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論文

Stability and synthesis of superheavy elements; Fighting the battle against fission - Example of $$^{254}$$No

Lopez-Martens, A.*; Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 131, p.03001_1 - 03001_6, 2016/12

https://doi.org/10.1051/epjconf/201613103001
 被引用回数：1 パーセンタイル：41.81(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子番号が100を超える原子核の核分裂障壁の高さとその角運動量依存性を初めて測定した。核分裂による崩壊が優勢となり始める励起エネルギーを決定できる初期分布法という方法を$$^{254}$$Noの測定に適用した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁はスピンゼロにおいて6.6MeVと決定された。このことは、$$^{254}$$Noが原子核の殻効果によって強く安定化されていることを示している。

論文

Population and decay of a $$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$ two-quasineutron isomer in $$^{244}$$Pu

Hota, S.*; Tandel, S.*; Chowdhury, P.*; Ahmad, I.*; Carpenter, M. P.*; Chiara, C. J.*; Greene, J. P.*; Hoffman, C. R.*; Jackson, E. G.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 94(2), p.021303_1 - 021303_5, 2016/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.021303
 被引用回数：9 パーセンタイル：53.99(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Puにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$アイソマーからの崩壊と集団的バンド構造が$$^{47}$$Tiと$$^{208}$$Pbのビームによる深部非弾性散乱実験によって調べられた。バンド内の正確な$$M1/E2$$分岐比の測定によって、偶$$Z$$, $$N$$=150アイソトーンにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$二準中性子アイソマーが9/2$$^-$$[734]$$_{nu}$$$$otimes$$7/2$$^+$$[624]$$_{nu}$$の配位であることを確かめた。$$N$$=152における変形シェルギャップ近傍のこれらのアイソマーは、超重核の一粒子エネルギーの理論的な予言において重要なベンチマークとなる。

論文

Corrosion of structural materials and electrochemistry in high-temperature water; Relationships among water chemistry, corrosion, oxide film and electrochemical corrosion potential

内田 俊介; 塙 悟史; Kysela, J.*; Lister, D. H.*

PowerPlant Chemistry, 18(1), p.6 - 17, 2016/01

原子力発電所の信頼性維持のため、各プラントにはそのシステム,材料,運転履歴に基づくプラント固有の最適水化学制御が必要とされる。電気化学は腐食に係る問題の重要課題の一つである。FAC, IGSCC, PWSCCなど、腐食に係る問題は、ECP,導電率, pHなど電気化学指標に基づいて理解される。ECP,金属表面状態,浸漬時間,その他の環境条件の相関に基づき、電気化学と酸化被膜成長モデルを連成したECPと鋼の腐食速度を評価するためのモデルを開発した。連成モデルに関して得られた結論は以下の通りである。(1)FACによる減肉速度に及ぼす水化学の改善と編流による質量移行係数の影響は本モデルにより適切に評価することができた。(2)ECPに及ぼすH$$_{2}$$O$$_{2}$$, O$$_{2}$$の影響は本モデルで評価でき、浸漬時間の影響は酸化被膜の成長による結果として適切に説明できた。(3)中性子照射によるECPの低下は酸化膜の照射誘起拡散により説明できた。

論文

Fission barrier of superheavy nuclei and persistence of shell effects at high spin; Cases of $$^{254}$$No and $$^{220}$$Th

Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Lopez-Martens, A.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review Letters, 113(26), p.262505_1 - 262505_6, 2014/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.262505
 被引用回数：34 パーセンタイル：81.70(Physics, Multidisciplinary)

殻効果によって安定に存在する超重核である$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを実験的に決定した。核反応で生成した$$^{254}$$Noからの脱励起$$gamma$$線の本数と全エネルギーを測定することで$$gamma$$崩壊の開始点の励起エネルギーとスピン値を導出し、その分布から核分裂障壁の高さをスピンの関数として19$$hbar$$まで決定した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さは、スピン15$$hbar$$において6.0MeV、スピン0$$hbar$$における外挿値として6.6MeVと決定された。この結果は、殻効果が、このような重い原子核の核分裂障壁を高くしていることを明確に示し、またその高さが高スピン状態まで保持されていることを証明するものである。

