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論文

Estimation of reliable displacements-per-atom based on athermal-recombination-corrected model in radiation environments at nuclear fission, fusion, and accelerator facilities

岩元 洋介; 明午 伸一郎; 橋本 慎太郎

Journal of Nuclear Materials, 538, p.152261_1 - 152261_9, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

様々な放射線環境下の材料の照射損傷の指標として、はじき出し原子数(dpa)が用いられている。これまでの照射損傷モデルではNorgertt-Robinson-Torrens(NRT)モデルが標準とされていたが、最新の非熱的再結合補正(athermal-recombination-correction, arc)を考慮したモデルは照射損傷過程をより正確に再現できるため、arcモデルを用いた材料の照射損傷の評価が今後標準となることが期待されている。本研究では、様々な材料に対するarcモデルを粒子・重イオン輸送計算コードPHITSに組み込み、核分裂、核融合及び加速器施設を想定した幅広いエネルギー範囲における再スケーリング係数(NRT-dpa/arc-dpa)を計算した。計算の結果、核施設の照射環境を想定したエネルギー分布を持つ中性子照射、及びエネルギー600MeV-50GeVを持つ陽子照射の場合、各材料の再スケーリング係数は、照射条件によらず、各材料でほぼ同じ値であることがわかった。本成果は、幅広いエネルギー範囲における様々な核施設の従来の放射線損傷評価において、NRT-dpaを再スケーリングするための大変有益な情報となる。

論文

Structure of $$^{55}$$Sc and development of the $$N=34$$ subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Holt, J. D.*; Lee, J.*; et al.

Physical Review C, 96(6), p.064310_1 - 064310_10, 2017/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:24.79(Physics, Nuclear)

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核$$^{55}$$Scの励起状態を$$^{56}$$Tiからの1陽子ノックアウト反応および$$^{55}$$Scの非弾性散乱によって生成し、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得た。その結果、第一励起状態が695keVと低く現れることがわかった。$$^{54}$$Caで知られているように中性子数34の閉殻構造が成り立っているとすると、第一励起状態は約2MeVと高く現れるはずであり、この結果は$$^{55}$$Scでは中性子数34の新魔法数が消滅していることを示している。殻模型計算でもこの結果は得られ、中性子数34の殻ギャップが陽子数に応じて強く変化していることがその原因であることがわかった。

論文

Superdeformation in $$^{35}$$S

郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 小林 幹*; 木佐森 慶一*; 高木 基伸*; 宮 裕之*; 大田 晋輔*; 道正 新一郎*; 下浦 享*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 6, p.030005_1 - 030005_4, 2015/06

The high-spin states in $$^{35}$$S were investigated at Tandem-ALTO facility in Institut de Physique Nucl$'e$aire d'Orsay The $$^{26}$$Mg($$^{18}$$O, 2$$alpha$$1n)$$^{35}$$S fusion evaporation reaction was used to populate high-spin states in $$^{35}$$S. The germanium $$gamma$$-ray detector array ORGAM was employed to measure $$gamma$$ rays from high-spin states and charged particles evaporated from the compound nuclei were detected by a segmented silicon detector, Si-Ball. A level scheme for $$^{35}$$S was deduced based on the gamma-gamma-coincidence analysis and $$gamma$$-ray angular correlation analysis. The half-life of the transition in the superdeformed band was estimated by measuring the residual Doppler shift. The deduced half-life shows the large collectivity of the band.

論文

Low-lying structure of $$^{50}$$Ar and the $$N$$=32 subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 宇都野 穣; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Lee, J.*; et al.

