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論文

Multiple mechanisms in proton-induced nucleon removal at $$sim$$100 MeV/nucleon

Pohl, T.*; Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Lee, J.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Cai, B. S.*; Yuan, C. X.*; Brown, B. A.*; et al.

Physical Review Letters, 130(17), p.172501_1 - 172501_8, 2023/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.172501
 被引用回数：13 パーセンタイル：87.42(Physics, Multidisciplinary)

大きなフェルミ面非対称性を持つ陽子過剰な$$^{14}$$O原子核からの100MeV/nucleonでの陽子による陽子・中性子除去反応について報告した。この結果は、quasi-freeノックアウト反応、非弾性散乱、核子移行反応を含む複数の反応機構の定量的寄与を初めて示すものである。このようなエネルギー領域では通常無視される非弾性散乱と核子移行の寄与が、弱束縛陽子と強束縛中性子の除去反応断面積にそれぞれ約50%と30%寄与していることが示された。

論文

Superconducting dipole magnet for Hyperon spectrometer

Ahn, J. K.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; 他10名*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1047, p.167775_1 - 167775_13, 2023/02

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167775
 被引用回数：1 パーセンタイル：17.31(Instruments & Instrumentation)

We have constructed a conduction-cooled superconducting dipole magnet for the Hyperon spectrometer at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The magnet is a Helmholtz-type dipole magnet with two circular coils with a radius of 500 mm separated by 500 mm. It provides a uniform magnetic field of 1.0 T or higher in a volume of $$phi600$$ mm $$times$$ 600 mm, covering the drift region of a time projection chamber (TPC). Owing to the target location inside the TPC, the Hyperon spectrometer has a broad angular coverage with a nearly $$2pi$$ solid angle. We have successfully excited the magnet up to 1.3 T. At 1.0 T, we operated it stably for more than 1 week in single-magnet configuration and double-magnet configuration with a normal-conducting 0.7-T dipole magnet located 30 cm apart. The measured magnetic field distribution in the TPC volume is consistent with the calculated field map.

論文

Electromagnetic properties of low-lying states in neutron-deficient Hg isotopes; Coulomb excitation of $$^{182}$$Hg, $$^{184}$$Hg, $$^{186}$$Hg and $$^{188}$$Hg

Wrzosek-Lipska, K.*; Rezynkina, K.*; Bree, N.*; Zieli$'n$ska, M.*; Gaffney, L. P.*; Petts, A.*; Andreyev, A. N.; Bastin, B.*; Bender, M.*; Blazhev, A.*; et al.

European Physical Journal A, 55(8), p.130_1 - 130_23, 2019/08

https://doi.org/10.1140/epja/i2019-12815-2
 被引用回数：17 パーセンタイル：80.62(Physics, Nuclear)

The neutron-deficient mercury isotopes serve as a classical example of shape coexistence, whereby at low energy near-degenerate nuclear states characterized by different shapes appear. The electromagnetic structure of even-mass $$^{182-188}$$Hg isotopes was studied using safe-energy Coulomb excitation of neutron-deficient mercury beams delivered by the REX-ISOLDE facility at CERN. The population of 0$$^{+}_{1,2}$$, 2$$^{+}_{1,2}$$, and 4$$^{+}_{1}$$ states was observed in all nuclei under study. Reduced $$E2$$ matrix elements coupling populated yrast and non-yrast states were extracted, including their relative signs. These are a sensitive probe of shape coexistence and may be used to validate nuclear models. The experimental results are discussed in terms of mixing of two different configurations and are compared with three different model calculations: the Beyond Mean Field model, the Interacting Boson Model with configuration mixing and the General Bohr Hamiltonian. Partial agreement with experiment was observed, hinting to missing ingredients in the theoretical descriptions.

論文

Identification of a 6.6$$mu$$s isomeric state in $$^{175}$$Ir

Gillespie, S. A.*; Andreyev, A. N.; Al Monthery, M.*; Barton, C. J.*; Antalic, S.*; Auranen, K.*; Badran, H.*; Cox, D.*; Cubiss, J. G.*; O'Donnell, D.*; et al.

