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論文

Development of neutron resonance densitometry at the GELINA TOF facility

Schillebeeckx, P.*; Abousahl, S.*; Becker, B.*; Borella, A.*; Emiliani, F.*; 原田 秀郎; Kauwenberghs, K.*; 北谷 文人; 小泉 光生; Kopecky, S.*; et al.

ESARDA Bulletin, (50), p.9 - 17, 2013/12

Neutrons can be used as a tool to study properties of materials and objects. An evolving activity in this field concerns the existence of resonances in neutron induced reaction cross sections. These resonance structures are the basis of two analytical methods which have been developed at the EC-JRC-IRMM Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA) and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA). They have been applied to determine the elemental composition of archaeological objects and to characterize nuclear reference materials. A combination of NRTA and NRCA together with Prompt Gamma Neutron Analysis, referred to as Neutron Resonance Densitometry (NRD), is being studied as a non-destructive method to characterize particle-like debris of melted fuel that is formed in severe nuclear accidents such as the one which occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants. This study is part of a collaboration between JAEA and EC-JRC-IRMM. In this contribution the basic principles of NRTA and NRCA are explained based on the experience in the use of these methods at the time-of-flight facility GELINA of the EC-JRC-IRMM. Specific problems related to the analysis of samples resulting from melted fuel are discussed. The programme to study and solve these problems is described and results of a first measurement campaign at GELINA are given.

論文

Contribution of the JRC to the development of neutron resonance densitometry to characterize melted fuel from severe accidents

Schillebeeckx, P.*; Becker, B.*; Emiliani, F.*; Kopecky, S.*; Kauwenberghs, K.*; Moens, A.*; Mondelaers, W.*; Sibbens, G.*; 原田 秀郎; 北谷 文人; et al.

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 7 Pages, 2013/07

JAEA and EC-JRC started a collaboration to study Neutron Resonance Densitometry (NRD) as a method for the characterization of melted fuel formed in nuclear accidents. NRD is based on a combination of Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) and Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA). In this presentation, the contribution of the EC-JRC-IRMM to the project is discussed. Within the project the GELINA facility will be used to validate the method and perform tests on calibration and test samples. In a first exercise the test samples will not contain actinides, however, they will contain nuclides having similar characteristics as the melted fuel for NRCA and NRTA. These samples will be produced and characterized at dedicated laboratories of our institute. To study the impact of the sample characteristics, in particular the particle size distribution of powder samples, various analytic models are compared. In addition stochastic simulations are used to select a specific model and to estimate the uncertainties introduced by the model. The stochastic model is also used to verify bias effects due to sample properties. The results of the simulations are verified by measurements at GELINA. In addition, the data reduction and analysis procedures will be adapted such that they can be used for in-field application of NRD. The changes required for NRD applications are discussed.

論文

Contribution of the JRC to the development of neutron resonance densitometry to characterize melted fuel from severe accidents

Schillebeeckx, P.*; Becker, B.*; Emiliani, F.*; Kopecky, S.*; Kauwenberghs, K.*; Moens, A.*; Mondelaers, W.*; Sibbens, G.*; 原田 秀郎; 北谷 文人; et al.

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 7 Pages, 2013/07

Neutron resonance densitometry (NRD) is proposed as a non-destructive method to characterize particle like debris originating from severe nuclear accidents such as the one occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants. The method strongly relies on the use of Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) to quantify the amount of special nuclear materials present in the debris. In this contribution the basic principles of NRTA are explained based on measurements performed at the time-of-flight facility GELINA installed at the EC-JRC-IRMM. In addition, the main systematic effects affecting the accuracy of the results are discussed, with a special emphasis on the variety in shape and size of the particle like debris samples. To verify the impact of the particle size distribution various analytical models have been compared and validated by results of both stochastic numerical calculations and NRTA experiments at GELINA. Results of a preliminary analysis of the experimental data are presented.

論文

Development of neutron resonance densitometry at the GELINA TOF facility

Schillebeeckx, P.*; Abousahl, S.*; Becker, B.*; Borella, A.*; Emiliani, F.*; 原田 秀郎; Kauwenberghs, K.*; 北谷 文人; 小泉 光生; Kopecky, S.*; et al.

