Dependence of the average total kinetic energy of fission fragments on incident neutron energy studied by a 4D Langevin model

島田 和弥; 石塚 知香子*; 千葉 敏*

Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC2023) (Internet), 9 Pages, 2023/10

核データの一つであるTKE(核分裂片の運動エネルギー)は、核分裂で得られるエネルギーだけでなく、臨界安全性評価にも影響を与える。それゆえ、TKEに影響を与える根源的な要因を探ることは、原子力エネルギーの基礎研究と応用にとって不可欠である。直観的には、標的核への入射中性子エネルギーが増加すると、TKEも増加すると予想される。しかし、実験的には励起エネルギー(入射中性子エネルギー)が増加するとTKEが減少することが知られている。本研究では、この現象を調査するため、核分裂に至るまでの複合核の形状変化をブラウン運動として捉える4次元ランジュバンモデルを用いて、TKEの励起エネルギー依存性を計算した。それにより、TKE減少は重い核分裂片の変形に起因することが明らかになった。励起エネルギーが増加すると、重い分裂片は球形からラグビーボール状に変形した。その結果、断裂時の2つの分裂片の距離が増加し、クーロン斥力、そしてTKEも減少すると明らかになった。この時、質量欠損で得られるエネルギーは分裂片の変形で消費され、TKEが小さくなると解釈される。

Evaluation of fission product yields and associated covariance matrices

椿原 康介*; 奥村 森*; 石塚 知香子*; 吉田 正*; 湊 太志; 千葉 敏*

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(2), p.151 - 165, 2021/02

AA2020-0468.pdf:2.37MB

https://doi.org/10.1080/00223131.2020.1813643

The independent and cumulative fission product yields (FPYs) and their covariance matrices were newly evaluated for thermal- and fast-neutron induced fission and spontaneous fission. We principally evaluated the independent isobaric charge distributions by taking account of available experimental data, especially putting emphasis on the shell and even-odd staggering in the fission yields by applying a Boltzmann factor including the shell and the pairing correction energies for the mass of fission products. Furthermore, the isomeric ratios of FPY were obtained by a systematic calculation based on the Hauser-Feshbach theory. Normalization of the FPY and associated covariance matrices of independent FPY were determined based on the generalised least-square method to make them consistent with important physical constraints. Especially, the FPYs were normalized to be consistent with the mass chain yield of England and Rider. The cumulative FPYs were calculated by following the relevant -decay chain by using the decay data from JENDL/DDF-2015. Finally, we verified the FPYs evaluated presently by considering experimental decay heats, delayed neutron yields, aggregate antineutrino spectra and results from post-irradiation examination. All the results have shown that the present set of FPYs were consistent with these data, and free from trivial problems present in JENDL/FPY-2011.

Four-dimensional Langevin approach to low-energy nuclear fission of 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

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.96.064616

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 U, the compound system of the reaction n + 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 (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.

機械学習による核分裂核データ構築,1; 研究概要

石塚 知香子*; 植野 真臣*; 岩本 修; 竹田 敏*

no journal, , 

核分裂核データは安全な原子力システムの実現に不可欠な情報であるが、特に核分裂収率については核データとして整備されているエネルギーが極めて限定的である。本研究では、実験値の乏しい核種およびエネルギー領域についての核分裂核データの精度を機械学習を用いて向上させる試みを行っている。また新たに構築した核分裂核データが炉物理へ与える影響を検証・評価してきた。これらの一連の取り組みの概要を本講演で概説する。

総合講演・報告 シグマ調査専門委員会; 次世代JENDLに向けて,4; 医療用同位体生成と放射線治療線量評価

深堀 智生; 合川 正幸*; 石塚 知香子*; 片渕 竜也*; 新倉 潤*; 福田 茂一*

no journal, , 

核医学分野の飛躍的発展に伴いて医療用同位体製造及び放射線照射治療の一次被ばく量評価のための核データも急ピッチで整備されてきた。医療用同位体製造に関して不足している核データや照射治療にあたる医療従事者の被ばく線量評価などのより高度な核データの整備が次のステップとして重要になってくる。このような現状を踏まえ、医療同位体・照射治療被ばくに関する話題を中心として、今後広い意味での医療業界で重要と成り得る核データについて検討することを目的としたワークショップを2024年2月に開催した。この際の議論に端を発し、二次被ばく線量評価や半導体のソフトエラーの要因として今後重要性を増すであろう「残留核の反跳」に関して、更に測定・評価手法の可能性やあり方を広く議論することを目的としたワークショップを2024年8月に開催した。本講演では、これらの二つのワークショップの講演内容の概略や将来の核データを見据えた議論のポイントを共有する。

相対論的平均場理論における核分裂障壁の対相関依存性

河野 大樹*; 藤尾 和樹*; 湊 太志; 石塚 知香子*; 千葉 敏*

no journal, , 

核分裂障壁の理論予測は非常に困難であり、現状のベストな理論を用いてもMeV程度の誤差を持つことが知られている。特に対相関の取扱いによって予測値はばらつく。本研究では中間子の非線形項を含んだラグランジアン密度に基づく相対論的平均場理論(共変的密度汎関数法)を用いて核分裂障壁を計算し、対相関のモデルやパラメータに対する依存性を調べる。また、その原因を探り、非相対論的密度汎関数法の結果と比較して報告する。