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論文

Production cross-sections of residual nuclides from $$^{93}$$Zr + $$p$$ at 27 MeV/nucleon

Hwang, J.*; Chillery, T.*; 堂園 昌伯*; 今井 伸明*; 道正 新一郎*; 炭竃 聡之*; 千賀 信幸*; 大田 晋輔*; 中山 梓介; 他49名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2024(9), p.093D03_1 - 093D03_12, 2024/09

https://doi.org/10.1093/ptep/ptae139
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

核変換は高レベル廃棄物の再処理、特に使用済み燃料から$$^{93}$$Zrのような長寿命核種を処理するための有望な手段であると考えられている。これらの核種に対する核反応データを蓄積することは、核変換の検討や反応機構を包括的に理解するために不可欠である。本研究では、$$^{93}$$Zrに対する陽子入射反応からの残留核生成断面積を、核子当たり27MeVのエネルギーで逆運動学法を用いて測定した。理研RIBFのOEDOビームラインを用いて、$$^{91-93}$$Nb, $$^{91,92}$$Zr, $$^{88,89}$$Yの各同位体の生成断面積を導出した。励起関数について、TALYSやCCONEによる理論予測は、本研究や先行研究の実験値と概ね良い一致を示した。本研究で測定された断面積は、廃棄物処理に関する将来の検討のための貴重なデータとなる。

論文

Interaction of solute manganese and nickel atoms with dislocation loops in iron-based alloys irradiated with 2.8 MeV Fe ions at 400 $$^{circ}$$C

Nguyen, B. V. C.*; 村上 健太*; Chena, L.*; Phongsakorn, P. T.*; Chen, X.*; 橋本 貴司; Hwang, T.*; 古澤 彰憲; 鈴木 達也*

Nuclear Materials and Energy (Internet), 39, p.101639_1 - 101639_9, 2024/06

https://doi.org/10.1016/j.nme.2024.101639
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)

In reactor pressure vessel materials, the formation of Mn- and Ni-rich nanoclusters is a major cause of neutron irradiation embrittlement. The segregation of these solute atoms into dislocation loops has attracted attention as a mechanism to accelerate solute clustering. In this study, the behaviors of solute Mn and Ni atoms in Fe-0.6wt.%Ni, Fe-1.4wt.%Mn, and Fe-1.4wt.%Mn-0.6wt.%Ni alloys irradiated at 400 $$^{circ}$$C up to 3 dpa were analyzed using three-dimensional atom probe tomography. Solute atom clusters were observed in all materials, and their shapes were spherical, flat, and torus in FeNi, FeMn, and FeMnNi, respectively. In ternary alloy FeMnNi, Mn and Ni atoms were concentrated in the sample in the form of arcs, and the orientation of the plane containing the arcs was estimated by comparing field desorption images. The size, number density, and orientation of this structure were found to be in good agreement with those of both types of dislocation loops, namely, b = 1/2 $$<$$111$$>$$ and b = $$<$$100$$>$$, identified in a previous study using the same material. The positions of Ni and Mn enrichment did not fully overlap. Ni atoms tended to be concentrated more in the inner part of the loop than the Mn atoms. Mn atoms were enriched only in the vicinity of the dislocation loops, whereas Ni atoms showed a higher concentration inside the dislocation loops than in the bulk.

論文

Studying the impact of deuteron non-elastic breakup on $$^{93}$$Zr + d reaction cross sections measured at 28 MeV/nucleon

Chillery, T.*; Hwang, J.*; 堂園 昌伯*; 今井 伸明*; 道正 新一郎*; 炭竃 聡之*; 千賀 信幸*; 大田 晋輔*; 中山 梓介; 他49名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(12), p.121D01_1 - 121D01_11, 2023/12

https://doi.org/10.1093/ptep/ptad139
 被引用回数：4 パーセンタイル：59.55(Physics, Multidisciplinary)

重陽子は弱束縛系でありクーロン力と核力の下で容易に陽子と中性子に分解する。これまでの実験からは、核子当たり50から200MeVといった高入射エネルギーではこの分解過程が残留核生成に大きな影響を与えることが示されている。しかし、核子当たり50MeV以下のエネルギーでの断面積データはまだ不足している。本研究では、BigRIPSセパレータ、OEDOビームライン、SHARAQスぺクトロメータを用いて、$$^{93}$$Zr+d反応断面積を核子当たり約28MeVにおいて逆運動学法を用いて測定した。本研究で得られた断面積を過去の測定結果や理論計算と比較した。重陽子の分解の効果を定量的に考慮したDEURACS計算により実験データがよく再現された。本研究で測定された低エネルギー領域におけるデータは、将来の核廃棄物処理施設の検討に役立つと考えられる。

