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論文

Cross-shell excitations in $$^{46}$$Ca studied with fusion reactions induced by a reaccelerated rare isotope beam

Ash, J.*; 岩崎 弘典*; Mijatovi$'c$, T.*; Budner, T.*; Elder, R.*; Elman, B.*; Friedman, M.*; Gade, A.*; Grinder, M.*; Henderson, J.*; et al.

Physical Review C, 103(5), p.L051302_1 - L051302_6, 2021/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Physics, Nuclear)

カルシウム同位体は陽子魔法数20を持つため基底状態は球形であるが、変形共存と呼ばれる、数MeV上に変形した状態がある現象が予想されている。回転バンドの存在によってそれが実験的に確かめられるが、$$^{46}$$Caは安定核の融合反応で作るには中性子が多すぎるため、これまで回転バンドの存在が確かめられていなかった。この研究では、ミシガン州立大学の超伝導サイクロトロンにて中性子過剰核$$^{45}$$Kビームを作り、そこから$$^7$$Li($$^{45}$$K,$$alpha 2ngamma$$)$$^{46}$$Ca反応によって$$^{46}$$Caの高スピン状態を生成した。そこからの脱励起ガンマ線の観測により、$$6^+$$までの回転バンドの存在を確立した。そのエネルギー準位は、大規模殻模型計算の予言とよく合うことがわかり、$$^{46}$$Caでも変形共存が起こることが明らかになった。

論文

Population of nuclides with Z$$ge$$98 in multi-nucleon transfer reactions of $$^{48}$$Ca+$$^{248}$$Cm

Devaraja, H. M.*; Heinz, S.*; Beliuskina, O.*; Hofmann, S.*; Hornung, C.*; M$"u$nzenberg, G.*; Ackermann, D.*; Gupta, M.*; Gambhir, Y. K.*; Henderson, R. A.*; et al.

European Physical Journal A, 55(2), p.25_1 - 25_9, 2019/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:76.03(Physics, Nuclear)

The results for nuclei above curium, produced in multi-nucleon transfer reactions of $$^{48}$$Ca+$$^{248}$$Cm at the velocity filter SHIP of GSI Darmstadt, are presented. Spontaneous fission and $$alpha$$ activities have been used to study the population of nuclei with lifetimes ranging from few milliseconds to several days. We observed several, relatively neutron-rich isotopes with atomic numbers Z $$ge$$ 98; among them a weak 224 millisecond activity which we tentatively attributed to $$^{260}$$No. The measured cross-sections of the observed nuclei give hope that multi-nucleon transfer reactions are a way to reach new neutron-rich heavy and superheavy nuclei, which are not accessible in other reactions. We compare our results with data from earlier experiments and discuss limitations and future perspectives of the method.

論文

Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; M$"u$nzenberg, G.*; Antalic, S.*; Barth, W.*; Burkhard, K. G.*; Dahl, L.*; Eberhardt, K.*; et al.

European Physical Journal A, 52(6), p.180_1 - 180_34, 2016/06

 被引用回数:110 パーセンタイル:92.05(Physics, Nuclear)

The reaction $$^{54}$$Cr+$$^{248}$$Cm was investigated at the velocity filter SHIP at GSI with the intention to study production and decay properties of isotopes of element 120. Three correlated signals were measured, which occurred within a period of 279 ms. The heights of the signals correspond with the expectations for a decay sequence starting with an isotope of element 120. However, a complete decay chain cannot be established, since a signal from the implantation of the evaporation residue cannot be identified unambiguously. Measured properties of the event chain are discussed in detail. The result is compared with theoretical predictions. Previously measured decay properties of even element super-heavy nuclei were compiled in order to find arguments for an assignment from the systematics of experimental data. In the course of this review, a few tentatively assigned data could be corrected. New interpretations are given for results which could not be assigned definitely in previous studies. The discussion revealed that the cross-section for production of element 120 could be high enough so that a successful experiment seems possible with presently available techniques. However, a continuation of the experiment at SHIP for a necessary confirmation of the results obtained in a relatively short irradiation of five weeks is not possible at GSI presently. In the summary and outlook section we also present concepts for the continuation of research in the field of super-heavy nuclei.

