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市川 希*; 浜本 貴史*; 石寺 孝充; 笹本 広
NUMO-TR-22-02; 技術開発成果概要2021, p.55 - 57, 2023/03
地層処分事業の実施主体である原子力発電環境整備機構(NUMO)が、日本原子力研究開発機構(JAEA)をはじめとする関係研究機関及び大学との共同研究等により実施した2021年度の技術開発成果の概要を取りまとめ、報告する。本報告は、NUMOとJAEAの共同研究「ニアフィールドシステムの状態変遷に伴うバリア材及び核種の長期挙動評価のための研究」において2021年度に実施した「オーバーパック/セメントと緩衝材との相互作用による長期変質挙動の研究」に関する成果の概要を取りまとめたものである。
田窪 勇作*; 高山 裕介; 市川 希*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*
NUMO-TR-22-02; 技術開発成果概要2021, p.68 - 71, 2023/03
地層処分事業の実施主体である原子力発電環境整備機構(NUMO)が、日本原子力研究開発機構(JAEA)をはじめとする関係研究機関及び大学との共同研究等により実施した2021年度の技術開発成果の概要を取りまとめ、報告する。本報告は、NUMOとJAEAの共同研究「ニアフィールドシステムの状態変遷に伴うバリア材及び核種の長期挙動評価のための研究」において2021年度に実施した「原位置試験データを用いたTHMC(熱-水-力学-化学)連成現象評価技術の高度化に関する研究」の成果の概要を取りまとめたものである。
佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Stora, T.*; 佐藤 望*; 金谷 佑亮; 塚田 和明; D
llmann, C. E.*; Eberhardt, K.*; Eliav, E.*; et al.
EPJ Web of Conferences, 131, p.05001_1 - 05001_6, 2016/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Inorganic & Nuclear)表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、対象原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られており、この関係を利用することで、イオン化エネルギーを決定することができる。新たに開発したガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素フェルミウム, アインスタイニウム, ノーベリウムそしてローレンシウムのイオン化効率を測定することにより、これらの第一イオン化エネルギーを初めて実験的に決定したので報告する。
佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Stora, T.*; 佐藤 望; 金谷 佑亮; 塚田 和明; Dllmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Eliav, E.*; et al.
Nature, 520(7546), p.209 - 211, 2015/04
被引用回数：112 パーセンタイル：97.06(Multidisciplinary Sciences)表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、対象原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られており、この関係を利用することで、イオン化エネルギーを決定することができる。ガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化効率を測定することに成功した。希土類元素のイオン化効率測定により得られたイオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係から、Lrの第一イオン化エネルギーを決定したので報告する。
gas-jet system coupled to a surface-ionization type ion-source in JAEA-ISOL; Towards determination of the first ionization potential of Lr (Z = 103)佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 宮下 直*; 金谷 佑亮; 長 明彦; Sch
del, M.; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1253 - 1257, 2015/02
被引用回数：9 パーセンタイル：56.39(Chemistry, Analytical)ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)に用いることのできる、He/CdI
ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体および種々の短寿命希土類元素同位体のイオン化を行った。その結果、短寿命ローレンシウム同位体
Lrを初めてイオン化・質量分離することに成功した。さらに、希土類元素を用いて得られた実効イオン化エネルギーとイオン化効率との相関関係から、Lrのイオン化エネルギーを初めて実験的に見積もった。
Lr in the 
Cf + 
B, 
Am + 
O, and 
Cm + 
N reactions佐藤 望; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; Li, Z.*; 西尾 勝久; 永目 諭一郎; Schdel, M.; 羽場 宏光*; et al.
Radiochimica Acta, 102(3), p.211 - 219, 2014/03
被引用回数：10 パーセンタイル：57.48(Chemistry, Inorganic & Nuclear)3種類のアクチノイド標的を用いた反応系Cf+B, Am+O及びCm+N反応による同一核種Lrの合成について報告する。実験にはHe/KClガスジェット搬送装置及び回転円盤型
粒子測定システムが用いられた。Lrの崩壊によって発生する粒子のエネルギーは8.3から8.7MeVに分布しており、Cf+Bの反応系で観測された半減期は
秒であった。
Cf(B, 4
)Lr及びAm(O, 5)Lr反応における断面積の最大値は、それぞれ
及び
nbであった。また、Cm(N, 6)Lr反応では、ビームエネルギー91MeVにおける反応断面積として
nbが得られた。本研究により、効率的なLrの合成にはCf+B反応が適していることが明らかになった。
佐藤 哲也; 佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; Schdel, M.; 金谷 佑亮*; 永目 諭一郎; et al.
