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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

Deuteron nuclear data for the design of accelerator-based neutron sources: Measurement, model analysis, evaluation, and application

渡辺 幸信*; 金 政浩*; 荒木 祥平*; 中山 梓介; 岩本 修

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03006_1 - 03006_6, 2017/09

 パーセンタイル:100

$$(d,xn)$$中性子源の設計のためには、重陽子入射反応に対する広範な核データが必要である。このため、我々はこれまでに、測定・理論モデルコード開発・断面積評価・医療用放射性同位体製造への応用、からなる重陽子核データに関する研究プロジェクトを立ち上げてきた。本プロジェクトの目標は重陽子ビームを用いた加速器中性子源の設計に必要となる200MeVまでの重陽子核データライブラリを開発することである。このプロジェクトの現状について報告する。

論文

Neutron production in deuteron-induced reactions on Li, Be, and C at an incident energy of 102 MeV

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11027_1 - 11027_4, 2017/09

 パーセンタイル:100

近年、核融合マテリアルの損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、100MeVの重陽子入射によるリチウム、ベリリウム及び炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、0$$^{circ}$$から25$$^{circ}$$の間の6角度とし、飛行時間法により中性子エネルギーを導出した。中性子検出器に、大きさの異なる3台の液体有機シンチレータNE213(直径及び厚さが2インチ, 5インチ, 10インチ)を用い、中性子の飛行距離をそれぞれ7, 24, 74mとした。中性子検出効率は、SCINFUL-QMDコードの計算により導出した。実験結果から、中性子エネルギー強度分布は、重陽子入射エネルギーの半分のエネルギーにおいて、重陽子ブレークアップ過程に起因するなだらかなピーク構造を持つことがわかった。また、PHITSによる計算値は、理論モデルの不備から実験値をよく再現しないことがわかった。

論文

Systematic measurement of double-differential neutron production cross sections for deuteron-induced reactions at an incident energy of 102 MeV

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 842, p.62 - 70, 2017/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:18.09(Instruments & Instrumentation)

近年、核融合材料の損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、102MeVの重陽子入射によるリチウム,ベリリウム,炭素,アルミニウム,銅及びニオブの中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、ビーム軸に対して0$$^{circ}$$から25$$^{circ}$$の間の6角度とした。全ての実験値を評価済み核データファイルTENDL-2015の値及びPHITSコードによる計算値と比較した結果、TENDL-2015の値は全てのケースにおいて実験値を約1桁程過小評価するが、PHITSは重陽子ブレークアップ過程に起因する中性子生成断面積のピーク構造を除いて、実験値をよく再現することがわかった。

論文

Measurement of double differential (d,xn) cross sections for carbon at an incident energy of 100 MeV

荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.

JAEA-Conf 2016-004, p.159 - 164, 2016/09

重陽子入射核反応によるリチウム,ベリリウム,炭素等からの中性子生成データが、国際核融合材料照射施設(IFMIF)、ホウ素中性子補足療法のための施設等のターゲット設計において求められているが、広い入射エネルギー範囲において実験データがほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の中性子飛行時間(TOF)コースにおいて、100MeV以上の重陽子入射によるリチウム, ベリリウム, 炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)を系統的に測定することを目的とした実験を進め、今回はターゲットとして炭素を用いた。中性子検出器には、直径及び厚さが5.08cm, 12.7cm及び25.4cmの液体有機シンチレータNE213を用い、それぞれ、ターゲットから7m, 24m及び74mのところに設置した。測定角度は0$$^{circ}$$から25$$^{circ}$$の間の6角度とし、中性子検出効率はSCINFUL-QMDコードを用いた計算から導出した。炭素に対する実験結果とPHITSコードによる計算値との比較から、重陽子入射核反応に対するモデルの不備のため、PHITSは実験値をよく再現しないことがわかった。

論文

Characterization of high-energy quasi-monoenergetic neutron energy spectra and ambient dose equivalents of 80-389 MeV $$^{7}$$Li(p,n) reactions using a time-of-flight method

岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 大樹; 荒木 祥平*; 八島 浩*; 佐藤 達彦; 増田 明彦*; 松本 哲郎*; 中尾 徳晶*; 嶋 達志*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 804, p.50 - 58, 2015/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Instruments & Instrumentation)