論文

Remarks on the fission barriers of super-heavy nuclei

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; M$"u$nzenberg, G.*; Antalic, S.*; Barth, W.*; Dahl, L.*; Eberhardt, K.*; Grzywacz, R.*; et al.

European Physical Journal A, 52(4), p.116_1 - 116_12, 2016/04

 被引用回数:22 パーセンタイル:88.15(Physics, Nuclear)

Shell-correction energies of super-heavy nuclei are approximated by using Q$$_{alpha}$$ values of measured decay chains. Five decay chains were analyzed, which start at the isotopes $$^{285}$$Fl, $$^{294}$$118, $$^{291}$$Lv, $$^{292}$$Lv and $$^{293}$$Lv. The data are compared with predictions of macroscopic-microscopic models. Fission barriers are estimated that can be used to eliminate uncertainties in partial fission half-lives and in calculations of evaporation-residue cross-sections. In that calculations, fission probability of the compound nucleus is a major factor contributing to the total cross-section. The data also provide constraints on the cross-sections of capture and quasi-fission in the entrance channel of the fusion reaction. Arguments are presented that fusion reactions for synthesis of isotopes of elements 118 and 120 may have higher cross-sections than assumed so far.

論文

Observation of new neutron-deficient isotopes with Z$$ge$$92 in multinucleon transfer reactions

Devaraja, H. M.*; Heinz, S.*; Beliuskina, O.*; Comas, V. F.*; Hofmann, S.*; Hornung, C.*; M$"u$nzenberg, G.*; 西尾 勝久; Ackermann, D.*; Gambhir, Y. K.*; et al.

Physics Letters B, 748, p.199 - 203, 2015/09

AA2015-0304.pdf:0.78MB

 被引用回数:50 パーセンタイル:96.89(Astronomy & Astrophysics)

In deep inelastic multinucleon transfer reactions of $$^{48}$$Ca +$$^{248}$$Cm we observed about 100 residual nuclei with proton numbers between Z =82 and Z =100. Among them, there are five new neutron-deficient isotopes: $$^{216}$$U, $$^{219}$$Np, $$^{223}$$Am, $$^{229}$$Am and $$^{233}$$Bk. As separator for the transfer products we used the velocity filter SHIP of GSI while the isotope identification was performed via the $$alpha$$-decay chains of the nuclei. These first results reveal that multinucleon transfer reactions together with here applied fast and sensitive separation and detection techniques are promising for the synthesis of new isotopes in the region of heaviest nuclei.

論文

Development of ITER equatorial EC launcher components toward the final design

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 67(4), p.718 - 731, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.14(Nuclear Science & Technology)

ITER ECランチャーの開発において、ランチャーの機能、信頼性向上を目的とした改良設計やプロトタイプ試験を行ってきた。改良設計では、中性子遮蔽性を高めるべく、ランチャー前方に遮蔽構造物を追加するため、ミリ波伝送部における固定ミラーの位置を後方へずらしつつ、マイクロ波伝送性を保つ設計改良を行った。その設計に基づくマイクロ波伝送部のモックアップを製作し、大電力伝送実験を行った。所定の角度可変範囲(20$$^{circ}$$$$sim$$40$$^{circ}$$)において設計通りのマイクロ波伝送を実証すると共に、散乱マイクロ波によりビームダクト内壁の温度上昇を観測し、散乱マイクロ波に対するビームダクトの冷却性能の必要性を明らかにした。また、ブランケットやポートプラグについて、主に、製作性と冷却水の流力特性を評価するためのモックッアップを製作した。ブランケットやポートプラグの製作で想定しているHIPや溶接施工性などにおける大きな技術課題は無く、また、冷却設計においては、設計要求通りの圧力損失内で必要な流量が確保できることを実験的に明らかにした。

