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論文

Competition between allowed and first-forbidden $$beta$$ decays of $$^{208}$$At and expansion of the $$^{208}$$Po level scheme

Brunet, M.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Berry, T. A.*; Brown, B. A.*; Carroll, R. J.*; Lica, R.*; Sotty, Ch.*; Andreyev, A. N.; Borge, M. J. G.*; Cubiss, J. G.*; et al.

Physical Review C, 103(5), p.054327_1 - 054327_13, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:74.98(Physics, Nuclear)

The structure of $$^{208}$$Po populated through the EC/$$beta^{+}$$ decay of $$^{208}$$At is investigated using $$gamma$$-ray spectroscopy at the ISOLDE Decay Station. The presented level scheme contains 27 new excited states and 43 new transitions, as well as a further 50 previously observed $$gamma$$ rays which have been (re)assigned a position. Through the analysis using the shell model calculations approximately half of the $$beta$$-decay strength of $$^{208}$$At is found to proceed via allowed decay and half via first-forbidden decay. The first-forbidden transitions predominantly populate core excited states at high excitation energies, which is qualitatively understood using shell model considerations.

論文

PARaDIM; A PHITS-based Monte Carlo tool for internal dosimetry with tetrahedral mesh computational phantoms

Carter, L. M.*; Crawford, T. M.*; 佐藤 達彦; 古田 琢哉; Choi, C.*; Kim, C. H.*; Brown, J. L.*; Bolch, W. E.*; Zanzonico, P. B.*; Lewis, J. S.*

Journal of Nuclear Medicine, 60(12), p.1802 - 1811, 2019/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:78.97(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)

従来の内部被ばく研究では、CT画像などに基づき構築したボクセル人体ファントムを適用し、線量評価データを解析することが一般的であった。しかし、皮膚や膜状組織などをより精密に表現できるポリゴンメッシュ人体ファントムの開発が進められており、内部被ばく研究でもこのファントムを用いた評価が要求されている。しかし、モンテカルロ放射線輸送計算コードにこのファントムを取り込んで計算を行うことは、コードに精通していない場合は難しい現状となっている。そこで、PHITSの使い方に関する詳しい知識を持たないユーザーでも、このファントムを用いた内部被ばく線量計算が簡単にできるツールPARaDIMを開発した。このツールでは、グラフィカルインターフェースにより、使用する四面体メッシュファントムの選択や臓器毎の放射性核種の設定、そしてPHITSの実行が操作できる。このツールを用いた実行例をいくつか示し、先行研究との比較を行うことで、本ツールの有用性を確認した。

論文

A New Standard DNA Damage (SDD) data format

Schuemann, J.*; McNamara, A. L.*; Warmenhoven, J. W.*; Henthorn, N. T.*; Kirkby, K.*; Merchant, M. J.*; Ingram, S.*; Paganetti, H.*; Held, K. D.*; Ramos-Mendez, J.*; et al.

Radiation Research, 191(1), p.76 - 93, 2019/01

 被引用回数:34 パーセンタイル:97.99(Biology)

DNA損傷には様々なタイプがあり、異なった生物学的効果を引き起こす。過去数10年間、放射線照射によるDNA損傷の生成やそれらが引き起こす生物効果のシミュレーションが行われてきたが、各研究者が独自のデータフォーマットを用いて解析していたため、相互比較を行うことができなかった。そこで、本論文では、新しい標準DNA損傷データフォーマットを提案し、モデル間の相互比較を可能とする。これにより、放射線照射によるDNA損傷のメカニズム解明や放射線影響シミュレーション研究の活性化を図る。

論文

CIELO collaboration summary results; International evaluations of neutron reactions on uranium, plutonium, iron, oxygen and hydrogen

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Kahler, A. C.*; Talou, P.*; Plompen, A. J.*; Schillebeeckx, P.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 148, p.189 - 213, 2018/02

 被引用回数:49 パーセンタイル:98.76(Physics, Nuclear)

CIELO国際協力では、原子力施設の臨界性に大きな影響を与える重要核種($$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{56}$$Fe, $$^{16}$$O, $$^{1}$$H)の中性子断面積データの精度を改善し、これまで矛盾していると考えられた点を解消することを目的として研究が行われた。多くの研究機関が参加したこのパイロットプロジェクトは、IAEAの支援も受けて、OECD/NEAの評価国際協力ワーキングパーティ(WPEC)のSubgroup 40として組織された。本CIELOプロジェクトは、新たな実験研究や理論研究を行う動機付けとなり、測定データを正確に反映し臨界性の積分テストに優れた新たな一連の評価済みライブラリとして結実した。本報告書は、これまでの研究成果と、本国際協力の次の段階の計画概要をまとめたものである。