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、80, 100及び296MeVの陽子に対する準単色中性子のエネルギースペクトルを飛行時間法により測定した。中性子スペクトルは準単色中性子ピーク部と連続部からなり、ピーク収量は陽子エネルギー80$$sim$$389MeVにおいて、0.9$$sim$$1.1$$times$$10$$^{10}$$(個/sr/$$mu$$C)の範囲であり、全体の収量に対するピーク収量の比は、0.38$$sim$$0.48であった。この準単色中性子場を用いて、ビーム軸上(0度)に設置した中性子モニターのピーク部に対する周辺線量当量(応答)を測定するため、全体の応答から、0度と25度のスペクトルの連続部の応答が等しくなる定数kを決定し、この定数で規格化された25度に設置した連続部からなる中性子モニターの応答を差し引く手法を提案した。定数kは、陽子エネルギー80$$sim$$389MeVの範囲において、0.74$$sim$$1.02であった。以上により、これまでの実験の成果と合わせて、RCNPで80$$sim$$389MeVの陽子を$$^{7}$$Liターゲットに入射させて生成する準単色中性子場の特性を示すデータを得ることができた。

論文

Development of a calculation code system for evaluation of deuteron nuclear data

中山 梓介*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

Energy Procedia, 71, p.219 - 227, 2015/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:0.42

中性子核データ評価用計算コードシステムを拡張し、ゼロレンジDWBAを用いて残留原子核の束縛状態へのストリッピング反応を適切に計算できるようにした。このコードシステムを$$^{27}$$Alに対し入射エネルギー100MeVまでの陽子誘起反応に適用した。DWBA解析の結果、得られた分光学的因子がエネルギー依存性を持つことが分かった。また、本コードを用いた計算は25.5, 56, 100MeVの(d,xp)反応二重微分断面積の測定データ及びしきいエネルギーから20MeVまでの入射エネルギーでの$$^{28}$$Al生成断面積を再現した。

論文

Cross section calculations of deuteron-induced reactions using the extended CCONE code

中山 梓介*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

Nuclear Data Sheets, 118, p.305 - 307, 2014/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:28.23(Physics, Nuclear)

CCONEコードを拡張し、重陽子入射反応断面積の計算を可能にした。拡張CCONEコードでは連続・離散チャンネル結合理論(CDCC)及びGlauberモデルを用いて、連続状態への弾性散乱ブレークアップ及びストリッピング反応をそれぞれ計算し、この計算結果をCCONEコードへ直接反応成分として入力した。中性子ストリッピングや重陽子吸収によって生成される複合核からの統計崩壊に関しては、元のCCONEコードの励起子及びHauser-Feshbachモデルにより計算を行った。拡張CCONEコードを$$^{27}$$Al及び$$^{58}$$Niの重陽子入射反応の解析に使用した。重陽子弾性散乱に対するCDCCの計算結果は数十MeVの入射エネルギーで実験データとよく一致した。また、56及び100MeVの入射エネルギーにおける($$d$$,$$xp$$)反応二重微分断面積の測定データについて、本計算結果は前方角でよい再現性を示した。

口頭

高燃焼度原子炉動特性評価のための遅発中性子収率高精度化に関する研究開発,2; 代理反応によるアクチノイド原子核の質量数分布の測定

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; 太田 周也; 永山 達郎*; 千葉 敏; 塚田 和明; 浅井 雅人; 石井 哲朗; et al.

no journal, , 

核分裂あたりの遅発中性子の数は、核分裂片の質量数収率に依存する。高燃焼炉などでは寿命の短いマイナーアクチノイド原子核の核分裂に伴う遅発中性子も原子炉動特性に影響を与えると考えられる。本研究では、これらの遅発中性子数の評価に必要な核分裂片の質量数分布を、核子移行反応を用いて取得する方法を開発した。この方法は、代理反応法と言えるもので、中性子を吸収して生成されるのと同じ原子核を、重イオンを用いた核子移行反応によって生成し、この核分裂を測定することで核分裂収率を取得した。実験は、原子力機構タンデム加速器から供給される酸素18ビームをウラン238標的に照射することで行った。核子移行反応の結果生成される酸素16などの原子核をシリコン検出器で検出して複合核の種類と励起エネルギーを同定し、複合核の核分裂で生じる2つの核分裂片を多芯線比例計数管で検出した。運動学的手法により核分裂片の質量数分布を決定した。この結果、ウラン、ネプツニウムおよびプルトニウムにわたる12核種の核分裂片質量数分布と、励起エネルギー50MeVまでの励起エネルギーに対する質量数分布の変化を明らかにした。

