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論文

Development of a reference database for beta-delayed neutron emission

Dimitriou, P.*; Dillmann, I.*; Singh, B.*; Piksaikin, V.*; Rykaczewski, K. P.*; Tain, J. L.*; Algora, A.*; Banerjee. K.*; Borzov, I. N.*; Cano-Ott, D.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 173, p.144 - 238, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.03(Physics, Nuclear)

核分裂の発見以降、核分裂片から放出される遅発中性子の存在には、数多くの関心が集められてきた。原子力発電では、遅発中性子は原子炉動特性の計算や炉の安全運転において非常に重要な役割を演じている。それに加え、遅発中性子は、核構造や天体核、特に新世代のRIビーム施設の中心課題である安定線から離れた原子核でも、大きなインパクトをもっている。現在、ベータ崩壊半減期と遅発中性子分岐比に関するいくつかの文献が利用可能であるが、測定と評価によって実施されるべき十分な考証は、それらの文献ではしばしば抜けている。この欠落部に注目し、遅発中性子の核データ評価とそれに関する新しい文献作成の作業が、国際原子力機関(IAEA)の援助の基に着手され、「ベータ遅発中性子用データベースの開発」に関するCoordinated Research Project (CRP)が結成された。本論文では、CRPで行われたこれまでの結果について報告をする。

論文

Validation of the multinucleon transfer method for the determination of the fission barrier height

Kean, K. R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Vermeulen, M. J.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Andreyev, A. N.; Tsekhanovich, I.*; 千葉 敏*

Physical Review C, 100(1), p.014611_1 - 014611_6, 2019/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:39.22(Physics, Nuclear)

The validity of the multinucleon transfer (MNT) approach for deduction of fission barrier heights was investigated in an experiment carried out at the JAEA tandem accelerator facility. By using the $$^{18}$$O+$$^{237}$$Np reaction, fission barrier heights were inferred from fission probabilities of the nuclei $$^{239}$$Np and $$^{239,240}$$Pu produced in the $$2n$$ and $$pn/p2n$$ transfer channels, respectively. The deduced values of fission barriers agree well with the literature data, thus demonstrating the potential of the MNT reactions for obtaining fission-barrier data for nuclei not accessible for fission studies via neutron- or light charged particle-induced reactions.

論文

Four-dimensional Langevin approach to low-energy nuclear fission of $$^{236}$$U

石塚 知香子*; Usang, M. D.*; Ivanyuk, F. A.*; Maruhn, J. A.*; 西尾 勝久; 千葉 敏

Physical Review C, 96(6), p.064616_1 - 064616_9, 2017/12

 被引用回数:38 パーセンタイル:97.38(Physics, Nuclear)

We developed a four-dimensional (4D) Langevin model, which can treat the deformation of each fragment independently and applied it to low-energy fission of $$^{236}$$U, the compound system of the reaction n + $$^{235}$$U. The potential energy is calculated with the deformed two-center Woods-Saxon (TCWS) and the Nilsson-type potential with the microscopic energy corrections following the Strutinsky method and BCS pairing. The transport coefficients are calculated by macroscopic prescriptions. It turned out that the deformation for the light and heavy fragments behaves differently, showing a sawtooth structure similar to that of the neutron multiplicities of the individual fragments $$nu$$(A). Furthermore, the measured total kinetic energy TKE(A) and its standard deviation are reproduced fairly well by the 4D Langevin model based on the TCWS potential in addition to the fission fragment mass distributions. The developed model allows a multi-parametric correlation analysis among, e.g., the three key fission observables, mass, TKE, and neutron multiplicity, which should be essential to elucidate several longstanding open problems in fission such as the sharing of the excitation energy between the fragments.

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:32 パーセンタイル:90.41(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

Study of fission using multi-nucleon transfer reactions

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Vermeulen, M. J.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 佐藤 哲也; 永目 諭一郎; et al.

EPJ Web of Conferences, 163, p.00041_1 - 00041_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:69.68

We are promoting a study of fission using multi-nucleon transfer (MNT) reactions, where excited states in neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle capture and/or fusion reactions, are populated. Also, the excited states in the fissioning nucleus are widely populated by the MNT reactions, from which effects of excitation energy on fission properties can be investigated. Experiments were carried out at the JAEA tandem facility in Tokai, Japan. We studied reactions using the $$^{18}$$O beam and several actinide target nuclei such as $$^{232}$$Th, $$^{238}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{248}$$Cm. Ejectile nucleus was identified by a silicon $$Delta$$E-E telescope to identify transfer channel and hence the compound nucleus. Fission fragments were detected by multi-wire proportional counters, and fission fragment mass distributions (FFMDs) were measured for each isotope. Measured FFMDs are reproduced by a calculation based on the fluctuation-dissipation model, and importance of multi-chance fission concept is investigated. Fission fragment angular distribution relative to the recoil direction suggested the increase of the spin of the fissioning nucleus with the number of transferred nucleons.