論文

The CIELO collaboration; Progress in international evaluations of neutron reactions on Oxygen, Iron, Uranium and Plutonium

Chadwick, M. B.*; Capote, R.*; Trkov, A.*; Kahler, A. C.*; Herman, M. W.*; Brown, D. A.*; Hale, G. M.*; Pigni, M.*; Dunn, M.*; Leal, L.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.02001_1 - 02001_9, 2017/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:97.85

CIELO共同研究では中性子断面積データの改善及びこれまでの評価で見られた断面積の不一致を解決することを目的として、原子力の臨界性に大きな影響を与える5核種($$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Pu)の中性子断面積を評価している。この国際パイロットプロジェクトでは、経済協力開発機構・原子力機関・核データ評価国際協力ワーキングパーティに設置されたサブグループ40の下でIAEAからのサポートを受けて、実験並びに理論的な研究を活発に実施している。これらの研究を通じて測定データを精度よく反映し、さらに臨界性に関する積分テストで良い結果を示す新しい評価済ライブラリを開発している。

論文

Implementation of tetrahedral-mesh geometry in Monte Carlo radiation transport code PHITS

古田 琢哉; 佐藤 達彦; Han, M. C.*; Yeom, Y. S.*; Kim, C. H.*; Brown, J. L.*; Bolch, W. E.*

Physics in Medicine & Biology, 62(12), p.4798 - 4810, 2017/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:58.54(Engineering, Biomedical)

モンテカルロ輸送計算コードPHITSに、ポリゴン体系の一種である四面体メッシュ体系を利用できる機能を導入した。四面体メッシュは自由な形状を記述することに優れており、曲面を含む様々な複雑な体系を記述することができる。また、形式変換をすることでCAD等のソフトウェアを利用した三次元体系の設計も可能となった。本機能の導入に際し、初期段階で四面体メッシュ体系に対する分岐マップを準備し、輸送計算の計算時間を短縮する工夫を加えた。この工夫により、同数のメッシュ数であれば、ボクセルメッシュと同程度の計算時間で、四面体メッシュ体系の輸送計算を可能にした。四面体メッシュでは、異なるサイズおよび形状の四面体を組み合わせることで、より少ないメッシュ数で人体ファントム等の複雑体系を表現できる。人体ファントムに対する線量計算では、四面体メッシュを採用することで、計算時間をボクセルメッシュの計算に比べて4倍短縮できることが分かった。

論文

A New view of the tree of life

Hug, L. A.*; Baker, B. J.*; Anantharaman, K.*; Brown, C. T.*; Probst, A. J.*; Castelle, C. J.*; Butterfield, C. N.*; Hernsdorf, A. W.*; 天野 由記; 伊勢 孝太郎; et al.

Nature Microbiology (Internet), 1(5), p.16048_1 - 16048_6, 2016/05

 被引用回数:842 パーセンタイル:99.98(Microbiology)

生命の系統樹は生物学において最も重要な中心テーマの一つである。遺伝子調査によると、莫大な数のブランチの存在が示唆されているが、フルスケールに近い系統樹でさえわかりにくいのが現状である。本研究では、これまでに報告されてきた配列情報に加えて、新たに取得した未培養生物のゲノム情報を用いて、バクテリア,アーキア,真核生物を含む系統樹を更新した。系統樹の描写は、全体的な概容とそれぞれの主要な系統における多様性のスナップショットの両方について行った。その結果、バクテリアの多様化の優勢性が示され、培養されていない生物種の重要性とともに主要な放射構造においてそれらの生物種の重要な進化が集中している現象が強調された。

論文

The CIELO Collaboration; Neutron reactions on $$^1$$H, $$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, and $$^{239}$$Pu

Chadwick, M. B.*; Dupont, E.*; Bauge, E.*; Blokhin, A.*; Bouland, O.*; Brown, D. A.*; Capote, R.*; Carlson, A. D.*; Danon, Y.*; De Saint Jean, C.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 118, p.1 - 25, 2014/04

 被引用回数:101 パーセンタイル:98.86(Physics, Nuclear)

