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論文

Development of a reference database for beta-delayed neutron emission

Dimitriou, P.*; Dillmann, I.*; Singh, B.*; Piksaikin, V.*; Rykaczewski, K. P.*; Tain, J. L.*; Algora, A.*; Banerjee. K.*; Borzov, I. N.*; Cano-Ott, D.*; et al.

Nuclear Data Sheets, 173, p.144 - 238, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.03(Physics, Nuclear)

核分裂の発見以降、核分裂片から放出される遅発中性子の存在には、数多くの関心が集められてきた。原子力発電では、遅発中性子は原子炉動特性の計算や炉の安全運転において非常に重要な役割を演じている。それに加え、遅発中性子は、核構造や天体核、特に新世代のRIビーム施設の中心課題である安定線から離れた原子核でも、大きなインパクトをもっている。現在、ベータ崩壊半減期と遅発中性子分岐比に関するいくつかの文献が利用可能であるが、測定と評価によって実施されるべき十分な考証は、それらの文献ではしばしば抜けている。この欠落部に注目し、遅発中性子の核データ評価とそれに関する新しい文献作成の作業が、国際原子力機関(IAEA)の援助の基に着手され、「ベータ遅発中性子用データベースの開発」に関するCoordinated Research Project (CRP)が結成された。本論文では、CRPで行われたこれまでの結果について報告をする。

論文

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

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

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 $$beta$$-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.

論文

Low-lying electric and magnetic dipole strengths in $$^{207}$$Pb

静間 俊行*; 湊 太志; Omer, M.*; 早川 岳人*; 大垣 英明*; 宮本 修治*

Physical Review C, 103(2), p.024309_1 - 024309_8, 2021/02

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

$$^{207}$$Pbの低エネルギー双極子強度を準モノクロ=線形偏極フォトンビームの光核散乱を使って調べ、6.8MeVまでの励起エネルギーにおける電磁双極子($$E1$$)および磁気双極子強度($$M1$$)を導出した。今回の($$vec{gamma}$$,$$gamma'$$)反応の結果は、過去に行われた($$gamma$$,$$n$$)反応のデータと合わせて、中性子閾値近傍のエネルギーにおける$$E1$$$$M1$$の光吸収反応断面積を求めるために使った。得られた測定結果は、乱雑位相近似法+粒子振動カップリング法による理論計算の結果と比較し、核構造の観点から議論を行う。

論文

原子力機構(JAEA)核図表アンケート集計

湊 太志; 小浦 寛之

核データニュース(インターネット), (127), p.46 - 62, 2020/10

核データ研究グループが発行しているJAEA核図表では、2018年度版の発行の際に利用希望者にアンケートの回答をお願いさせていただいた。本報告では、アンケートの集計結果について報告を行う。また、核図表の有償化についての結論と今後の方向性について現状を報告する。

論文

日本原子力学会2020年秋の年会企画セッション(核データ部会・「シグマ」調査専門委員会共催); 核データ部会20年間の歩みとこれからの20年,4; 20年後の未来へ、核データから道を切り拓く

湊 太志

核データニュース(インターネット), (127), p.33 - 37, 2020/10

核データが将来も原子力の基盤データとしてあり続け、社会のさらなる発展に寄与するためには、どのような活動がいまの核データ研究者に求められているのか? その答えとして、本稿では核データ研究のアウトリーチ活動に着目し議論を行った。アウトリーチの重要性とその波及効果について国内外で行われているいくつかの例を紹介するとともに、今後核データ部会が取り組むべき課題について議論をする。

論文

Status of JENDL

岩本 修; 岩本 信之; 柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢; 湊 太志; 中山 梓介

EPJ Web of Conferences, 239, p.09002_1 - 09002_6, 2020/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.98

Recent progress and future plan of the JENDL project are presented. Two special purpose files were released recently. One is the JENDL Photonuclear Data File 2016 (JENDL/PD-2016) and the other one is the JENDL Activation Cross Section File for Nuclear Decommissioning 2017 (JENDL/AD-2017). Regarding the general-purpose file, we are planning to release a next version of JENDL-4.0 opened in 2010, which would be made available by 2022 as JENDL-5. New data evaluation and revision are in progress. The first test version of the JENDL-5 called JENDL-5$$alpha$$1 has been created by updating neutron reaction data for about 100 nuclides.