Physical Review C, 99(6), p.064310_1 - 064310_6, 2019/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.99.064310
 被引用回数：4 パーセンタイル：27.77(Physics, Nuclear)

An experiment has been performed to study excited states in the neutron-deficient nucleus $$^{175}$$Ir via the use of the JUROGAM II high-purity germanium detector array and the RITU gas-filled separator at JYFL, Jyv$"a$skyl$"a$. By using isomer tagging, an isomeric state with a half-life of 6.58(15) $$mu$$s has been observed in $$^{175}$$Ir for the first time. It has been established that the isomer decays via a 45.2 ($$E1$$) - 26.1 ($$M1$$) keV cascade to new states below the previously reported ground state in $$^{175}$$Ir with $$I^{pi} = (5/2^{-})$$. We now reassign this $$(5/2^{-})$$ state to the isomeric state discovered in this study.

論文

Shape coexistence in $$^{178}$$Hg

M$"u$ller-Gatermann, C.*; Dewald, A.*; Fransen, C.*; Auranen, K.*; Badran, H.*; Beckers, M.*; Blazhev, A.*; Braunroth, T.*; Cullen, D. M.*; Fruet, G.*; et al.

Physical Review C, 99(5), p.054325_1 - 054325_7, 2019/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.99.054325
 被引用回数：12 パーセンタイル：70.85(Physics, Nuclear)

陽子過剰核$$^{178}$$Hgにおける変形共存を調べることを目的として、ユヴァスキュラ大学の加速器において$$^{103}$$Rh($$^{78}$$Kr, $$p2n$$)反応によって$$^{178}$$Hgを生成し、その原子核の励起状態からの脱励起の寿命を測定した。実験データを理論計算と比較した結果、$$^{178}$$Hgでは$$^{180}$$Hgに比べ、プロレート変形した状態がより高い励起状態へとシフトするとともに、変形度が増大することがわかった。

論文

Assessment of the potential for criticality in the far field of a used nuclear fuel repository

Atz, M.*; Salazar, A.*; 平野 史生; Fratoni, M.*; Ahn, J.*

Annals of Nuclear Energy, 124, p.28 - 38, 2019/02

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2018.09.028
 被引用回数：4 パーセンタイル：33.76(Nuclear Science & Technology)

使用済燃料を地層処分する場合を想定して(使用済燃料の直接処分)、処分場の周辺岩盤で燃料成分が蓄積することによって臨界が起こる可能性を評価するための解析的検討を行った。岩盤中で臨界が起こる燃料成分の量の最小値を評価するための中性子輸送モデル(地下水飽和した球形の体系を想定して解析を実施)と、燃料成分の地下水中への溶出と岩盤中での移行を評価するための物質輸送モデルによる解析結果を組み合わせて評価を行った。その結果、燃料成分が岩盤中で蓄積する条件として保守的な条件を想定する場合では、臨界が起こる量が蓄積される状況も想定されるものの、処分場での使用済燃料の配置を工夫することで、こうした状況は起こりにくくなると考えられた。

論文

Material composition effects on far-field deposition minimum critical mass

Atz, M.*; Liu, X.*; Fratoni, M.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Proceedings of 2017 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM 2017) (CD-ROM), p.608 - 614, 2017/04

After nuclear waste is buried in a repository, hydrogeological processes can dissolve, transport, separate, and rearrange radionuclides inside or outside the repository. If fissile material becomes separated from neutron absorbers and precipitates in a far-field geologic formation, a critical mass may be formed. The scope of this study is to assess the impact of the spent fuel composition and host rock type on the risk of criticality in the far field. In particular, this study performs neutronics analysis in order to determine the minimum theoretical mass of fissile material needed to achieve criticality in a water-saturated far-field deposition under conservative conditions. Understanding of the effects of composition of spent fuels and host rock types enable discussion of the likelihood of far field criticality from LWR used fuel. In addition, this work makes recommendations on repository design and LWR fuel cycle management so as to minimize the risk of far-field criticality.

論文

Effects of random geometry on post-closure repository criticality safety

Liu, X.*; Fratoni, M.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Proceedings of 2017 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM 2017) (CD-ROM), p.595 - 599, 2017/04

The present work aims to study the effect of random geometry on the long-term criticality safety. Preliminary considerations on uranium depositions in randomly fractured rocks have been obtained through an approximated analytical solution to calculate spherical fuel lumps with random locations. With stochastic and heterogeneous conditions applied, the present work examines the conservatives of the neutronic models for repository criticality safety assessment, and provides deeper understandings of the system. The major finding is that, when parameters are chosen to optimized the criticality, effective multiplication factor for systems with the random geometries can be well-bounded by the average case.