論文

Acoustically driven magnon-phonon coupling in a layered antiferromagnet

Lyons, T. P.*; Puebla, J.*; 山本 慧; Deacon, R. S.*; Hwang, Y.*; 石橋 幸治*; 前川 禎通*; 大谷 義近*

Physical Review Letters, 131(19), p.196701_1 - 196701_6, 2023/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.196701
 被引用回数：17 パーセンタイル：91.49(Physics, Multidisciplinary)

Harnessing the causal relationships between mechanical and magnetic properties of van der Waals materials presents a wealth of untapped opportunity for scientific and technological advancement, from precision sensing to novel memories. This can, however, only be exploited if the means exist to efficiently interface with the magnetoelastic interaction. Here, we demonstrate acoustically-driven spin-wave resonance in a crystalline antiferromagnet, chromium trichloride, via surface acoustic wave irradiation. The resulting magnon-phonon coupling is found to depend strongly on sample temperature and external magnetic field orientation, and displays a high sensitivity to extremely weak magnetic anisotropy fields in the few mT range. Our work demonstrates a natural pairing between power-efficient strain-wave technology and the excellent mechanical properties of van der Waals materials, representing a foothold towards widespread future adoption of dynamic magneto-acoustics.

論文

First observation of $$^{28}$$O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
 被引用回数：29 パーセンタイル：95.28(Multidisciplinary Sciences)

非常に中性子が過剰な原子核$$^{28}$$Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核$$^{24}$$Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{29}$$Fからの1陽子ノックアウト反応によって$$^{28}$$Oを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、$$^{28}$$Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

論文

Intruder configurations in $$^{29}$$Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of $$^{28}$$Ne

Wang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.

Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138038
 被引用回数：4 パーセンタイル：67.28(Astronomy & Astrophysics)

$$^{29}$$Neからの1中性子除去反応を用いて、$$^{28}$$Neの詳細な$$gamma$$線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、$$^{28}$$Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。

論文

Assessment of doses in contaminated urban areas; Modelling exercise based on Fukushima data

高原 省五; Charnock, T. W.*; Silva, K.*; Hwang, W. T.*; Lee, J.*; Yu, C.*; Kamboj, S.*; Yankovich, T.*; Thiessen, K. M.*

Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020517_1 - 020517_13, 2022/06

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ac7088
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)

5つの最新の線量評価モデルを利用して、福島第一原子力発電所事故により汚染された都市部の住民の線量を評価・比較した。モデル間での評価結果の比較に加え、モデルによる評価結果と実際の測定値との比較も実施した。また、評価方法として、確率論的方法と決定論的方法の双方を採用し、方法の違いによる評価結果の違いについても比較した。確率論的方法による屋内外の作業員の線量分布の予測は、実際の測定値とよく一致した。また、国際放射線防護委員会が提案した概念に基づき、代表的な人の線量を評価するためにモデルを適用したところ、決定論的アプローチで得られた代表的な人の線量は、確率論的アプローチで得られた線量よりも常に高いことが明らかとなった。なお、本研究は、国際原子力機関におけるMODARIA I及びIIを通じて行われたものである。

論文

Urban Working Groups in the IAEA's model testing programmes; Overview from the MODARIA I and MODARIA II programmes

Thiessen, K. M.*; Boznar, M. Z.*; Charnock, T. W.*; Chouhan, S. L.*; Federspiel, L.; Gra$v{s}$i$v{c}$, B.*; Grsic, Z.*; Helebrant, J.*; Hettrich, S.*; Hulka, J.*; et al.

Journal of Radiological Protection, 42(2), p.020502_1 - 020502_8, 2022/06

https://doi.org/10.1088/1361-6498/ac5173
 被引用回数：5 パーセンタイル：60.29(Environmental Sciences)

The IAEA's model testing programmes (1988-2019) have included a series of Working Groups concerned with modelling radioactive contamination in urban environments. This paper describes the exercises conducted during the MODARIA I (2012-2015) and MODARIA II (2016-2019) programmes. These exercises have included short-range and mid-range atmospheric dispersion exercises based on data from field tests or tracer studies, hypothetical urban dispersion exercises, and an exercise based on data collected after the Fukushima accident. Improvement of model capabilities will lead to improvements in assessing various contamination scenarios (real or hypothetical), and in turn, to improved decision-making and communication with the public following a nuclear or radiological emergency.