論文

Toward next JENDL Fission Yield Data and Decay Data

湊 太志

EPJ Web of Conferences, 242, p.05004_1 - 05004_6, 2020/09

JENDLグループでは現在、微視的理論モデルとJENDL/DDF-2015以降に測定された実験データを基に、新しい崩壊データの開発を行っている。新しい崩壊データには、半減期や遅発中性子分岐比などの基本的な崩壊データだけではなく、これまでのJENDL崩壊データには含まれていなかった遅発中性子スペクトルも収録される予定である。本発表では、新しい崩壊データの中身を紹介するとともに、この崩壊データとポストJENDL/FPY-2011となる東京工業大学のグループが開発した核分裂収率データを用いた総和計算の結果について発表する。また、核分裂収率の入射中性子エネルギー依存性の評価に関わる、最近の理論研究についても紹介する。

論文

Theoretical study of Nb isotope productions by muon capture reaction on $$^{100}$$Mo

Ciccarelli, M.*; 湊 太志; 内藤 智也*

Physical Review C, 102(3), p.034306_1 - 034306_9, 2020/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.83(Physics, Nuclear)

The isotope $$^{99}$$Mo, the generator of $$^{rm 99m}$$Tc used for diagnostic imaging, is supplied by extracting from fission fragments of highly enriched uranium in reactors. However, a reactor-free production method of $$^{99}$$Mo is searched over the world from the point of view of nuclear proliferation. Recently, $${}^{99}$$Mo production through a muon capture reaction was proposed and it was found that about 50% of $$^{100}$$Mo turned into $$^{99}$$Mo through $$^{100}$$Mo$$ (mu^-,n)$$ reaction. However, the detailed physical process of the muon capture reaction is not completely understood. We, therefore, study the muon capture reaction of $$^{100}$$Mo by a theoretical approach. We used the $$pn$$ QRPA to calculate the muon capture rate. The muon wave function is calculated with considering the electronic distribution of the atom and the nuclear charge distribution. The particle evaporation process from the daughter nucleus is calculated by the Hauser-Feshbach statistical model. From the model calculation, about 38% of $$^{100}$$Mo is converted to $$^{99}$$Mo through the muon capture reaction, which is in a reasonable agreement with the experimental data. It is revealed that negative parity states, especially $$1^-$$ state, play an important role in $$^{100}$$Mo $$(mu^-,n)^{99}$$Nb. Isotope production by the muon capture reaction strongly depends on the nuclear structure. To understand the mechanism, excitation energy functions have to be known microscopically.

論文

Anomalous radioisotope production for $$^{68}$$ZnO using polyethylene by accelerator neutrons

塚田 和明; 永井 泰樹*; 橋本 慎太郎; 湊 太志; 川端 方子*; 初川 雄一*; 橋本 和幸*; 渡辺 智*; 佐伯 秀也*; 本石 章司*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(3), p.034201_1 - 034201_7, 2020/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:51.78(Physics, Multidisciplinary)

ポリエチレン遮へい中の$$^{68}$$ZnOに、50MeV重陽子と$$^{9}$$Beによる($$d,n$$)反応で生成した中性子を照射することで、$$^{67}$$Ga, $$^{66}$$Ga, $$^{rm 69m}$$Zn、並びに$$^{64}$$Cuの特異な生成を実験的に確認した。特に、ポリエチレン遮へい内で得られた収率は、遮へいなしの実験と比較して、約20倍の収量を示した。一方、鉛遮へい内の金属$$^{68}$$Zn試料の照射における$$^{67}$$Ga, $$^{66}$$Ga, $$^{rm 69m}$$Zn、並びに$$^{64}$$Cuの収量と、$$^{68}$$ZnO及び金属$$^{68}$$Zn試料の照射における$$^{67}$$Cu, $$^{65}$$Ni及び$$^{65}$$Znの収量は、遮へいによる影響はほとんど受けていない。この実験結果は、遮へい条件を調整することで、中性子反応に限らず陽子反応を含む多様で大量の放射性同位元素を、一度の照射で同時に合成できるという加速器中性子の注目すべき特性を示すものである。また、PHITSコードを利用した生成量予測を試み、本実験結果と比較することで、本生成量の特異性について評価した。