論文

Nuclear analysis of ITER equatorial EC launcher

高橋 幸司; 飯田 浩正*; 小林 則幸*; 梶原 健; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Science and Technology, 63(1T), p.156 - 159, 2013/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

ITER水平ポートECランチャーの要素機器における核発熱や中性子負荷、後方部におけるハンズオンメインテナンスの可能性などを評価するための核解析を行っている。モンテカルロ粒子シミュレーションコードを用いて、プラズマからランチャー周りの空間への中性子漏洩を計算した。その結果、ランチャーポートプラグと真空容器のポートとの細いギャップや、ポート壁を介して漏洩する中性子がランチャー後方での中性子フラックスに影響することが判明したものの、停止後線量率は、設計許容値である100$$mu$$Sv/hレベル程度になることがわかった。

論文

Development of ITER equatorial EC launcher

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 小林 則幸*; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03

プラズマ電流の方向に対し順/逆・両方向に20$$sim$$40$$^{circ}$$のトロイダル入射角度可変で20MWのミリ波パワー入射を可能とし、さらに、耐熱性,耐電磁力,中性子遮蔽性能が要求されるこれまでに例のない大規模のITER用ECランチャーの設計やその要素機器開発を進めた。3ユニット存在するミリ波伝送部の設計では、導波管伝送機器と空間伝送を組合せた構造とすることで低コスト化を図った。可動入射ミラーの最大熱負荷及び空間伝送領域の伝送効率は、それぞれ2.1MW/m$$^{2}$$、98.4$$sim$$99%となり、熱負荷低減効果は1/3程度、伝送効率の影響は1%以下とすることに成功した。遮蔽ブランケットの設計も進め、製作性や耐熱性,電磁力低減などを考慮した設計を確立した。それらの設計を保証するための熱・構造解析や電磁力解析、冷却水の流動解析など実施し、ECランチャー全体の基本設計を確立した。その設計に基づき、ECランチャーモックアップなどの製作を進め、設計の整合性を確認するための大電力伝送実験を実施し、設計通りのミリ波ビーム放射を確認し、現設計の有効性を実証した。また、実機相当の真空窓モックアップや可動ミラー駆動機構の性能評価試験も実施し、ITERの運転で使用できる見通しを得た。

論文

High power millimeter wave experiment of torus diamond window prototype for ITER EC H&CD system

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Engineering and Design, 88(2), p.85 - 93, 2013/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.8(Nuclear Science & Technology)

ITER電子サイクロトロン波加熱電流駆動システム用トーラスダイアモンド窓において、高い信頼性を有し、かつ、製作性を考慮した設計を確立した。その設計に基づき、ダイアモンド窓プロトタイプを製作し、ミリ波伝送性能を調べるための大電力実験を行った。740kW-100秒の伝送を実証した。窓のダメージや顕著な温度上昇も見られず、また、窓の冷却水温度は飽和し、その結果から誘電損失を表すロスタンジェントが7.8$$times$$10$$^{-6}$$と評価された。この結果は、これまで原子力機構で得られたなかでの最低値であり、このような低誘電損失性能を有するダイアモンド窓により1MW以上の伝送の実現可能性が期待できる。

論文

The Reaction $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm $$rightarrow$$ $$^{296}$$116$$^{*}$$ studied at the GSI-SHIP

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; Khuyagbaatar, J.*; Ackermann, D.*; Antalic, S.*; Barth, B.*; Block, M.*; Burkhard, H. G.*; et al.