Physical Review Letters, 114(25), p.252501_1 - 252501_6, 2015/06

 被引用回数:27 パーセンタイル:13.39(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所の不安定核施設RIBFにて、中性子過剰核$$^{50}$$Arを$$^{54}$$Ca, $$^{55}$$Sc, $$^{56}$$Tiからの核破砕反応によって生成し、その脱励起$$gamma$$線を初めて観測した。最も強度の強い$$gamma$$線エネルギーから、$$^{50}$$Arの第一励起$$2^+$$状態の励起エネルギーが1178(18)keVであることがわかった。この実験結果および周辺核の$$2^+$$状態の励起エネルギーを大規模殻模型計算と比較した結果、$$^{50}$$Arでは中性子数32のサブシェルギャップが$$^{52}$$Caと同じくらい大きくなることによってその第一励起エネルギーが$$^{48}$$Arよりも高くなることがわかった。また、殻模型計算によって、中性子数34のサブシェルギャップがCaからArにかけて増大することを予言し、その影響は今後行われるであろう$$^{52}$$Arの励起状態の測定で確かめ得ることを示した。

論文

Evidence for a new nuclear "magic number" from the level structure of $$^{54}$$Ca

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; 郷 慎太郎*; 本間 道雄*; et al.

Nature, 502(7470), p.207 - 210, 2013/10

 被引用回数:198 パーセンタイル:0.25(Multidisciplinary Sciences)

中性子数34の新しい魔法数が中性子過剰核で存在することが10年ほど前に東京大学と発表代表者らのグループによって指摘されて以来、世界各地の不安定核研究施設にてその実験的検証の試みがなされてきた。しかし、中性子数34の魔法数はカルシウムのみに見られる極めて局所的なものであり、カルシウム54を十分に生成するのが困難なことから、これまで実験的な証拠が得られてこなかった。この研究では、理化学研究所のRIBFにてカルシウム54の励起状態を$$gamma$$線分光によって初めて観測し、第一励起状態が約2MeVにあることを見つけた。この励起エネルギーは、カルシウム42,44,46,50などの非中性子魔法数のものに比べかなり高いものであり、中性子数34の魔法数の存在が確立された。発表代表者らによる理論解析の結果、中性子数34の殻ギャップは、既に魔法数として知られている中性子数32のものと同程度の大きさであることがわかった。

論文

Effect of seawater temperature on uranium recovery from seawater using amidoxime adsorbents

関口 浩二*; 斉藤 恭一*; 小西 聡史*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 信川 寿*

Industrial & Engineering Chemistry Research, 33(3), p.662 - 666, 1994/00

 被引用回数:62 パーセンタイル:5.76(Engineering, Chemical)

放射線グラフト重合法を応用して、多孔性繊維にアミドキシム基を導入し、海水中の溶存ウランの捕集試験を進めた。日本近海には流速の大きい黒潮海流があるため、これと同様な模擬海流の試験を船に設置した吸着ブイで進めた。船による曳航速度を1m/secで10時間吸着試験を行った結果、船にブイを設置し、自然波力に放置した場合の6倍の吸着速度が得られた。同一海域でシーズン毎の海水温度と、ウラン吸着速度の影響を調べた結果、見掛けの活性化エネルギーは約20kcal/molと大きく、海水温度が1$$^{circ}$$C上昇するとウラン吸着速度が3倍向上することが明らかになった。

論文

気相および液相放射線グラフト重合法が多孔性中空糸膜の透水性能におよぼす効果

山岸 秀之*; 斉藤 恭一*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 岡本 次郎

日本化学会誌, 1988(2), p.212 - 216, 1988/00

高密度ポリエチレン製中空系状マイクロろ過膜を基材として、放射線グラフト気相および液相重合法が透水性能に及ぼす効果について検討した。

論文

アミドオキシム型キレート樹脂の海水ウラン吸着平衡特性

堀 隆博*; 斎藤 恭一*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 岡本 次郎

化学工学論文集, 13(6), p.795 - 800, 1987/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:41.08(Engineering, Chemical)

放射線グラフト重合法によってアミドオキシム型キレート樹脂を合成し、海水中におけるウランと樹脂との吸着平衡関係を調べた。

論文

Porous amidoxime-group-containing membrane for the recovery of uranium from seawater

斎藤 恭一*; 堀 隆博*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 岡本 次郎

Industrial & Engineering Chemistry Research, 26(10), p.1977 - 1981, 1987/10

 被引用回数:59 パーセンタイル:5.87(Engineering, Chemical)