論文

Uncertainty analysis of far-field precipitation from used nuclear fuel

Salazar, A.*; Fratoni, M.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Proceedings of 2017 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM 2017) (CD-ROM), p.600 - 607, 2017/04

The safety assessment of a geological repository for used nuclear fuel must ensure that future generations are shielded from radiation from fission products, in particular those released by re-criticality events. An investigation is required to understand whether or not criticality can actually be achieved. In fulfilling this end, this study assesses the uncertainty in the composition and total mass of precipitates forming in the far-field due to variation in transport parameters. The Latin Hypercube Sampling technique is employed to generate an accurate, random distribution of variables employed in the transport model and to assess the uncertainty of attaining a critical mass. The average characteristics of the damaged fuel from the Fukushima Daiichi reactor cores is used as the reference waste form. Results are compared to the minimum critical masses of previous studies to assess the criticality safety margin.

論文

Towards saturation of the electron-capture delayed fission probability; The New isotopes $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk

Konki, J.*; Khuyagbaatar, J.*; Uusitalo, J.*; Greenlees, P. T.*; Auranen, K.*; Badran, H.*; Block, M.*; Briselet, R.*; Cox, D. M.*; Dasgupta, M.*; et al.

Physics Letters B, 764, p.265 - 270, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2016.11.038
 被引用回数：21 パーセンタイル：81.50(Astronomy & Astrophysics)

The new neutron-deficient nuclei $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk were synthesised at the gas-filled recoil separator RITU. They were identified by their radioactive decay chains starting from $$^{240}$$Es produced in the fusion-evaporation reaction $$^{209}$$Bi($$^{34}$$S,3n)$$^{240}$$Es. Half-lives of 6(2)s and 22$$^{+13}_{-6}$$s were obtained for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. Two groups of $$alpha$$ particles with energies $$E_{alpha}$$=8.19(3) MeV and 8.09(3) MeV were unambiguously assigned to $$^{240}$$Es. Electron-capture delayed fission branches with probabilities of 0.16(6) and 0.04(2) were measured for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. These new data show a continuation of the exponential increase of ECDF probabilities in more neutron-deficient isotopes.

論文

Cosmic-ray test of a time-of-flight detector for double-strangeness experiments at J-PARC

Kim, S. H.*; Hwang, S.; Ahn, J. K.*; 江川 弘行; 早川 修平; Hong, B.*; 細見 健二; 今井 憲一; Kim, M. H.*; Lee, J. Y.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 795, p.39 - 44, 2015/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.05.046
 被引用回数：4 パーセンタイル：30.26(Instruments & Instrumentation)

We have developed a time-of-flight (ToF) array consisting of 24 plastic scintillators for triggering and timing measurements in a series of planned experiments to study double-strangeness hadronic and nuclear systems at the K1.8 beamline of J-PARC. Each ToF scintillator is 180 cm long with a cross-section of 8$$times$$3 cm$$^{2}$$ and is read out by H1949-50 photomultiplier tubes at both ends. The timing and attenuation properties of the scintillators are measured using cosmic-ray muons and $$beta$$ rays from $$^{90} {rm Sr}$$. The cosmic-ray muon events are triggered by three pairs of 120-cm-long plastic scintillators, sandwiching the ToF array. The intrinsic time resolutions of the scintillators are estimated to be in the range 60-100 ps, which is adequate for reliable separation between $$pi$$ and $$K$$ at 1.2 GeV/$$c$$. The attenuation length is measured to be approximately 210 cm, which is half that for a bulk scintillator.

論文

Collectivity in the light radon nuclei measured directly via Coulomb excitation

Gaffney, L. P.*; Robinson, A. P.*; Jenkins, D. G.*; Andreyev, A. N.; Bender, M.*; Blazhev, A.*; Bree, N.*; Bruyneel, B.*; Butler, P.*; Cocolios, T. E.*; et al.

