nuclides. The experiment was performed at the tandem accelerator facility of Japan Atomic Energy Agency where targets of $$^{238}$$U, $$^{232}$$Th, $$^{248}$$Cm were irradiated with $$^{18}$$O beams. In this experiment, more than ten nuclides were excited up to few tens of MeV at a time. Projectile-like scattered particles after the multi-nucleon transfer reaction were detected and identified using a $$Delta$$E-E silicon telescope. The mass distribution was deduced from the time difference between two fission fragments from the compound nucleus which were detected using two pairs of multi-wire proportional counters. Neutrons accompanied by fission were also measured using liquid scintillators placed around the reaction chamber. In the nucleon transfer reaction, the axis of the angular-momentum transfer can be determined from the direction of the scattered particle. This is one of the most different point from the neutron/ion-induced fusion-fission reaction where only the plane on which the axis lies can be determined. The fission angular distributions with respect to this axis as well as the mass yield, the prompt neutron multiplicity and so on will be presented.

口頭

原子力機構における融合核分裂・準核分裂および多核子移行反応の実験研究

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 西中 一朗; 牧井 宏之; 池添 博*; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 塚田 和明; 浅井 雅人; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

原子核に重イオンを衝突させたとき、入射核が標的核から多数の核子を受け取り、複合核を形成せずに核分裂(準核分裂)する場合や、複合核を形成して核分裂(融合核分裂)する場合がある。これらを弁別する手法を確立するために、原子力機構タンデム加速器施設を使用し、準核分裂および融合核分裂のメカニズムを調べてきた。$$^{238}$$Uに種々の原子核を衝突させ、合成した複合核の核分裂質量分布を測定した。取得した質量分布を、動的計算と比較した結果、よい一致を得た。この理論では原子核のポテンシャル上を系がどのように時間発展していくかを追跡できるため、融合核分裂が全核分裂にしめる割合(融合確率)を計算できる。得られた融合確率により、重元素合成断面積の実験結果をよく再現できた。すなわち重イオン入射反応において系が複合核を形成するか否かを知るための手法を確立した。さらに我々は、多核子移行反応を用いた核分裂の研究を行っている。これまでに、$$^{232}$$Th, $$^{238}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{248}$$Cm標的に$$^{18}$$Oビームを照射し、広い核種・励起エネルギー領域で複合核を合成し、その核分裂における質量分布などを測定した。一度の測定で約20核種を合成できることが多核子移行反応の利点であり、その半数程度の核種の核分裂質量分布は本研究により初めて得られた。これまでに一部の核種では質量分布の測定結果を先の理論計算により再現できることを確認した。今後さらなる比較を行い、理論計算の改良・適用領域の拡大が期待できる。

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