論文

Study of fission using multi-nucleon transfer reactions

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; L$'e$guillon, R.*; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也*; et al.

Proceedings of 6th International Conference on Fission and Properties of Neutron-rich Nuclei (ICFN-6), p.590 - 597, 2017/11

We are promoting a fission study using multi-nucleon transfer reactions, where excited states in neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle capture and/or fusion reactions, are populated. This allows us to study fission in the new region of chart of nuclei. Also, the excited states in the fissioning nucleus are widely populated in the reactions, thus the effects of excitation energy on fission can be investigated. Experiments were carried out at the JAEA tandem facility in Tokai, Japan. We studied reactions using the $$^{18}$$O beam ($$sim$$9MeV/u) and several actinide target nuclei such as $$^{232}$$Th, $$^{238}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{248}$$Cm. Ejectile nuclei and thus the transfer channels were identified by a newly developed silicon $$Delta$$E-E detectors. The produced nuclei in one experiment reached more than fifteen. Fission fragment mass distributions (FFMDs) were measured for each isotopes. Measured FFMDs are reproduced by a calculation based on the fluctuation-dissipation model (Langevin-type calculation), where effects of multi-chance fission were included. We also started to measure the prompt neutrons accompanied by fission.

論文

Experimental 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.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.04009_1 - 04009_6, 2017/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:92.06

The objective of this work is to extend fission data for actinide nuclei not investigated so far in order to understand the fission mechanism, especially for neutron-rich nuclei. Multi-nucleon transfer reactions were used to populate the compound nuclei which cannot be accessed by particle capture or fusion reactions. The experiment was carried out at the tandem facility of Japan Atomic Energy Agency. In the multi-nucleon transfer reactions using $$^{18}$$O beam, a wide variety of nuclei around a target nucleus was produced. By identifying transfer channels, fission data of nuclei more than fifteen compound nuclei were generated in one experiment. Another feature of transfer reaction is that the excitation energies 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. From the excitation function of fission probabilities, fission-barrier heights of neutron-rich actinide nuclei were obtained. Experiments were carried out in the reactions of $$^{18}$$O + $$^{238}$$U, $$^{232}$$Th, $$^{248}$$Cm, $$^{237}$$Np. The obtained fission fragment mass distributions were reproduced by a model calculation based on a fluctuation dissipation model.

論文

Simultaneous measurement of neutron-induced fission and capture cross sections for $$^{241}$$Am at neutron energies below fission threshold

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 牧井 宏之; 西中 一朗*; 太田 周也*; 永山 達郎*; 田村 信行*; 後藤 真一*; Andreyev, A.; Vermeulen, M. J.; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 856, p.133 - 138, 2017/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:40.62(Instruments & Instrumentation)

Fission and capture reactions were simultaneously measured in the neutron-induced reactions of $$^{241}$$Am at J-PARC. Data were taken with the TOF method in $$E_n$$ = 0.1$$sim$$20 eV. The fission events were observed by detecting prompt fission neutrons using liquid organic scintillators. The capture reaction was measured by detecting $$gamma$$ rays from the compound nuclei using the same detectors, where the prompt fission neutrons and capture $$gamma$$ rays were separated by a pulse shape analysis. The cross sections were obtained by normalizing the relative yields at the first resonance to evaluations or other experimental data. The ratio of the fission to capture cross sections at each resonance is compared with those from an evaluated nuclear data library and other experimental data. Some differences were found between the present values and the library/literature values at several resonances.

論文

Fission fragments mass distributions of nuclei populated by the multinucleon transfer channels of the $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th reaction

L$'e$guillon, R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; 千葉 敏*; 有友 嘉浩*; et al.