論文

How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.212502
 被引用回数：19 パーセンタイル：72.96(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Observation of spin-dependent charge symmetry breaking in $$Lambda N$$ interaction; $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^4_{Lambda}$$He

山本 剛史*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二; 中田 祥之; 佐甲 博之; et al.

Physical Review Letters, 115(22), p.222501_1 - 222501_5, 2015/11

AA2015-0707.pdf:0.5MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.222501
 被引用回数：74 パーセンタイル：92.32(Physics, Multidisciplinary)

The energy spacing between the spin-doublet bound state of $$^4_{Lambda}$$He$$(1^+,0^+)$$ was determined to be $$1406 pm 2 pm 2$$ keV, by measuring $$gamma$$ rays for the $$1^+ to 0^+$$ transition with a high efficiency germanium detector array in coincidence with the $$^4{rm He}(K^-,pi^-)^4_{Lambda}$$He reaction at J-PARC. In comparison to the corresponding energy spacing in the mirror hypernucleus $$^4_{Lambda}$$H, the present result clearly indicates the existence of charge symmetry breaking (CSB) in $$Lambda N$$ interaction. By combining the energy spacings with the known ground-state binding energies, it is also found that the CSB effect is large in the $$0^+$$ ground state but is vanishingly small in the $$1^+$$ excited state, demonstrating that the $$Lambda N$$ CSB interaction has spin dependence.

論文

Cosmic-ray test of a time-of-flight detector for double-strangeness experiments at J-PARC

Kim, S. H.*; Hwang, S.; Ahn, J. K.*; 江川 弘行; 早川 修平; Hong, B.*; 細見 健二; 今井 憲一; Kim, M. H.*; Lee, J. Y.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 795, p.39 - 44, 2015/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.05.046
 被引用回数：4 パーセンタイル：30.26(Instruments & Instrumentation)

We have developed a time-of-flight (ToF) array consisting of 24 plastic scintillators for triggering and timing measurements in a series of planned experiments to study double-strangeness hadronic and nuclear systems at the K1.8 beamline of J-PARC. Each ToF scintillator is 180 cm long with a cross-section of 8$$times$$3 cm$$^{2}$$ and is read out by H1949-50 photomultiplier tubes at both ends. The timing and attenuation properties of the scintillators are measured using cosmic-ray muons and $$beta$$ rays from $$^{90} {rm Sr}$$. The cosmic-ray muon events are triggered by three pairs of 120-cm-long plastic scintillators, sandwiching the ToF array. The intrinsic time resolutions of the scintillators are estimated to be in the range 60-100 ps, which is adequate for reliable separation between $$pi$$ and $$K$$ at 1.2 GeV/$$c$$. The attenuation length is measured to be approximately 210 cm, which is half that for a bulk scintillator.

論文

Development of a GEM-TPC for H-dibaryon search experiment at J-PARC

佐甲 博之; Ahn, J. K.*; Baek, K. H.*; Bassalleck, B.*; Fujioka, H.*; Guo, L.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Honda, R.*; Hwang, S. H.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 9(4), p.C04009_1 - C04009_10, 2014/04

https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/04/C04009
 被引用回数：3 パーセンタイル：14.89(Instruments & Instrumentation)

($$K^+$$,$$K^-$$)反応によるHダイバリオン探索実験(J-PARC E42)のためのTPCの開発を行っている。TPCにおいてHが2個の$$pi^{-}$$と2個の$$p$$に崩壊する事象を測定する。TPCのドリフト体積は50cm直径、55cmドリフト長を持つ8角柱構造をしておりAr-CH$$_4$$ガスを使用する。増幅部には3層のGEMを使用する。荷電粒子の運動量測定のためTPCにはドリフト電場と平行に鉛直方向の1Tの双極磁場を超伝導ヘルムホルツ型磁石によりかける。H崩壊のアクセプタンスを最大にするためダイアモンド標的がTPC内部の筒状の穴に設置される。さらに、超高レートの$$K^-$$ビームをTPCに直接照射するため陽イオンフィードバックを極力抑制必要がある。このためTPCにGEMとgating gridを採用した。