European Physical Journal A, 48(5), p.62_1 - 62_23, 2012/05

 被引用回数:130 パーセンタイル:98.64(Physics, Nuclear)

The synthesis of element 116 in the reactions of $$^{48}$$Ca+$$^{248}$$Cm was studied at the GSI-SHIP. Four decay chains from the isotope $$^{292}$$116 and one decay $$^{293}$$116 were detected at the reaction leading to the excitation energy of 40.9 MeV. The cross sections were 3.4 and 0.9 pb, respectively. The decay character reproduced the reported data at FLNR, Russia. In the $$alpha$$ decay chain, we observed the higher $$alpha$$-particle energy in the decay of $$^{289}$$114, which suggested the population and the decay of a quasiparitcle state.

論文

Progress of ITER equatorial electron cyclotron launcher design for physics optimization and toward final design

高橋 幸司; 梶原 健; 岡崎 行男*; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.982 - 986, 2011/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.57(Nuclear Science & Technology)

ITERの物理性能最適化のために、水平ランチャーの3つのビーム束のうち一つを逆方向電流駆動を行うためにひっくり返す設計改良を行った。同時に、ランチャーからのビームパワーをプラズマ中心で効率よく結合する改良として、上下にあるビーム束の入射角度をそれぞれ5度ずつ傾ける設計とした。さらに、ランチャー先端の遮蔽ブランケットの開口サイズも遮蔽性能を維持するための最適化を行った。その結果、ビームパワーの伝送効率低下は0.3%程度であることが判明した。また、ランチャーの可動ミラーについては、設計信頼性,製作性,保守性を考慮し、遮蔽ブロックと一体化した設計とした。

論文

Repetitive gyrotron operation for ITER

梶原 健; 小田 靖久; 春日井 敦; 高橋 幸司; 坂本 慶司; Darbos, C.*; Henderson, M. A.*

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.955 - 958, 2011/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:62.21(Nuclear Science & Technology)

A repetitive operation corresponding to ITER is performed 8 successive days. The pulse width is 600 sec and the interval is 20-30 min. The output power is 800 kW. The electrical efficiency including depressed collector is 53-57%. The total shots are 88 shots. The successful 600 s shots are 72 shots. Therefore, the gyrotron reliability is measured as 82%. Shot by shot stability of the voltage, current, power and frequency is measured. The successful of the stable 72 shots shows that the present gyrotron system can be utilized for ITER operation.

論文

High power millimeter wave experiment of ITER relevant electron cyclotron heating and current drive system

高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 春日井 敦; 小林 則幸*; 坂本 慶司; Doane, J.*; Olstad, R.*; Henderson, M.*

Review of Scientific Instruments, 82(6), p.063506_1 - 063506_7, 2011/06

 被引用回数:17 パーセンタイル:64.89(Instruments & Instrumentation)

ITER相当の電子サイクロトロン加熱電流駆動システム(ITER EC H&CD)の大電力実験を行った。システムは、170GHz, 1MWジャイロトロン、短距離・長距離の伝送系、ITERランチャー(アンテナ)モックアップから構成される。伝送系は、整合器,コルゲート導波管,6個のマイターベンド,導波管スイッチ,遮断弁からなり、ランチャーモックアップは、現設計に基づいて構築した。伝送系については、ITER仕様を超える1MW/800秒の伝送、0.5MW/1000秒という定常伝送に成功し、大電力・長パルス伝送による伝送系のダメージもなく、実験中、系内の放電も観測することはなかった。伝送効率は96%と、これについても仕様を超える結果を得た。ランチャーモックアップについては、ミリ波放射仕様である20-40度の放射角可変性を実証した。これらの結果は、ITER EC H&CDシステムの実現可能性を証明するものである。

論文

Reliability test of the 170GHz gyrotron for ITER

梶原 健; 春日井 敦; 小田 靖久; 高橋 幸司; 坂本 慶司; Darbos, C.*; Henderson, M.*

Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 32(3), p.329 - 336, 2011/03

 被引用回数:11 パーセンタイル:55.38(Engineering, Electrical & Electronic)

Using the ITER relevant 170 GHz gyrotron, the repetitive operation with long pulse and high power is conducted. The first consecutive days repetitive operation with ITER equivalent condition (800 kW/600 s with 20 min interval) is successfully performed in JAEA gyrotron test stand in order to obtain a basic data of the reliability of the current gyrotron system. The 72 shots out of 88 shots were successfully continued until the end of the pulse (600 s). The successful rate was 82%. The results demonstrate the feasibility of gyrotron operating at a high reliability for high power long pulse operation for ITER like conditions.