Physical Review C, 91(6), p.064313_1 - 064313_11, 2015/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.91.064313
 被引用回数：11 パーセンタイル：57.96(Physics, Nuclear)

Radioactive ion beams of $$^{202,204}$$Rn were studied by means of low-energy Coulomb excitation at REX-ISOLDE, CERN. The electric-quadrupole (E2) matrix elements connecting the first excited 2$$^+$$ to the ground state of these nuclei was extracted, which permits to determine the collectivity of these isotopes, which in both cases is deduced to be weak, as expected from the low-lying level-energy scheme. Comparisons were also made with beyond-mean-field model calculations and the magnitude of the transitional quadrupole moments are well reproduced.

論文

A Criticality safety study for the disposal of damaged fuel debris

Liu, X.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Proceedings of 2015 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM 2015) (CD-ROM), p.879 - 886, 2015/04

本研究では、東京電力福島第一原子力発電所の事故で発生した破損燃料を地層処分する場合の中性子輸送解析に焦点を当てている。破損燃料が収納された処分容器が地層中に処分された体系を想定し(球状の燃料粒子が六角格子上に配列するようにモデル化)、MCNPによる中性子輸送計算を行った。処分容器の周囲には緩衝材が設置され、系全体が地下水で飽和されているものとした。系内における中性子の減速の条件と、燃料の分布状態を4ケース想定して解析を実施したところ、以下の知見を得た。(a)実効増倍率は、中性子の減速の条件をどのように想定するかに大きく依存する。(b)炭素鋼製の処分容器は破損燃料の処分後の臨界安全性の向上に大きな役割を果たし得る。(c)破損燃料中の核分裂性物質が処分容器の外部へ放出され始めた後、ある割合の核分裂性物質が放出されたときに、系の実効増倍率が最大となる場合がある(処分直後が最も高いとは限らない)。(d)いくつかの条件を仮定すると、系の最大実効増倍率は、処分容器1体に対する破損燃料の装荷量にはほとんど影響を受けず、処分容器の寸法や組成によって影響を受ける。

論文

Conditions for criticality by uranium deposition in water-saturated geological formations

Liu, X.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(3), p.416 - 425, 2015/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.953616
 被引用回数：2 パーセンタイル：16.04(Nuclear Science & Technology)

The present study focuses on neutronic analysis to determine the criticality conditions for uranium depositions in geological formations resulting from geological disposal of damaged fuels from Fukushima Daiichi reactors. MCNP models are used to evaluate the neutron multiplication factor ($$k_{eff}$$) and critical mass for various combinations of host rock and geometries. It has been observed that the $$k_{eff}$$ of the deposition become greater with (1) smaller concentrations of neutron-absorbing materials in the host rock, (2) larger porosity of the host rock, (3) heterogeneous geometry of the deposition, and (4) greater mass of uranium in the deposition. The present study has revealed that the planar fracture geometry applied in the previous criticality safety assessment for geological disposal would not necessarily yield conservative results against the homogeneous uranium deposition.

論文

Development of a prototype GEM TPC with a gating grid for an H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; 杉村 仁志; Ahn, J. K.*; Han, Y.*; 長谷川 勝一; Hwang, S. H.*; 市川 裕大; 今井 憲一; 木内 隆太*; 小沢 恭一郎; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.65 - 81, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.06.007
 被引用回数：5 パーセンタイル：36.27(Instruments & Instrumentation)

J-PARCのHダイバリオン探索実験のためGEMとゲーティンググリッドを使用したTPC試験器を開発した。性能評価のため、実験室試験とビーム試験を、Ar-CH$$_{4}$$とAr-CF$$_{4}$$にて行った。検出効率は5$$times$$10$$^{5}$$ cps/cm$$^{2}$$までのビームレートにおいて98%、3$$times$$10$$^{6}$$ cps/cm$$^{2}$$のレートにおいて90%であった。ドリフト長5-20cmにおける水平位置分解能測定値0.19-0.49mmに基づき、本実験の磁場1Tにおける位置分解能は0.3mm以下と見積った。ゲインが1.6$$times$$10$$^{4}$$の時、イオンバックフローの割合は5%と測定され、さらにGEMの電圧調整により3%まで抑えられた。ビームレート5$$times$$10$$^{5}$$cps/cm$$^{2}$$においてゲート使用時のバックフロー2.7$$times$$10$$^{8}$$s$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$による位置歪みは$$pm$$0.2mm以下になった。一方、ゲート開の場合のバックフロー1.3$$times$$10$$^{9}$$s$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$に対応する位置歪みは$$pm$$2mmであった。本実験における位置歪みは要求値の$$pm$$1mmよりも小さい0.3$$pm$$0.2mmと評価された。本実験における荷電粒子のエネルギーロスより平均30倍高い環境下で本実験と同程度の期間、GEMを連続動作させることができた。