論文

Exploring the stability of super heavy elements; First measurement of the fission barrier of $$^{254}$$No

Henning, G.*; Lopez-Martens, A.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 66, p.02046_1 - 02046_8, 2014/03

https://doi.org/10.1051/epjconf/20146602046
 被引用回数：3 パーセンタイル：68.16(Physics, Nuclear)

初期状態分布法により$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを決定した。初期状態分布とは、核融合-粒子蒸発反応によって励起された原子核が$$gamma$$線放出による脱励起を開始する励起エネルギーとスピンの状態を二次元で表示したものであり、$$gamma$$線多重度と全$$gamma$$線エネルギーの測定から求めることができる。本論文では、初期状態分布法の詳細を詳しく記述し、$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを初めて決定した実験結果について報告する。なお、$$^{254}$$Noは核分裂障壁が測定された最も重い原子核である。

論文

Evidence for rigid triaxial deformation at low energy in $$^{76}$$Ge

藤 暢輔; Chiara, C. J.*; McCutchan, E. A.*; Walters, W. B.*; Janssens, R. V. F.*; Carpenter, M. P.*; Zhu, S.*; Broda, R.*; Fornal, B.*; Kay, B. P.*; et al.

Physical Review C, 87(4), p.041304_1 - 041304_5, 2013/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.041304
 被引用回数：93 パーセンタイル：97.15(Physics, Nuclear)

530MeVの$$^{76}$$Geビームと$$^{238}$$Uターゲットによる深部非弾性散乱実験を行い、$$^{76}$$Geの励起準位をアルゴンヌ国立研究所に設置されている$$gamma$$スフィアによって調べた。その結果、$$gamma$$バンドをこれまで知られていた$$4^+$$(2022keV)から$$9^+$$ (4547keV)まで大幅に拡張するとともに、新たなバンドも同定した。$$gamma$$バンドの準位間隔のパターンは近傍の原子核と逆フェイズを示していた。集団模型と殻模型による理論計算と実験で得られた準位間隔パターンや換算遷移確率の比などを比較することにより、$$^{76}$$Geが低励起準位において3軸非対称変形を持つ可能性を示唆した。

論文

Actuator and diagnostic requirements of the ITER plasma control system

Snipes, J. A.*; Beltran, D.*; Casper, T.*; Gribov, Y.*; 諫山 明彦; Lister, J.*; Simrock, S.*; Vayakis, G.*; Winter, A.*; Yang, Y.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 87(12), p.1900 - 1906, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.04.002
 被引用回数：28 パーセンタイル：86.56(Nuclear Science & Technology)

ITERにおけるプラズマ制御システムでは約50の計測システムと約20のアクチュエータが装備される。アクチュエータとしては、磁気コイル,加熱/電流駆動装置,ガス/ペレット入射装置,真空排気装置などからなる。計測システムの制御仕様は、機器保護,基本制御,先進制御,物理研究の4つのカテゴリーに分けて規定されている。本発表では、筆頭著者らにより検討が進められているITERプラズマ制御システムの概要を述べるとともに、典型的な不安定性・摂動である垂直位置不安定性,鋸歯状振動,新古典テアリングモード,周辺局在モード,誤差磁場,抵抗性壁モード,アルヴェン固有モード,ディスラプションの制御に必要な計測システムの性能及び現在の制御システムとの整合性について報告する。

論文

High-spin spectrum of $$^{24}$$Mg studied through multiple angular correlations

Diffenderfer, E. S.*; Baby, L. T.*; Santiago-Gonzalez, D.*; Ahsan, N.*; Rojas, A.*; Volya, A.*; Wiedenh$"o$ver, I.*; Wuosmaa, A. H.*; Carpenter, M. P.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 85(3), p.034311_1 - 034311_17, 2012/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.85.034311
 被引用回数：7 パーセンタイル：39.81(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所のATLASにて$$^{12}$$C($$^{16}$$O, $$alpha$$)$$^{24}$$Mg反応実験を行い、生成された$$^{24}$$Mgの高スピン状態を観測した。$$alpha$$粒子と$$gamma$$線の角相関を測定することによって、励起状態のスピンを決定した。その結果、$$12^+$$までの数多くの状態を観測した。実験結果を、原子力機構で行った殻模型計算と比較した。その結果、$$pf$$殻を入れたことにより、負パリティ状態も含めて実験のスペクトルをよく説明することに成功した。また、理論計算との比較から、一部の正パリティ状態は、$$sd$$殻から$$pf$$殻へ中性子が2個励起したいわゆる侵入者状態であることを提案した。