Review of Scientific Instruments, 84(2), p.023304_1 - 023304_5, 2013/02
被引用回数：17 パーセンタイル：58.20(Instruments & Instrumentation)アクチノイド元素ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)用He/CdIガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体及び対応するランタノイド元素Lu同位体のイオン化を試みた。その結果、Lrを初めてイオン化、質量分離することに成功した。イオン源温度2600Kのとき、Lrのイオン化効率は、イオン源表面がレニウムの場合42%、タンタルのとき24%であり、両者ともLuに比べて高かった。このことは、Lrのイオン化はLuに比べて容易であり、Lrの第一イオン化エネルギーがLuよりも低いことを示唆している。
Lr in the Cm + N reaction佐藤 望; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 塚田 和明; Li, Z.*; 西尾 勝久; 永目 諭一郎; Schdel, M.; 羽場 宏光*; et al.
RIKEN Accelerator Progress Report, Vol.46, P. 237, 2013/00
103番元素ローレンシウム(Lr)の第一イオン化ポテンシャル(IP)は、相対論効果の影響を強く受けるため、他のアクチノイド元素のIPよりも低い値となることが予測されている。この値を実験的に決定することでLrの電子状態に関する知見を得ることができ、重元素の化学的性質の観点から興味が持たれている。本レポートでは、LrのIP測定に用いる核種Lrの生成量評価のために行った、アクチノイド標的であるCmを用いた反応系Cm
N,6)Lrの反応断面積測定について報告する。実験は理化学研究所のAVFサイクロトロン加速器施設で行われ、He/KClガスジェット搬送装置及び回転円盤型粒子測定システムが用いられた。供給されるNビームは、標的の深さ方向の中心におけるエネルギーは91MeV、平均的な強度は1.2 particle-
Aであった。Lrの崩壊によって発生する粒子のエネルギーは8.3MeVから8.7MeVに分布しており、その半減期は35
4秒であった。本研究により、CmN,6)Lrの反応断面積として271nbが得られた。
Hs and 
Hs佐藤 望; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 加治 大哉*; 工藤 祐生*; 森本 幸司*; 森田 浩介*; 大関 和貴*; 住田 貴之*; 米田 晃*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 80(9), p.094201_1 - 094201_7, 2011/09
被引用回数：16 パーセンタイル：65.60(Physics, Multidisciplinary)本論文は、理化学研究所線型加速器施設の気体充填型反跳分離装置を用いて行った、
Pb(
Fe, 
)[
=1,2]反応で合成されたHs及びHsの崩壊特性について報告するものである。6つの崩壊連鎖がHsと同定され、Hs合成の反応断面積は、
Pb(Fe,
)反応が
pb、
Pb(Fe,)反応が
pbであった。Hsは崩壊並びに自発核分裂を起こし、半減期は
msであった。Hsの線エネルギーとしては、10.610.04MeVと10.800.08MeVを観測した。また、Hsの自発核分裂分岐比は
であった。
Bh and 
Db produced in the Cm + 
Na reaction森田 浩介*; 森本 幸司*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 大関 和貴*; 工藤 祐生*; 佐藤 望*; 住田 貴之*; 米田 晃*; 市川 隆敏*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 78(6), p.064201_1 - 064201_6, 2009/06
被引用回数：30 パーセンタイル：77.45(Physics, Multidisciplinary)Cm(Na,5)反応で合成したBh及びその娘核種であるDbの崩壊特性の研究を、気体充填型反跳分離装置(GARIS)と位置感度半導体検出器(PSD)とを組合せた装置を用いて行った。既知核種であるDbとの相関を調べ、Bhの同定を十分な確度で行った。今回合成・測定を行ったBh及びDbの崩壊特性は以前(理化学研究所、2004年,2007年)に合成・測定を行った
113の崩壊特性と一致しており、これは新元素(原子番号113)とされる113の発見の成果を強く補強するものと言える。
Hs加治 大哉*; 森本 幸司*; 佐藤 望*; 市川 隆敏*; 井手口 栄治*; 大関 和貴*; 羽場 宏光*; 小浦 寛之; 工藤 祐生*; 小澤 顕*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 78(3), p.035003_1 - 035003_2, 2009/03
原子番号108元素であるHs(ハッシウム)の新同位体となるHsの直接合成に世界で初めて成功した。2008年6月19日から25日にかけて、理化学研究所の線形加速器(RILAC)及び気体充填型反跳質量分析機(GARIS)を用い、
Pb(Fe,n)及びPb(
Fe,n)反応を用い、合計9つの崩壊連鎖を観測し、これらをHsからの連鎖崩壊と同定した。見積もられた半減期は0.60
ミリ秒である。本実験におけるビーム総量はFeイオンに対して
, Feイオンに対して
であった。計9つの崩壊にかかわる合成断面積は輸送効率を80%として21
pb and 1.6
ピコバーンとなった。
Hs加治 大哉*; 森本 幸司*; 佐藤 望*; 市川 隆敏*; 井手口 栄治*; 大関 和貴*; 羽場 宏光*; 小浦 寛之; 工藤 祐生*; 小澤 顕*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 78(3), p.035003_1 - 035003_2, 2009/03
被引用回数：3 パーセンタイル：25.57(Physics, Multidisciplinary)原子番号108元素であるHs(ハッシウム)の新同位体となるHsの直接合成に世界で初めて成功した。2008年5月19日から25日にかけて、理化学研究所の線形加速器(RILAC)及び気体充填型反跳質量分析機(GARIS)を用い、Pb(Fe,n)反応を用い、合計9つの崩壊連鎖を観測し、これらをHsからの連鎖崩壊と同定した。見積もられた半減期は0.60ミリ秒である。本実験におけるビーム総量はFeイオンに対して4.1
10
、Feイオンに対して6.210であった。計9つの崩壊にかかわる合成断面積は輸送効率を80%としてそれぞれ21ピコバーン及び1.6ピコバーンとなった。
Hs, 
Sg, and Rf佐藤 望*; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 井手口 栄治*; 加治 大哉*; 小浦 寛之; 工藤 祐生*; 森本 幸司*; 森田 浩介*; 小澤 顕*; et al.