CIELO(Collaborative International Evaluated Library Organization)は核反応データの評価作業を国際協力により実施するためのワーキンググループである。CIELOでは国際的な核データコミュニティから専門家を集め、既存の評価済ライブラリや測定データ、モデル計算の間にある矛盾を明らかにし、その原因を取り除き、より信頼性の高いデータを開発することを目的としている。最初の取り組みとして、最重要核種である$$^{1}$$H, $$^{16}$$O, $$^{56}$$Fe, $$^{235,238}$$U, $$^{239}$$Puを対象とする予定である。この論文ではこれらの最重要核種の評価済データ及び積分結果をレビューし、評価間の矛盾を調査する。また、この枠組みで実施する核データ評価に関する作業計画をまとめている。

論文

Guidelines for thermodynamic sorption modelling in the context of radioactive waste disposal

Payne, T. E.*; Brendler, V.*; Ochs, M.*; Baeyens, B.*; Brown, P. L.*; Davis, J. A.*; Ekberg, C.*; Kulik, D.*; Lutzenkirchen, J.*; Missana, T.*; et al.

Environmental Modelling & Software, 42, p.143 - 156, 2013/04

 被引用回数:40 パーセンタイル:86.62(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

熱力学的収着モデル(TSM)は、セーフティケースにおけるKd設定の科学的基盤を提供するため、また、化学環境に応じたKdの変化を評価するために利用される。TSM開発は、表面サイト,収着反応,静電補正といったモデル選定におけるさまざまな意思決定を含む。TSM開発の最良手法についてはコンセンサスには至っておらず、そのためにNEAではTSM構築の方針と過程を評価するための国際プロジェクトを進めている。本論は、放射性廃棄物処分のためのTSM開発に関して、本プロジェクトを通じて得られた多様な観点からの推奨事項を提示する。主要な推奨事項として、モデル開発の目的の定義、主要な意思決定事項の同定、実験的・理論的根拠と関連付けた意思決定、適切なレビューと繰り返しによるモデル開発、できる限り多くのデータへの適用、主要な意思決定の文書化が挙げられる。

論文

Spins and magnetic moments of $$^{49}$$K and $$^{51}$$K; Establishing the 1/2$$^+$$ and 3/2$$^+$$ level ordering beyond $$N$$ = 28

Papuga, J.*; Bissell, M. L.*; Kreim, K.*; Blaum, K.*; Brown, B. A.*; De Rydt, M.*; Garcia Ruiz, R. F.*; Heylen, H.*; Kowalska, M.*; Neugart, R.*; et al.

Physical Review Letters, 110(17), p.172503_1 - 172503_5, 2013/04

 被引用回数:25 パーセンタイル:79.35(Physics, Multidisciplinary)

CERNのISOLDEにて、中性子過剰のカリウム同位体を生成,分離し、レーザー核分光によって$$^{49}$$K及び$$^{51}$$Kの基底状態のスピン及び磁気モーメントを初めて測定した。カリウム同位体は陽子数が19であるため、低励起状態に陽子の一空孔状態が観測されると考えられ、基底状態の量子数から陽子の殻構造の情報が引き出される。これまで、中性子数28の同位体までの基底状態が測定されており、中性子数20から28まで変化させると、基底状態が3/2$$^+$$から1/2$$^+$$へと変化するという準位の逆転現象が知られていた。今回の実験で、$$^{49}$$Kの基底状態は1/2$$^+$$, $$^{51}$$Kの基底状態は3/2$$^+$$であることが確定し、陽子準位が再逆転することを観測した。この再逆転現象は、標準的なポテンシャル模型では理解されず、殻模型計算によって、有効相互作用が殻構造の変化をもたらすのに本質的であることを明らかにした。

論文

ENDF/B-VII.1 nuclear data for science and technology; Cross sections, covariances, fission product yields and decay data

Chadwick, M. B.*; Herman, M.*; Oblo$v{z}$insk$'y$, P.*; Dunn, M. E.*; Danon, Y.*; Kahler, A. C.*; Smith, D. L.*; Pritychenko, B.*; Arbanas, G.*; Arcilla, R.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 112(12), p.2887 - 2996, 2011/12

 被引用回数:1623 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

原子力科学・技術の利用分野ための評価済み核データライブラリーENDF/B-VII.1を公開した。米国核データ評価委員会が中心となって評価・整備したこの最新ライブラリーは、前バージョン(ENDF/B-VII.0)公開以後に得られた原子核理論や実験に関する知見を反映した中性子断面積,共分散,核分裂収率や崩壊データ等を格納している。ライブラリーの主な更新内容は、核種数の拡大、共分散データの拡充、R行列理論に基づく軽核の共鳴パラメータ評価、中重核やアクチノイドデータの改訂等である。核外輸送コードMCNPによるベンチマーク解析を行った結果、臨界予測性能等のパフォーマンスが向上した。

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

$$d_{5/2}$$ proton hole strength in neutron-rich $$^{43}$$P; Shell structure and nuclear shapes near $$N$$=28

Riley, L. A.*; Adrich, P.*; Baugher, T. R.*; Bazin, D.*; Brown, B. A.*; Cook, J. M.*; Cottle, P. D.*; Diget, C. A.*; Gade, A.*; Garland, D. A.*; et al.