論文

Search for a 2-quasiparticle high-$$K$$ isomer in $$^{256}$$Rf

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Greene, J.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064311_1 - 064311_7, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064311
 被引用回数：35 パーセンタイル：85.36(Physics, Nuclear)

104番元素$$^{256}$$Rfの励起状態に半減期17$$mu$$秒の核異性体があることを実験的に明らかにした。実験はアルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて行い、検出器に打ち込まれた$$^{256}$$Rfと同時計数する内部転換電子を測定することで同定した。核異性体の生成率から、この核異性体は中性子数152の原子核で通常観測される2準粒子状態の$$K$$核異性体ではなく、4準粒子状態の$$K$$核異性体であると考えられる。2準粒子状態の核異性体が観測されなかった理由は、その核異性体が核分裂によって崩壊し、その半減期が$$^{256}$$Rfの基底状態の半減期に近いと考えれば説明できる。あるいは、原子核の4重極変形度が104番元素から突然小さくなり、2準粒子状態の核異性体がまったく存在しない、という可能性も考えられる。

論文

Cross-shell excitations near the "island of inversion"; Structure of $$^{30}$$Mg

Daecon, A. N.*; Smith, J. F.*; Freeman, S. J.*; Janssens, R. V. F.*; Carpenter, M. P.*; Hadinia, B.*; Hoffman, C. R.*; Kay, B. P.*; Lauritsen, T.*; Lister, C. J.*; et al.

Physical Review C, 82(3), p.034305_1 - 034305_7, 2010/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.82.034305
 被引用回数：24 パーセンタイル：76.98(Physics, Nuclear)

$$^{30}$$Mgは、中性子数20の魔法数が消滅する「逆転の島」と呼ばれている領域の境界にあたり、その詳しい核構造は興味が持たれている。この研究では、アルゴンヌ国立研究所において$$^{30}$$Mgの励起状態を$$^{14}$$C($$^{18}$$O,2$$p$$)反応にて生成し、そこからの脱励起$$gamma$$線を観測することによってエネルギー準位を構築した。その結果、励起エネルギー2-4MeV領域に魔法数消滅が起きないことを前提とした理論計算では得られない状態が複数観測された。モンテカルロ殻模型による大規模計算と比較したところ、これらの状態は、2個の中性子が中性子数20の殻ギャップを超えて励起した状態と対応させることができた。すなわち、$$^{30}$$Mgではかなり低い励起エネルギーに殻ギャップを超えた励起状態が存在することが明らかとなり、「逆転の島」の境界に属することがはっきりした。

論文

Bridging the nuclear structure gap between stable and super heavy nuclei

Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; et al.

Nuclear Physics A, 834(1-4), p.357c - 361c, 2010/03

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2010.01.039
 被引用回数：8 パーセンタイル：50.28(Physics, Nuclear)

陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは$$^{252}$$No及び$$^{254}$$Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また$$^{257}$$Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。

論文

Spectroscopy of $$^{257}$$Rf

Qian, J.*; Heinz, A.*; Khoo, T. L.*; Janssens, R. V. F.*; Peterson, D.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review C, 79(6), p.064319_1 - 064319_13, 2009/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.79.064319
 被引用回数：35 パーセンタイル：85.45(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$線,$$gamma$$線,内部転換電子測定実験を行った。$$^{257}$$Rfの励起状態に、高いK量子数を持った3準粒子状態と解釈される半減期160$$mu$$秒の新核異性体を発見した。また、$$alpha$$崩壊の抑止係数より、$$^{257}$$Rfの娘核である$$^{253}$$Noの1準粒子状態の中性子軌道配位を同定した。中性子数151核の1/2$$^{+}$$[620]準位の励起エネルギーの系統性より、中性子数152の変形閉殻の大きさが、原子番号が増えるにつれて大きくなることを明らかにした。