Physics Letters B, 761, p.125 - 130, 2016/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:92.7(Astronomy & Astrophysics)

It is shown that the multinucleon transfer reactions is a powerful tool to study fission of exotic neutron-rich actinide nuclei, which cannot be accessed by particle-capture or heavy-ion fusion reactions. In this work, multinucleon transfer channels of the $$^{18}$$O + $$^{232}$$Th reaction are used to study fission of fourteen nuclei $$^{231,232,233,234}$$Th, $$^{232,233,234,235,236}$$Pa, and $$^{234,235,236,237,238}$$U. Identification of fissioning nuclei and of their excitation energy is performed on an event-by-event basis, through the measurement of outgoing ejectile particle in coincidence with fission fragments. Fission fragment mass distributions are measured for each transfer channel, in selected bins of excitation energy. In particular, the mass distributions of $$^{231,234}$$Th and $$^{234,235,236}$$Pa are measured for the first time. Predominantly asymmetric fission is observed at low excitation energies for all studied cases, with a gradual increase of the symmetric mode towards higher excitation energy. The experimental distributions are found to be in general agreement with predictions of the fluctuation-dissipation model.

論文

Supernova neutrino nucleosynthesis of the radioactive $$^{92}$$Nb observed in primitive meteorites

早川 岳人; 中村 航*; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; 岩本 信之; Cheoun, M. K.*; Mathews, G. J.*

Astrophysical Journal Letters, 779(1), p.L9_1 - L9_5, 2013/12

 被引用回数:24 パーセンタイル:62.68(Astronomy & Astrophysics)

短い半減期の放射能は最後の元素合成イベントから太陽系形成までの時間を計る宇宙核時計として使われている。$$^{92}$$Nb(半減期は34.7メガ年)は太陽系形成時に存在していた半減期が短い同位体の一つである。しかし、測定された太陽系形成時の$$^{92}$$Nb/$$^{93}$$Nbの値は、大きく異なる2つの値に集中しているという問題がある。一つは、10$$^{-3}$$であり、もう一つは10$$^{-5}$$である。加えて、$$^{92}$$Nbの天体起源は不明という問題も残っている。ここで、われわれは$$^{92}$$Nbの起源が超新星ニュートリノ過程であることを提案する。また、その他の一般的な元素合成過程では$$^{92}$$Nbが生成されないことも示す。

論文

Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

 被引用回数:25 パーセンタイル:72.31(Astronomy & Astrophysics)

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称($$A_{LL}$$)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定された$$A_{LL}$$は、一番低い横運動量で-0.0014$$pm$$0.0037、一番高い横運動量で-0.0181$$pm$$0.0282であった。この$$A_{LL}$$の結果を幾つかの$$Delta G(x)$$の分布を仮定した理論予想と比較する。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:156 パーセンタイル:99.42(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:149 パーセンタイル:98.49(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

論文

Reanalysis of the ($$J$$ = 5) state at 592 keV in $$^{180}$$Ta and its role in the $$nu$$-process nucleosynthesis of $$^{180}$$Ta in supernovae

早川 岳人; Mohr, P.*; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; Mathews, G. J.*

Physical Review C, 82(5), p.058801_1 - 058801_4, 2010/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.84(Physics, Nuclear)

ニュートリノ過程における$$^{180}$$Taアイソマーの生成を分析した。592keVに存在する($$J$$=5)状態の影響の可能性を、計測されている半減期から導かれた遷移確率を元に分析した。この遷移確率は過去の研究で評価されたものより現実的な値である。その結果、過去の評価と比較してこの状態の影響が小さいことが判明した。アイソマー生成率は、0.39から0.38の値に変化しただけである。一方、過去に評価した遷移確率を用いた場合には0.18と劇的に変化する。この結果は、$$^{138}$$Laと$$^{180}$$Taの両方が電子ニュートリノの温度が4MeVの時に、超新星ニュートリノ過程で生成されたとする過去の結果を支持する。

論文

New estimate for the time-dependent thermal nucleosynthesis of $$^{180}$$Ta$$^{m}$$

早川 岳人; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; Mathews, G. J.*

Physical Review C, 81(5), p.052801_1 - 052801_4, 2010/05

 被引用回数:44 パーセンタイル:91.63(Physics, Nuclear)

$$^{180}$$Taの天体起源は残された問題であり、さまざまなモデルが提案されてきた。これまでニュートリノ元素合成が最も有力であったが、太陽組成を過剰に評価するという問題があった。これは、$$^{180}$$Taが天然に存在する核異性体であるという点に起因する可能性がある。そのため、超新星爆発における核異性体の生成比を求めることが必要とされていた。われわれは、超新星爆発のニュートリノ反応後の準安定な核異性体の生成比を計算する新しい時間依存モデルを構築した。この核異性体の生成比はこの同位体の生成を考えるうえで、重要なパラメーターである。われわれは、核異性体及び既に知られているすべての励起状態間の遷移を計算に取り入れた。その結果、$$^{180}$$Taの太陽組成はニュートリノ温度が4MeVの超新星爆発モデルで再現できることがわかった。

論文

A Dispersive, lane-consistent coupled-channel optical model based on soft-rotator theory for accurate calculation of nuclear reaction data