Proceedings of 35th ESARDA Annual Meeting (Internet), 11 Pages, 2013/05

Neutron Resonance Capture Analysis (NRCA) and Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) have been applied to determine the elemental composition of archaeological objects and to characterize nuclear reference materials. A combination of NRTA and NRCA, referred to as Neutron Resonance Densitometry (NRD), is being studied as a non-destructive method to characterize particle-like debris of melted fuel that is formed in severe nuclear accidents such as the one which occurred at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants. This study is part of a collaboration between JAEA and EC-JRC-IRMM. In this contribution the basic principles of NRTA and NRCA are explained based on the experience in the use of these methods at the time-of-flight facility GELINA of the EC-JRC-IRMM. Specific problems related to the analysis of samples resulting from melted fuel are discussed. The programme to study and solve these problems is described and results of a first measurement campaign at GELINA are given.

論文

Isomeric states observed in heavy neutron-rich nuclei populated in the fragmentation of a $$^{208}$$Pb beam

Steer, S. J.*; Podoly$'a$k, Z.*; Pietri, S.*; G$'o$rska, M.*; Grawe, H.*; Maier, K.*; Regan, P. H.*; Rudolph, D.*; Garnsworthy, A. B.*; Hoischen, R.*; et al.

Physical Review C, 84(4), p.044313_1 - 044313_22, 2011/10

 被引用回数:54 パーセンタイル:94.23(Physics, Nuclear)

核子あたり1GeVの$$_{82}^{208}$$Pbを用いて核破砕反応により中性子過剰重原子核を生成した。反跳質量分析法により破砕核を分離し、核種を同定した。核異性体から放出される遅延$$gamma$$線の測定により、49核異性体の検出に成功した。殻模型やBCS計算を用いて、これらの核異性体の準位構造を明らかにした。

論文

Weakly deformed oblate structures in $$^{198}_{76}$$Os$$_{122}$$

Podoly$'a$k, Zs.*; Steer, S. J.*; Pietri, S.*; Xu, F. R.*; Liu, H. J.*; Regan, P. H.*; Rudolph, D.*; Garnsworthy, A. B.*; Hoischen, R.*; G$'o$rska, M.*; et al.

Physical Review C, 79(3), p.031305_1 - 031305_4, 2009/03

 被引用回数:31 パーセンタイル:84.62(Physics, Nuclear)

核子あたり1GeVのエネルギーを持つ$$^{208}$$Pbビームによる核破砕反応により、中性子過剰核$$_{76}^{198}$$Os$$_{122}$$を生成した。核異性体から放出される$$gamma$$線の観測を行い、基底状態回転準位がオブレート変形状態であることがわかった。また、オスミウム同位体の変形構造は、急激なプロレート変形からオブレート変形への変化によって特徴付けられ、このことは、白金同位体で知られているゆっくりとした変化とは対照的であることを明らかにした。

論文

Neutron-proton pairing competition in $$N=Z$$ nuclei; Metastable state decays in the proton dripline nuclei $$^{82}_{41}$$Nb and $$^{86}_{43}$$Tc

Garnsworthy, A. B.*; Regan, P. H.*; C$'a$ceres, L.*; Pietri, S.*; Sun, Y.*; Rudolph, D.*; G$'o$rska, M.*; Podoly$'a$k, Z.*; Steer, S. J.*; Hoischen, R.*; et al.

Physics Letters B, 660(4), p.326 - 330, 2008/02

 被引用回数:23 パーセンタイル:79.13(Astronomy & Astrophysics)

$$^{107}$$Agビームの破砕反応におけるアイソマー崩壊の$$gamma$$線測定により、中性子数と陽子数が同じ$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核の低励起状態の核構造を明らかにした。$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核は、これまでに内部崩壊が観測された最も重い$$N=Z$$の奇々核である。$$^{82}_{41}$$Nbと$$^{86}_{43}$$Tc原子核の準位様式は、2重閉殻核$$^{56}_{28}$$Niと$$^{100}_{50}$$Sn核の間にあるN=Z核の原子核形を明らかにし、$$T_z=0$$を持つ奇々核の$$T=1$$状態がエネルギー的に優位であることを支持する。射影殻模型との比較により、$$^{82}$$Nbの崩壊は、荷電スピンが変化することによる$$K$$アイソマーとして解釈される。

論文

Isomeric decay studies around $$^{204}$$Pt and $$^{148}$$Tb

Podoly$'a$k, Zs.*; Steer, S. J.*; Pietri, S.*; Werner-Malento, E.*; Regan, P. H.*; Rudolph, D.*; Garnsworthy, A. B.*; Hoischen, R.*; G$'o$rska, M.*; Gerl, J.*; et al.