論文

Plasma control systems relevant to ITER and fusion power plants

栗原 研一; Lister, J. B.*; Humphreys, D. A.*; Ferron, J. R.*; Treutterer, W.*; Sartori, F.*; Felton, R.*; Br$'e$mond, S.*; Moreau, P.*; JET-EFDA Contributors*

Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.959 - 970, 2008/12

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2008.06.027
 被引用回数：28 パーセンタイル：83.94(Nuclear Science & Technology)

ITER建設が開始され将来の核融合発電炉に向けて一歩前進した現在、既存の大型中型トカマク装置は、残された重大な課題である「高性能プラズマ(高圧力,高自発電流割合)の生成と定常維持及び不安定性の完全回避」の方策を見いだすことが求められている。さらにその方策をITERにおける燃焼プラズマ実験で検証されることが必要である。これらの課題が発電炉への主たる障害であることはいわば共通認識であるので、ITERにおけるプラズマ制御システムは、既存のトカマク実験で得られた経験を外挿できる機能と、将来の新たな知見に柔軟に適応できる構造(制御システムの進化)という重要な2面を合わせ持たなければならない。このような趣旨から、まず現在稼働している装置におけるプラズマ制御システムの特徴や機能をソフト/ハード両面からレビューする。次にITERのCODAC設計から要求事項をサーベイする。さらに、プラズマ制御システムにおける柔軟構造の意味を、将来の要求を想定しながら議論する。最後に、将来のプラズマ制御システム像を描き出す。

論文

$$K^{pi}=8^{-}$$ isomers and $$K^{pi}=2^{-}$$ octupole vibrations in $$N=150$$ shell-stabilized isotones

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Tandel, S. K.*; Kondev, F. G.*; 中務 孝*; Seweryniak, D.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review C, 78(3), p.034308_1 - 034308_6, 2008/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.034308
 被引用回数：53 パーセンタイル：91.06(Physics, Nuclear)

$$^{246}$$Cm及び$$^{252}$$Noの励起準位に、量子数$$K^{pi}=8^{-}$$を持ち、$$K^{pi}=2^{-}$$の八重極振動回転バンドを経由して崩壊する核異性体を発見した。これらの中性子数$$N=150$$核における$$K^{pi}=8^{-}$$及び2$$^{-}$$準位は、原子番号$$Z=94$$$$sim$$102の範囲においてほぼ一定の励起エネルギーを持つことから、中性子の励起に起因する準位と考えられる。ただし$$^{246}$$Cmの2$$^{-}$$準位だけは例外的に低い励起エネルギーを持ち、中性子の励起に加えて陽子の配位の影響を受けていると考えられる。

論文

Progress in the ITER physics basis, 8; Plasma operation and control

Gribov, Y.*; Humphreys, D. A.*; 梶原 健*; Lazarus, E. A.*; Lister, J. B.*; 小関 隆久; Portone, A.*; 嶋田 道也*; Sips, A. C. C.*; Wesley, J. C.*

Nuclear Fusion, 47(6), p.S385 - S403, 2007/06

https://doi.org/10.1088/0029-5515/47/6/S08
 被引用回数：146 パーセンタイル：97.48(Physics, Fluids & Plasmas)

本稿は、国際熱核融合炉(ITER)の物理基盤に関し、プラズマ運転と制御に関する最近7年間(1999年に発刊されたITER Physics Basis後)の世界の研究の進展をまとめたものである。プラズマ制御のうち、プラズマの初期化とプラズマ基本制御についてまとめた。DIII-DやJT-60におけるプラズマ初期化実験や理論研究に基づき、ITERでは、2MWのECRF加熱によって0.3V/mの低いトロイダル電場で初期プラズマを生成できることを示した。プラズマ電流,位置,形状の磁場制御及びプラズマの巨視的値や分布のプラズマ性能制御の基本制御について進展をまとめた。

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