RIKEN Accelerator Progress Report, Vol.42, P. 16, 2009/00
超重核領域の偶偶核(陽子数,中性子数がともに偶数)であるHs及びその娘核の崩壊様式の性質を、理化学研究所の気体充填型反跳イオン分離装置(GARIS)においてPb(Fe,2n)及びPb(Fe,n)反応を用いて調べた。前者の反応で3事象、後者の反応で8事象のHsからの崩壊現象が観測された。計11事象から得られる半減期は
msであった。Hsからの崩壊において従来の報告と異なる事象を見いだした。一つは崩壊娘核Sgの崩壊事象のうち、半減期180
msの長寿命の崩壊状態(それまではSg直接合成での0.90
msの崩壊)。もう一つは崩壊孫核Rfの崩壊事象のうち、半減期10.4
sの長寿命の崩壊状態(それまではRf直接合成での6.7msの崩壊)である。今回の実験で新たなアイソマーの情報が得られ、また、直接合成と崩壊生成では、異なる崩壊様式を示すことを明らかにした。
Hsの合成及び崩壊特性の研究佐藤 望; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 井手口 栄治*; 小浦 寛之; 工藤 祐生*; 小澤 顕*; 大関 和貴*; et al.
no journal, ,
理化学研究所の線形加速器RILACを用いてPb(Fe,)反応[
]及びPb(Fe,)反応によりHsを合成し、気体充填型反跳分離装置GARISによって分離・収集を行い、シリコン検出器を用いた線・自発核分裂の観測により崩壊特性を研究した。その結果、Pb(Fe, )Hs反応では断面積の最大値として(
)pbが得られた。この時の入射エネルギーは標的の中心で220.5MeV(実験室系)、複合核の励起エネルギーは約15MeVであった。これは、過去に理化学研究所で行われたPb及びBi標的を用いたコールドフュージョン反応での超重核合成の反応断面積が最大となるエネルギーの系統性を支持する結果である。また、超重核領域における変形魔法数
へのアプローチとなる偶々核Hsの崩壊特性(崩壊様式,崩壊エネルギー,半減期)に関する統計を向上させ、過去の報告よりも高いエネルギーの線を放出するイベントを観測した。
113 produced by the 
Bi(
Zn,n)113 reaction森本 幸司*; 森田 浩介*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 大関 和貴*; 工藤 祐生*; 佐藤 望; 住田 貴之*; 米田 晃*; 市川 隆敏*; et al.
no journal, ,
Bi(Zn,n)113反応による113番元素合成実験を、理化学研究所の気体充填型反跳分離装置GARISを用いて行った。その結果、113からの崩壊連鎖が2つ観測され、崩壊連鎖中の既知核BhとDbの性質が文献で報告されたものと一致していたことを、新たな原子核113及び崩壊娘核
Rgと
Mtの発見の根拠とした。しかしBhは既知核であるものの、崩壊特性は詳しく知られていなかったため、今回はCm(Na,5n)反応で直接Bhを合成し、その性質の調査を行った。本研究により、直接合成されたBhは113の崩壊連鎖中に観測されたBhと同様の性質を持つことが明らかになり、113の合成に成功したことをより強力に裏付けることができた。
Hsの合成及び崩壊特性佐藤 望; 加治 大哉*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 井手口 栄治*; 小浦 寛之; 工藤 祐生*; 小澤 顕*; 大関 和貴*; et al.