Physical Review C, 78(1), p.011303_1 - 011303_5, 2008/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:80.03(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学超伝導サイクロトロン研究所にて、$$^{44}$$Sから1陽子ノックアウト反応の断面積を測定することにより、$$^{43}$$Pの励起状態の構造を研究した。この実験によって、$$5/2^+$$と考えられる多数の励起状態を生成し、それらの生成確率から、分光学的因子を引き出した。その結果、1009keVの励起状態への分光学的因子は特に大きな値となることがわかった。この結果を発表者らの殻模型計算と比較した結果、実験で得られた分光学的因子の分布はテンソル力による殻構造の変化及びそれによる$$^{43}$$Pの変形を示すものであることがわかった。すなわち、殻ギャップがテンソル力によって狭まることで変形しやすくなった結果、一粒子強度関数がより広い励起エネルギーに渡って分散するということを意味したものである。

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

Precision manipulation of the neutron polarisation vector

Leli$`e$vre-Berna, E.*; Brown, P. J.*; Tasset, F.*; 加倉井 和久; 武田 全康; Regnault, L.-P.*

Physica B; Condensed Matter, 397(1), p.120 - 124, 2007/07

 被引用回数:22 パーセンタイル:68.12(Physics, Condensed Matter)

先端3次元中性子偏極解析装置CRYOPADはフランスのラウエ-ランジュバン研究所(ILL)のD3中性子回折計、同じくILLにCEA-グルノーブルが設置したIN22 3軸型中性子分光器、そして原子力機構のJRR-3に設置されているTAS-1 3軸型中性子分光器で使われている。これらの分光器で得られた生データを適切に扱って中性子スピンの方向を精度よく決定するための定式化を行った。

論文

Direct evidence for the onset of intruder configurations in neutron-rich Ne isotopes

Terry, J. R.*; Basin, D.*; Brown, B. A.*; Campbell, C. M.*; Church, J. A.*; Cook, J. M.*; Davies, A. D.*; Dinca, D.-C.*; Enders, J.*; Gade, A.*; et al.

Physics Letters B, 640(3), p.86 - 90, 2006/09

 被引用回数:55 パーセンタイル:93.35(Astronomy & Astrophysics)

アメリカ・ミシガン州立大学にある超伝導サイクロトロンを用いて生成された、中性子過剰核$$^{28}$$Neの一中性子ノックアウト反応により、$$^{27}$$Neの低励起状態を探索した。その結果、885keVの765keVの二つの励起状態が見つかった。中性子数20の魔法数が良いと仮定したsd殻模型計算では、この原子核では中性子分離エネルギーまでに一つしか励起状態がないとされるため、少なくともこれらのうち一つは魔法数を規定する20の殻ギャップを超えて中性子が励起した状態と結論づけられる。原子力機構で行ったモンテカルロ殻模型計算によると、中性子数20の殻ギャップがNe同位体ではかなり縮まるため、1粒子1空孔励起した配位が主である負パリティ状態が1MeV以下の低い励起エネルギーに出現することが予言されている。この実験結果はまさにそのような状態が存在することを示したものであり、Neにおける殻ギャップについて大きな知見を与えた。

口頭

A Computational method for voxel to polygon mesh conversion of anatomic computational human phantoms

Brown, J. L.*; 古田 琢哉; Bolch, W. E.*

no journal, , 

従来の線量評価研究では、ボクセル数値人体ファントムによるモンテカルロ放射線輸送計算が採用されてきた。しかし、近年のモンテカルロコードの進展により、ボクセル形式に比べて、個々の臓器や体表面等をより精緻に表現することができるポリゴンメッシュ数値人体ファントムの適用が可能になった。ボクセルファントムはCTやMRIの画像を基に多数作られてきたが、これらを活用するためにメッシュファントムに変換し、さらにメッシュ形式のモデルへ変換する技術の開発が望まれている。そこで、ボクセル数値人体ファントムに対して、臓器等の領域境界を判定し、正確なポリゴンメッシュへと変換するアルゴリズムを開発した。この変換で得られたポリゴン数値人体ファントムはモンテカルロ輸送計算で使用できるとともに、CADソフトを使った体系の可視化も可能である。

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