論文

Spin-isospin properties of $$N=Z$$ odd-odd nuclei from a core+$$pn$$ three-body model including core excitations

湊 太志; 谷村 雄介*

European Physical Journal A, 56(2), p.45_1 - 45_18, 2020/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.67(Physics, Nuclear)

$$N=Z$$核において、不活性コアを考慮した3体模型は原子核の基底状態の対相関やスピン-アイソスピン励起について一定の理解を与える。しかしながら、コアと核子の間に働く残留相互作用によって、コア核は有意に影響を受けることが知られている。したがって、より詳細に基底状態とスピン-アイソスピン励起を理解するためには、コアの励起を考慮する必要がある。この研究では、コアの振動励起を取り入れた3体問題を解くことによって、奇奇核の基底状態とスピン-アイソスピン励起の変化を調べた。コアの振動励起を取り入れることで、(a)磁気モーメント、(b)基底状態と励起状態のエネルギー差、(c)B(M1)とB(GT)、の値が改善することが分かった。また価陽子と価中性子間の平均二乗距離と価陽子と価中性子の重心とコアの平均二乗距離がわずかに大きくなることが分かった。

論文

JENDL/ImPACT-2018; A New nuclear data library for innovative studies on transmutation of long-lived fission products

国枝 賢; 古立 直也; 湊 太志; 岩本 信之; 岩本 修; 中山 梓介; 江幡 修一郎*; 吉田 亨*; 西原 健司; 渡辺 幸信*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(12), p.1073 - 1091, 2019/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.07(Nuclear Science & Technology)

長寿命核分裂生成核種(LLFP)の核変換技術確立に向けた革新的研究開発に資することを目的とし、新たな核データライブラリJENDL/ImPACT-2018を開発した。開発した核データライブラリは主要なLLFPである$$^{79}$$Se, $$^{93}$$Zr, $$^{107}$$Pd, $$^{135}$$Csおよび周辺核種(計163核種)に対する中性子及び陽子入射の評価済核反応断面積がエネルギー200MeVを上限として格納されている。断面積の評価においては核反応モデルコードCCONEを用いると共に、測定データの乏しい核種やエネルギー領域の断面積を根拠を持って推定するために微視的な核構造理論を積極的に活用した。また、近年RIBF/RIKENにおいて逆運動学を用いて測定された測定データに基づいて主要な核反応モデルパラメータを最適化した。得られたデータは従来手法により求められた既存の核データライブラリJENDL-4.0/HEやTENDL-2017に比べて、安定核種に対する測定データをよく再現することを確認した。

論文

Statistical properties of thermal neutron capture cross sections calculated with randomly generated resonance parameters

古立 直也; 湊 太志; 岩本 修

Physical Review C, 100(1), p.014610_1 - 014610_7, 2019/07

AA2019-0072.pdf:0.42MB

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Physics, Nuclear)

共鳴パラメータの統計的性質を使って求められた熱中性子捕獲断面積$$sigma_{rm th}$$の統計的不定性について調べた。本研究では、乱数を用いて生成された共鳴パラメータから、$$sigma_{rm th}$$の確率密度分布を数値的に導出した。この結果、熱中性子エネルギーに最も近い最初の共鳴の統計的ゆらぎによって、熱中性子捕獲断面積が広い範囲に分布することが分かった。また、平均共鳴幅が平均崩壊幅と比較して十分に大きな値を持つ原子核においては、それぞれの$$sigma_{rm th}$$の確率密度分布が似た形状をしていることも分かった。計算された確率密度分布は、193核種の熱中性子捕獲断面積の実験データと比較され、両者が良い一致を示していることが分かった。