論文

Progress on the heating and current drive systems for ITER

Jacquinot, J.*; Albajar, F.*; Beaumont, B.*; Becoulet, A.*; Bonicelli, T.*; Bora, D.*; Campbell, D.*; Chakraborty, A.*; Darbos, C.*; Decamps, H.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.125 - 130, 2009/06

 被引用回数:24 パーセンタイル:85.38(Nuclear Science & Technology)

ITER用電子サイクロトロン波(EC),イオンサイクロトロン波(IC),中性ビーム(NB)、そして低域混成波(LH)について、その物理と工学の両面の進展を2007/2008年にレビューした。全体仕様の変更はないものの、以下のような設計変更があった。第一に、DTフェーズの前に全パワーである73MW入射をルーティンに入射可能となるように調整すべきこと。第二に、NBを水素フェーズにもフルパワー入射が可能となるように対向壁を用意する、IC用によりロバスト名アンテナ2式を用意する、またECには2MW容量の伝送系を用意して、増力を容易にする。さらにRF源と計測及び加熱用ポートプラグの試験施設となる付属建屋を用意する。第三に、LHのようにITERの長パルス運転時に適した電流駆動システムを開発するための計画の必要性が認識された。

論文

Design of electron cyclotron heating and current drive system of ITER

小林 則幸; Bigelow, T.*; Bonicelli, T.*; Cirant, S.*; Denisov, G.*; Heidinger, R.*; Henderson, M.*; Hogge, J.-P.*; Piosczyk, B.*; Ramponi, G.*; et al.

AIP Conference Proceedings 933, p.413 - 416, 2007/10

2001年工学設計活動終了以降、電子サイクロトロン加熱電流駆動装置の設計は、物理的理解の進みや取り合い条件変更に従い、変化してきた。定格20MWの高周波電力を4台の上部ランチャー又は1台の水平ランチャーにより入射する。どちらのランチャーも、高周波ビームの広い入射角度変化が必要なため、ランチャー先端近くに回転ミラーを置く方式を用いる。高周波ビームの変調と3極が供給する170GHzジャイロトロンに対応する自由度を考慮し、IGBTによるパルスステップモジュレータで構成した直流高圧電源を使用の予定である。ジャイロトロンからの高周波は直径63.5mmのコルゲート導波管でランチャーまで伝送し、上部ランチャーと水平ランチャーとの間で導波管スイッチにより伝送方向を切り替える。加熱電流駆動装置には、3台の127.5GHzジャイロトロンと専用直流高圧電源から成り、初期電離を補助するスタートアップ装置がある。水平ランチャーからスタートアップ用高周波を入射するため、3台の170GHzジャイロトロンと伝送系を共用する。信頼性のあるITER用電子サイクロトロン加熱電流駆動装置を確立するため、大電力長パルスに耐える機器の研究開発を行っている。