論文

Hybridization between the conduction band and 3$$d$$ orbitals in the oxide-based diluted magnetic semiconductor In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 滝沢 優*; 藤森 淳; 竹田 幸治; 大河内 拓雄*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review B, 79(20), p.205203_1 - 205203_5, 2009/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.205203
 被引用回数：7 パーセンタイル：31.98(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ ($$x=0.08$$) has been investigated by photoemission spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The V $$2p$$ core-level photoemission and XAS spectra revealed that the V ion is in the trivalent state, which is the same valence state as that of In in In$$_2$$O$$_3$$. The V $$3d$$ partial density of states obtained by the resonant photoemission technique showed a sharp peak above the O $$2p$$ band. While the O $$1s$$ XAS spectrum of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ was similar to that of In$$_2$$O$$_3$$, there were differences in the In $$3p$$ and $$3d$$ XAS spectra between the V-doped and pure In$$_2$$O$$_3$$. The observations give clear evidence for hybridization between the In-derived conduction band and the V $$3d$$ orbitals in In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$.

論文

Electronic structure of Ga$$_{1-x}$$Cr$$_{x}$$N and Si-doping effects studied by photoemission and X-ray absorption spectroscopy

Song, G.*; 小林 正起*; Hwang, J. I.*; 片岡 隆*; 滝沢 優*; 藤森 淳; 大河内 拓雄; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review B, 78(3), p.033304_1 - 033304_4, 2008/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.033304
 被引用回数：8 パーセンタイル：35.93(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of the magnetic semiconductor Ga$$_{1-x}$$Cr$$_{x}$$N, and the effect of Si doping on it have been investigated by photoemission and soft X-ray absorption spectroscopy. We have confirmed that Cr in GaN is predominantly trivalent when substituting for Ga and that Cr 3$$d$$ states appear within the band gap of GaN just above the N 2$$p$$-derived valence-band maximum. As a result of Si doping, downward shifts of the core levels (except for Cr 2$$p$$) and the formation of new states near the Fermi level were observed, which we attribute to the upward chemical-potential shift and the formation of a small amount of Cr$$^{2+}$$ species caused by electron doping. Possibility of Cr-rich cluster growth by Si doping are discussed based on the spectroscopic and magnetization data.

論文

Local electronic structure of Cr in the II-VI diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 藤森 淳; Yang, C. S.*; Lee, L.*; Lin, H.-J.*; Huang, D.-J.*; Chen, C. T.*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 10, p.055011_1 - 055011_15, 2008/05

https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/5/055011
 被引用回数：16 パーセンタイル：64.93(Physics, Multidisciplinary)

The electronic structure of the Cr ions in the diluted ferromagnetic semiconductor Zn$$_{1-x}$$Cr$$_x$$Te ($$x$$=0.03 and 0.15) thin films has been investigated using X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and photoemission spectroscopy (PES). The line shape of the Cr $$2p$$ XMCD spectra is independent of $$H$$, $$T$$, and $$x$$, indicating that the ferromagnetism is originated from the same electronic states of the Cr ion. Cluster-model analysis indicates that the ferromagnetic XMCD signal is originated from Cr ions substituted for the Zn site. The Cr $$3d$$ partial density of states extracted using Cr $$2p to 3d$$ resonant PES shows a broad feature near the top of the valence band, suggesting strong $$s$$,$$p$$-$$d$$ hybridization. Based on these findings, we conclude that double exchange mechanism cannot explain the ferromagnetism in Zn$$_{1-x}$$Cr$$_{x}$$Te.

口頭

Effect of neutron irradiation on rhenium cluster formation in tungsten and tungsten rhenium alloys and Introduction of the research for aging management of JAEA

Hwang, T.; 長谷川 晃*; 戸村 恵子*; 海老澤 直樹*; 外山 健*; 永井 康介*; 福田 誠*; 宮澤 健*; 田中 照也*; 野上 修平*

no journal, , 

To clarify the irradiation hardening behavior of neutron-irradiated tungsten(W), the formation behavior of rhenium(Re)-enriched cluster and W-Re precipitation with displacement damage in fission reactors environment was investigated by the atom probe tomography (APT) technique, and the results obtained by APT and microstructural observation by transmission electron microscopy (TEM) were compared. The samples were irradiated to 0.96 dpa at 538$$^{circ}$$C in a fast experimental reactor Joyo, and irradiated to 0.90 dpa at 500$$^{circ}$$C in a mixed spectrum reactor HFIR. The chemical compositions of the matrix, Re clusters, and precipitates were determined by the AP analysis. The Joyo-irradiated samples contained lower levels of transmuted Re and Os, while the HFIR-irradiated samples contained higher levels of Re and Os. The Re-enriched clusters demonstrated characteristic spatial distribution related to defect cluster distribution in each irradiated specimen.

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