論文

Development of a GEM-TPC for H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04

https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/04/C04009
 被引用回数：3 パーセンタイル：14.89(Instruments & Instrumentation)

($$K^+$$,$$K^-$$)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の$$pi^{-}$$と2個の$$p$$に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH$$_4$$ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートの$$K^-$$ビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。

論文

$$K^{ast 0}Sigma^+$$ photoproduction with evidence for the Kappa Meson Exchange at SPring-8/LEPS

Hwang, S. H.*; Hicks, K.*; Ahn, J. K.*; 中野 貴志*

Few-Body Systems, 54(7-10), p.1037 - 1041, 2013/08

https://doi.org/10.1007/s00601-013-0650-0
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

Recently, LEPS collaboration reported the parity spin asymmetry for the$$gamma p rightarrow K^{ast 0}Sigma^+$$ reaction using linearly polarized photons at beam energies from 1.85 to 2.96 GeV. The parity spin asymmetry ($$P_{sigma} = 2rho^{1}_{1-1} - rho^{1}_{00}$$) was obtained, with large positive asymmetry at forward angles. This supports that natural-parity exchange is dominant at forward angles for $$K^{ast 0}Sigma^+$$ photoproduction, which is consistent with $$kappa$$ meson-exchange. The differential cross sections for the $$gamma p rightarrow K^{ast 0}Sigma^+$$ reaction are presented at forward angles averaged over all beam energies. There is good agreement with the differential cross sections from the CLAS and the CBELSA/TAPS collaborations.

論文

Double-$$Lambda$$ hypernuclei observed in a hybrid emulsion experiment

Ahn, J. K.*; 今井 憲一; 谷田 聖; KEK-PS E373 Collaboration*

Physical Review C, 88(1), p.014003_1 - 014003_10, 2013/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.88.014003
 被引用回数：94 パーセンタイル：97.18(Physics, Nuclear)

ダブルハイパー核を探索するために原子核乾板とシンチレーティングファイバー検出器からなるハイブリッド実験(KEK-E373)を行った。1000個の$$Xi^-$$ハイペロンがエマルション原子核に静止吸収された事象のなかから、NAGARA事象を含む4個のダブルハイパー核の弱いカスケード崩壊をはっきりと示す事象を発見した。NAGARA事象については二個の$$Lambda$$の束縛エネルギーの値を$$Xi^-$$質量値の最近の変化に応じて改定した。ほかの3事象についてそれぞれダブルハイパー核の可能な核種と束縛エネルギーを決定した。

論文

Repository criticality analysis for damaged fuels; Geometry effect in the modeling of uranium and plutonium deposition in geological formations

Liu, X.*; Ahn, J.*; 平野 史生

Proceedings of 14th International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWMC 2013) (CD-ROM), p.527 - 534, 2013/04

本研究では溶融燃料を地層処分した場合の臨界安全性に注目し、MCNPモデルで仮定する地層中でのウランとプルトニウムの析出物の幾何学的形状の影響について検討した。東京電力福島第一原子力発電所の炉内溶融燃料を地層処分することを想定して、多様なパラメータに対して保守的な数値解析を実施した結果、臨界状態を生起させる系の条件の組合せが存在することが観察された。また、鉄を多く含む母岩の場合は臨界の可能性が顕著に低減できることが示された。

論文

First prompt in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of a superheavy element; The $$^{256}$$Rf

Rubert, J.*; Dorvaux, O.*; Gall, B. J. P.*; Greenlees, P. T.*; Asfari, Z.*; Piot, J.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 420, p.012010_1 - 012010_10, 2013/03

https://doi.org/10.1088/1742-6596/420/1/012010
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)

初めての超重元素即発インビーム$$gamma$$線分光実験を$$^{256}$$Rfを対象に行った。MIVOC法を用いた大強度$$^{50}$$Tiビームの開発を行い、実験を成功させた。$$^{256}$$Rfの回転励起状態をスピン20 $$hbar$$まで観測し、その慣性能率を導出した。これらのデータから、陽子数104には大きな変形閉殻が存在しないことが明らかとなった。

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