千葉 敏; Soukhovitski, E. Sh.*; Capote, R.*; Quesada, J.*

Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9172_1 - 9172_7, 2009/05

これまで核子入射反応の計算のために開発してきたチャンネル結合模型OPTMANを拡張し、(p,n)反応を記述できるようレーン模型を組み込んだ。これによって、(n,n), (p,p), (p,n)反応の同時解析を200MeV程度のエネルギーまで行うことが可能となり、核データ評価やさまざまな核反応率の計算に用いることが可能となった。

報告書

Supplement to OPTMAN code, Manual version 10 (2008)

Soukhovitski, E.*; 千葉 敏; Capote, R.*; Quesada, J.*; 国枝 賢; Morogovskij, G.*

JAEA-Data/Code 2008-025, 55 Pages, 2008/12

JAEA-Data-Code-2008-025.pdf:1.8MB

チャンネル結合理論に基づいて原子核の断面積を計算するコードOPTMANが改良されたのでマニュアルを更新する。重要な変更点はポテンシャルの虚数部と実数部を関係付ける分散関係をレーンモデルに基づいて導入した点である。これによって核子エネルギーで200MeV程度までの断面積を計算することが可能である。また(p,n)アイソバリックアナログ状態への断面積の計算アルゴリズムと、ECIS06と同様の相対論的補正を導入した。

論文

Properties of a hyperon-quark mixed phase in compact stars

丸山 敏毅; 千葉 敏; Schulze, H.-J.*; 巽 敏隆*

Journal of Physics G; Nuclear and Particle Physics, 35(10), p.104076_1 - 104076_4, 2008/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:29.75(Physics, Nuclear)

Brueckner-Hartree-Fock模型とMIT bag模型による、ハイペロン相とクォーク相の混合相の性質を調べた。Gibbs条件と、非一様構造によるクーロン相互作用、それによる荷電遮蔽効果を無撞着に考慮して混合相の構造を計算した。その結果、構造を考慮に入れないバルクなGibbs条件による状態方程式よりも、むしろMaxwell構成法によるものに近い状態方程式が得られた。また、クォーク相とハドロン相の局所荷電の存在によって、ハイペロンの出現がハドロン相で抑制されるという新しい現象とその原因が明らかになった。最後に得られた状態方程式を用いた中性子星の構造や質量について議論する。

論文

A Global dispersive coupled-channel optical model potential for actinides

Capote, R.*; 千葉 敏; Soukhovitskij, E. Sh.*; Quesada, J. M.*; Bauge, E.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 45(4), p.333 - 340, 2008/04

 被引用回数:40 パーセンタイル:93.26(Nuclear Science & Technology)

0.001から200MeVのエネルギー領域での核子とアクチノイド原子核の反応を記述する汎用分散型チャンネル結合光学ポテンシャル(DCCOM)を提案する。このポテンシャルでは幾何学的パラメータに質量数Aに比例する依存性を与え、変形度を調整することで、$$^{232}$$Thから$$^{241}$$Amの全断面積を非常に高い精度で再現できることがわかった。さらに、$$^{232}$$Thと$$^{238}$$Uの全断面積の差も200MeVまでよく再現できることから、ポテンシャルのアイソベクター部分についても検証できている。非分散型の他ポテンシャルの予測値との比較も行った。

論文

Hyperon-quark mixed phase in dense matter

丸山 敏毅; 千葉 敏; Schulze, H.-J.*; 巽 敏隆*

Exotic States of Nuclear Matter, p.290 - 297, 2008/02

原子核密度の約2$$sim$$3倍でハイペロンが現れると状態方程式が軟化し、その結果重い中性子星が存在できなくなるが、これは中性子星の最大質量が太陽質量の約1.5倍以上という観測事実に矛盾する。これに対して、ある密度でクォーク非閉じ込め相転移が起こると、クォークの固い状態方程式によって重い中性子星が可能になるという主張がされた。しかし非一様構造を考慮しない単純な計算では、ハイペロン物質とクォーク物質の混合相が現れると、状態方程式が再び軟化してしまう。そこで、Brueckner-Hartree-Fock理論に基づく現実的な相互作用模型と、混合相の非一様構造を計算する手法により、ハイペロン物質とクォーク物質の混合相の状態方程式を求めた。その結果、混合相の状態方程式はクーロン遮蔽効果によってあまり軟化しないことがわかった。この状態方程式を用いて中性子星の最大質量を計算したところ、非一様構造を考慮しない単純な計算に比べ、観測されている値により近い値を得ることができた。

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