European Physical Journal; Special Topics, 150(1), p.165 - 168, 2007/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:55.18(Physics, Multidisciplinary)

$$^{208}$$Pbの核破砕反応を用いて多数の特殊な原子核を生成した。アイソマー崩壊の後に遅延$$gamma$$線を測定し、励起状態の核構造研究を行った。その結果、中性子数126を持つ中性子過剰核$$^{204}$$Ptの励起状態について初めての実験的な情報を得ることができた。また、既に報告されている$$^{148}$$Tb and $$^{147}$$Gdの$$I=27hbar$$ and $$I=(49/2)hbar$$アイソマーからの崩壊$$gamma$$線を観測した。これらのアイソマーは、核破砕反応で生成した最も高いdiscreteな励起状態であり、本手法を用いることにより、高スピン核構造研究の新たな展開が可能になると考えられる。

論文

Recent results in fragmentation isomer spectroscopy with rising

Pietri, S.*; Regan, P. H.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Rudolph, D.*; Steer, S. J.*; Garnsworthy, A. B.*; Werner-Malento, E.*; Hoischen, R.*; G$'o$rska, M.*; Gerl, J.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 261(1-2), p.1079 - 1083, 2007/08

 被引用回数:89 パーセンタイル:98.67(Instruments & Instrumentation)

ドイツGSIにおけるRISING実験の最初の結果について報告する。本実験では、核子あたり1GeVの高エネルギーイオンによる核破砕反応を用いてベータ安定線から遠く離れた不安定核を生成する。105台の独立な結晶から成るRising静止ビームの$$gamma$$線分光器を用いて、ナノ秒からミリ秒の半減期を持つアイソマーからの崩壊$$gamma$$線の測定を行う。本稿では、Rising実験の目的、測定器、最初の実験結果、及び将来計画について紹介する。

論文

Isomer spectroscopy using relativistic projectile fragmentation at the N=Z line for A$$sim$$80$$rightarrow$$90

Regan, P. H.*; Garnsworthy, A. B.*; Pietri, S.*; Caceres, L.*; G$'o$rska, M.*; Rudolph, D.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Steer, S. J.*; Hoischen, R.*; Gerl, J.*; et al.

Nuclear Physics A, 787(1), p.491c - 498c, 2007/05

 被引用回数:42 パーセンタイル:91.45(Physics, Nuclear)

$$^{208}$$Pbの核破砕反応を用いてN$$approx$$126を持つ中性子過剰核を生成した。反跳質量分析器を用いて生成核種の分離を行い、アイソマーからの崩壊$$gamma$$線をゲルマニウム検出器により測定した。その結果、N=126閉殻核である中性子過剰核$$^{204}$$Ptの励起状態に関する核構造情報を得た。実験結果とシェルモデル計算の結果について報告する。

論文

The $$T=2$$ mirrors $$^{36}$$Ca and $$^{36}$$S; A Test for isospin symmetry of shell gaps at the driplines

Doornenbal, P.*; Reiter, P.*; Grawe, H.*; 大塚 孝治*; Al-Khatib, A.*; Banu, A.*; Beck, T.*; Becker, F.*; Bednarczyk, P.*; Benzoni, G.*; et al.

Physics Letters B, 647(4), p.237 - 242, 2007/04

 被引用回数:30 パーセンタイル:86.34(Astronomy & Astrophysics)

ドイツ重イオン研究所(GSI)で$$^{36}$$Caの第一励起状態$$2^+$$からの脱励起$$gamma$$線を初めて測定した。その励起エネルギーは、3015(16)keVであることがわかり、鏡像核である$$^{36}$$Sの励起エネルギーよりも276keVも低いことがわかった。殻模型により理論的にこれら両者の構造を調べたところ、$$sd$$殻を仮定した模型空間でよく説明されることがわかった。この鏡像核の大きなエネルギーのずれは、クーロン力によるトーマスエルマン効果であると考えられ、それを現象論的に取り入れた殻模型計算によりこの領域のミラー核のエネルギーシフトがよく説明されることがわかった。

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