多孔性のポリエチレンフィルムを基材にして、放射線グラフト重合法を適用して、海水ウラン採取に適したアミドキシム型多孔性膜を合成した。

論文

Characteristics of uranium adsorption by amidoxime membrane synthesized by radiation-induced graft polymerization

斎藤 恭一*; 山田 真治*; 古崎 新太郎*; 須郷 高信; 岡本 次郎

J. Membr. Sci., 34(2), p.307 - 315, 1987/00

 被引用回数:35 パーセンタイル:11.95(Engineering, Chemical)

ウラン回収のため、低密度および高密度ポリエチレンフィルムを基材にして、放射線グラフト重合法によりアクリロニトリルを重合後、シアノ基をアミドキシム化することによりアミドキシム基を含むキレート膜を合成した。

論文

放射線グラフト重合法による中空糸状ろ過膜の開発

古崎 新太郎*; 岡本 次郎; 須郷 高信; 斉藤 恭一*

ケミカルエンジニアリング, 32(7), p.521 - 524, 1987/00

ろ過とイオン捕集という二つの機能をそなえたろ紙はすでに市販されている。しかしながら、その用途は分析用に限られている。ここではイオン交換基としてりん酸基を持つ中空糸膜の開発に関する研究について述べる。

口頭

Calculations of damage energy spectra of nuclear reaction products and plan for displacement damage cross section measurements using 120 GeV protons at FNAL

岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 吉田 誠*; 岩元 大樹; 明午 伸一郎; 米原 克也*; Spina, T.*; Hurh, P.*

no journal, , 

高エネルギー陽子照射下の構造材の欠陥生成の解明において、核反応生成物による材料中の損傷エネルギースペクトルが重要となる。しかし、広い陽子エネルギー範囲にわたって、損傷エネルギースペクトルは明らかになっていない。本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、10MeVから120GeVの陽子照射によるタングステン中の全核反応生成物による損傷エネルギースペクトルを計算した。その結果、核反応生成物のタングステンによる損傷エネルギースペクトルは核的弾性及び非弾性散乱の二つの成分からなり、平均損傷エネルギーは30-80keVであった。一方、その他の核反応生成物によるスペクトルは非弾性散乱成分からなり、平均損傷エネルギーは550-900keVであった。全ての核反応生成物の損傷エネルギーと生成数を考慮した結果、陽子エネルギー400MeV-1GeVにおいて、はじき出し断面積は陽子エネルギーが増えるにつれて増加するが、1GeV以上では概ね同じであり、実験値と同じ傾向を示すことがわかった。他に、これまでの成果を踏まえた計画中のプロジェクトとして、フェルミ国立加速器研究所における120GeV陽子を用いたはじき出し断面積の測定を紹介する。

口頭

様々な放射線環境下における最新の非熱的再結合補正モデルを考慮した材料のDPA計算

岩元 洋介; 明午 伸一郎; 橋本 慎太郎

no journal, , 

放射線施設の構造材の照射損傷量の指標として、原子あたりのはじき出し数(dpa: displacement per atom)が用いられており、従来はNRTモデル(Norgett-Robinson-Torrens model)を用いて導出されてきた。一方、分子動力学計算で導出された格子間原子と空孔からなる欠陥における非熱的な再結合補正(arc: athermal recombination correction)を考慮したモデルが近年に報告された。本研究では、放射線挙動解析コードPHITSを活用し、NRT及びarcモデルにより、原子炉, 核融合炉及び加速器施設における中性子及び陽子照射によるアルミニウム, 鉄, 銅及びタングステンのdpaを計算した。この結果に基づいて、両モデルによるdpaの比(NRT-dpa/arc-dpa、スケーリング係数)を導出し、モデルの違いがdpa評価へ与える影響を解析した。中性子及び1及び50GeV陽子照射条件では、全材料における損傷エネルギーが約1keV以上であり、各材料の欠陥生成効率が概ね一定の値になるため、スケーリング係数は照射条件によらず概ね同じであった。また、これらの材料のスケーリング係数は1.5から6.0の範囲であり、従来のモデルによる評価値は新しいモデルによる結果を過大に評価することがわかった。

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