口頭

Modelling of heating and current drive performance in ITER operational scenarios

及川 聡洋; Polevoi, A. R.*; Bonoli, P. T.*; Campbell, D. J.*; Henderson, M.*

no journal, , 

ITERにおける中性粒子ビーム(NB),電子サイクロトロン波(EC),低域混成波(LH)による加熱電流駆動を評価するためにこれまで整備してきた物理モデル,コードと、Q=10誘導運転と定常運転の参照シナリオにおける加熱電流駆動性能を報告する。NBコードはJAEAで開発されたもので、モンテカルロ法を用い、高速中性粒子の電離モデルとして最新の原子データを取り入れた鈴木モデルを採用した。ECコードもJAEAで開発された光線追跡と擬線形フォッカープランクを元にしたコードである。LHコードはMITとの協力で導入したもので、1次元フォッカープランクに衝突オペレータに2次元効果を取り入れており2次元コードと良い一致を示す。昨年NBと入射ポートの設計の見直しによりNB入射角の可動範囲が2001年工学設計よりも狭まったことにより、NB電流駆動分布は小半径で0.05程度内寄りになった。LHは近接条件のために磁場に平行方向の屈折率として2程度と比較的高い値を選ばざるを得ず、定常運転参照シナリオでは水平ポートから入射可能な20MWのパワーでLH電流駆動は0.83MA程度である。

口頭

Modelling and issues of heating and current drive performance in ITER

及川 聡洋; Polevoi, A. R.*; Bonoli, P. T.*; Campbell, D. J.*; Henderson, M.*; 濱松 清隆; 谷 啓二*

no journal, , 

ITERにおける中性粒子ビーム(NB),電子サイクロトロン波(EC),低域混成波(LH)による加熱電流駆動を評価するためにこれまで整備してきた物理モデル,コードと、Q=10誘導運転と定常運転の参照シナリオにおける加熱電流駆動性能を報告する。NBコードはJAEAで開発されたもので、モンテカルロ法を用い、高速中性粒子の電離モデルとして最新の原子データを取り入れた鈴木モデルを採用した。ECコードもJAEAで開発された光線追跡と擬線形フォッカープランクを元にしたコードである。LHコードはMITとの協力で導入したもので、1次元フォッカープランクに衝突オペレータに2次元効果を取り入れており2次元コードと良い一致を示す。昨年NBと入射ポートの設計の見直しによりNB入射角の可動範囲が2001年工学設計よりも狭まったことにより、NB電流駆動分布は小半径で0.05程度内寄りになった。LHは近接条件のために磁場に平行方向の屈折率として2程度と比較的高い値を選ばざるを得ず、定常運転参照シナリオでは水平ポートから入射可能な20MWのパワーでLH電流駆動は0.83MA程度である。

口頭

Reliability test of the ITER 170GHz gyrotron and development of the two-frequency gyrotron

梶原 健; 小田 靖久; 春日井 敦; 高橋 幸司; 坂本 慶司; Henderson, M.*; Darbos, C.*

no journal, , 

Reliability of the 170 GHz ITER gyrotron is tested in JAEA. The 800 kW/600 sec pulse with 52-57% efficiency is repeated with interval of 20 min in 8 days. The 72 shots of 600 sec were successfully achieved out of 88 shots. The success rate was 82%. It shows the realistic reliability for the gyrotron operation for ITER. The next step is a development of a multi frequency gyrotron. Preliminary test of the two-frequency gyrotron is performed. The 170 GHz and 136 GHz oscillations are successfully attained at short pulse (0.5 ms) and long pulse (10 sec). In the short pulse experiments, the maximum power of 1.3 MW is obtained for both frequencies.

口頭

Development of high power long pulse ITER gyrotron and ECRF technology

坂本 慶司; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 林 一生; 小林 則幸*; Henderson, M.*; Darbos, C.*

no journal, , 

Recent progress on the development of a high power 170 GHz gyrotron obtained in Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is presented. Main results are: (1) The repetitive operation of 800 kW/600 s with an interval of 20-30 min was performed. The electrical efficiency was 52-57% with the depressed collector. The 72 shots of 88 shots was very stable 600 s-oscillation. No damage was found on the gyrotron by this test. (2) The 5 kHz-full power modulation was demonstrated at CW mode. For this purpose, a full beam current modulation was realized by switching the anode voltage to minimized the collector heat load. (3) In the dual frequency gyrotron development, the 1.3 MW oscillations at 170 GHz and 136.8 GHz were successfully demonstrated by changing the cavity field and the anode voltage keeping other parameters constant. In addition, the status of the development of the transmission line components and ITER equatorial launcher will be presented.

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