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

重陽子入射反応用計算コードシステムを用いた(d,n)反応の解析

中山 梓介*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; 橋本 慎太郎; Ye, T.*; 緒方 一介*

no journal, , 

加速器中性子源の設計に必要な重陽子核データライブラリを整備するため、重陽子核データ評価用の断面積計算コードシステムを開発してきた。中性子線源として重要なCに対する20MeV以下の(d,xn)反応の解析を行った。重陽子によるC-12のN-13基底状態への陽子ストリッピング反応の計算結果について、大きい前方角で断面積角度分布の測定データをよく再現することが分かった。また、厚いC標的に対する中性子生成量の解析結果について報告を行う。

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

実践型JMTR及び関連施設を活用したオンサイト研修; 原子力人材育成の取組みについて

江口 祥平; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 石塚 悦男; 伊藤 治彦; 荒木 政則

no journal, , 

原子力機構・大洗研究開発センター・照射試験炉センターでは、原子力人材の確保の裾野拡大とその育成及び将来のJMTRの照射利用拡大に資することを目的として、大洗研究開発センターの有するJMTRとその関連施設を中核とする原子力施設を活用した実践的な研修を平成22年度から行っている。本研修は、「基礎講義」、「施設見学」及び「体験型実習」により構成している。また、核計算実習, 照射後試験実習, 原子炉シミュレータ運転実習等により、原子炉の運転管理や中性子照射試験に係る一連の実務を体験できるようにしている。今年度は、日本を含む7ヶ国から19名の若手研究者・技術者が参加し、平成26年7月22日から8月8日にかけて約3週間の研修を実施した。研修後のアンケート等から、本研修を通して運転に伴う原子炉の挙動等について、参加者の理解が十分深まったことを確認できた等、本研修の有効性が確認できたため、次年度以降も実施していく計画である。

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

重陽子入射による放射化断面積の理論モデル解析

中山 梓介; 河野 広*; 荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*

no journal, , 

これまでに開発を行ってきた重陽子核データ評価用の計算コードシステムを用いて、重陽子入射による放射化断面積の理論モデル解析を行った。これまでの研究では、本コードシステム内での直接過程成分の計算手法について検証するため、主に$$(d,xp)$$$$(d,xn)$$反応などの核子放出の二重微分断面積や、$$(d,p)$$反応などの一核子放出からの放射化断面積を対象とした解析を行ってきた。本研究では、コードシステム内での統計崩壊成分の計算手法について検証することを目的として、高エネルギーの重陽子入射による多粒子放出からの放射化断面積について解析を行った。解析の結果、コードシステム内で採用している計算手法が有効であることがわかった。

口頭

Study for fission using multi-nucleon transfer reaction

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

no journal, , 

A recent development of fission study using multi-nucleon transfer reaction at the JAEA tandem facility will be presented. Using multi-nucleon transfer reactions, a wide variety of nuclei around a target nucleus is produced. By identifying 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 widely 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 model 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

DEURACSを用いた102MeV重陽子入射中性子生成反応の理論モデル解析

定松 大樹*; 中山 梓介; 渡辺 幸信*; 荒木 祥平*; 岩本 修; 緒方 一介*

no journal, , 

重陽子入射専用計算コードシステムDEURACSを用いて、中性子コンバータや加速器構造材に用いられるLi, Be, C, Al, Cu, Nbに対する102MeV重陽子入射中性子生成反応二重微分断面積の計算を行った。計算値を最新の実験値と比較することで、100MeV付近の重陽子入射中性子生成反応に対するDEURACSの適用性を調査した。その結果、DEURACSを用いた計算値が中性子生成二重微分断面積の実験値をよく再現しており、この反応に対するDEURACSの適用性が実証された。

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