no journal, ,
近年の研究により、超重核領域の変形魔法数として陽子数
,中性子数
が知られている。しかし、二重魔法核と期待されるHs近傍のHs同位体の性質は、合成された核種が少なく、生成断面積も小さいことからあまり知られていない。中性子欠損Hs同位体に関する系統的な知見を得るため、われわれは理化学研究所線型加速器RILACを用い、Pb(Fe,xn)[
], Pb(Fe,n), Pb(Fe,n), Pb(Fe,n)反応によりHsを合成した。実験では生成された超重核を気体充填型反跳分離装置GARISで分離・収集し、GARISの焦点面に設置されたSi検出器にインプラントし、観測された線や自発核分裂イベントから崩壊特性を研究した。本研究では中性子数
の最も少ないHs同位体Hsの崩壊の直接観測に世界で初めて成功した。Hsの半減期は
ms、崩壊エネルギー
は10.99MeVであった。また、Hsの新たな線エネルギー10.65MeVも観測された。Hsのは、の減少に伴って増加する傾向が見られた。
佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史; Li, Z.; 菊池 貴宏; 金谷 佑亮*; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.
no journal, ,
超重元素の第一イオン化ポテンシャル(IP)は、強い相対論効果を受けた価電子状態を議論するうえで重要な値であるが、超重元素は生成量が少なく短い寿命で壊変するため、原子番号100以上の元素に対してはいまだに測定されていない。103番元素ローレンシウム(Lr)は、5f7s
7pで表される電子配置を持ち、最外殻電子の束縛エネルギーが小さいため、他のアクチノイド元素や同様の電子配置をとるランタノイド元素ルテチウムよりもIPが低くなることが理論から予想されている。本研究グループでは、LrのIPを表面電離効率比較法で測定するため、原子力機構においてオンライン質量分離装置(ISOL)に用いるガスジェット搬送装置結合型表面電離型イオン源の開発を行ってきた。本討論会では、装置開発の現状と、研究対象とするLr(半減期27秒)の合成実験について報告する。
佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史; Li, Z.*; 菊池 貴宏; 金谷 佑亮*; Schdel, M.; 永目 諭一郎; et al.
no journal, ,
103番元素ローレンシウム(Lr)の第一イオン化ポテンシャル(IP)は、他のアクチノイドと比較して低い値となることが理論的に予測されている。そこでわれわれの研究グループでは、生成量が少なくかつ短寿命の重元素に対しても適用できると考えられる表面電離比較法に基づいたLrのIP測定に向けて、タンデム加速器施設の同位体分離装置に設置した表面電離イオン源の開発を進めている。これまでに、表面電離比較法によるIP測定に必要なイオン化効率の温度依存性を、同族元素であるランタノイド元素を対象に測定することに成功し、イオン化効率はイオン源温度に伴って増加すること、また同一元素間では同位体の半減期に依存せず、イオン化に要する時間はLrの寿命と比べて十分に短いことがわかった。加えて、観測されたイオン化効率は、各元素のIPだけでなく沸点も影響していることが示唆された。
佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史; Li, Z.; 永目 諭一郎; Schdel, M.; 市川 進一
no journal, ,
原子番号が100を超える元素の第一イオン化ポテンシャルはいまだに測定されていない。そこでわれわれは、表面電離比較法による、原子番号が最大のアクチノイドである103番元素ローレンシウムのイオン化ポテンシャル測定を目的としている。現在は表面電離イオン源の開発として、効率を向上させるためのイオン源形状及び実験条件の最適化や、イオン収量の温度依存性測定を行っている。本講演では、イオン源の開発状況と最新の実験結果について述べる。
佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史; Li, Z.*; 大江 一弘; 菊池 貴宏; 金谷 佑亮*; Schdel, M.; et al.
no journal, ,
第一イオン化ポテンシャル(IP)は価電子の束縛エネルギーを反映するため、その値から電子状態に関する知見を得ることができる。最も重いアクチノイド元素である103番元素ローレンシウム(Lr)のIP測定は、7p軌道に充填された電子状態を初めて明らかにするという点で興味深い。現在われわれは、タンデム加速器施設において、LrのIP測定を行うためガスジェット搬送装置結合型表面電離イオン源の開発を進めている。これまでに、Lrを模擬したさまざまなランタノイド元素のイオン化効率の温度依存性を測定し、イオン化効率はイオン源温度に伴って増加すること、同一元素間では同位体の半減期に依存せず、イオン化に要する時間がLrの寿命に比べて十分に短いことなどを明らかにした。加えて、観測されたイオン化効率は、元素のIPだけでなく沸点に代表される蒸気圧特性にも依存することが示唆され、IP測定には蒸気圧特性を考慮したモデルの構築が必要であることがわかった。