論文

Phenomenological level density model with hybrid parameterization of deformed and spherical state densities

古立 直也*; 湊 太志; 岩本 修

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(5), p.412 - 424, 2019/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.07(Nuclear Science & Technology)

本研究では、球形状態と変形状態において異なる準位密度パラメータで与えられる現象論的準位密度の計算手法と、$$s$$波中性子共鳴幅の実験データを用いた準位密度パラメータの最適化法について議論を行う。球形状態から変形状態への遷移の記述は、微視的核構造計算から導出された計算結果をもとに、パラメータ化を実行し、準位密度を導出した。また、得られた準位密度を用いて、統計モデルによる核子・核反応計算も行った。球形,変形およびそれらの中間の状態を持つ原子核を標的核として計算を実行し、得られた結果が実験データとほぼ良い一致を示すことが分かり、本モデルの妥当性が示された。本研究では、計算された断面積に対する回転集団運動による状態密度の増大の効果についても議論を行う。

論文

Neutron energy dependence of delayed neutron yields and its assessments

湊 太志

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(9), p.1054 - 1064, 2018/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.98(Nuclear Science & Technology)

ウランとプルトニウムの遅発中性子収率の入射中性子エネルギー依存性について調べた。核分裂片の崩壊データと収率データによる総和計算法を採用し、後者のエネルギー依存性は現象論的手法を用いて計算した。本研究では、Most Probable Chargeと偶奇効果の入射中性子エネルギー依存性を考慮することで、遅発中性子のエネルギー依存性を系統的に再現することができた。得られた結果を用いて評価済核分裂収率データJENDL/FPY-2011に収納されている遅発中性子先行核の収率の修正を行った。その結果、新しい核分裂収率データは、元々持っている崩壊熱の再現性を失うことなく、総和計算法による遅発中性子収率の値を改善することができた。

論文

$$^{99}$$Mo yield using large sample mass of MoO$$_{3}$$ for sustainable production of $$^{99}$$Mo

塚田 和明; 永井 泰樹*; 橋本 和幸*; 川端 方子*; 湊 太志; 佐伯 秀也*; 本石 章司*; 伊藤 正俊*

Journal of the Physical Society of Japan, 87(4), p.043201_1 - 043201_5, 2018/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:63.33(Physics, Multidisciplinary)

A neutron source from the C(d,n) reaction has a unique capability for producing medical radioisotopes like $$^{99}$$Mo with a minimum level of radioactive wastes. Precise data on the neutron flux are crucial to determine the best conditions for obtaining the maximum yield of $$^{99}$$Mo. The measured yield of $$^{99}$$Mo produced by the $$^{100}$$Mo(n,2n)$$^{99}$$Mo reaction from a large sample mass of MoO$$_{3}$$ agrees well with the numerical result estimated by the latest neutron data, which are a factor of 2 larger than the other existing data. This result provides an important conclusion towards the domestic production of $$^{99}$$Mo; about 50% of the MoO$$_{3}$$ sample mass with a single Mo in Japan would be met using a 100 g $$^{100}$$MoO$$_{3}$$ sample mass with a single accelerator of 40 MeV, 2 mA deuteron beams.

論文

核データ研究の最前線; たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズへ応える為に,4; 核図表; 壮大なる原子核の地形図

小浦 寛之; 湊 太志; 飯村 秀紀

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 60(1), p.35 - 40, 2018/01

日本原子力学会誌の連載講座「核データ研究の最前線-たゆまざる真値の追及、そして新たなニーズに応える為に-」の第4回として「核図表-壮大なる原子核の地形図-」の題目で解説を行う。本稿ではまず核図表を用いて原子核の実験的同定の外観を示し、次いで原子核の合成の歴史について紹介し、特に近年における合成手法の進展と現状を日本の加速器を中心に述べる。次に原子核構造・核崩壊データの例として、核構造崩壊データファイルEvaluated Nuclear Structure Data File(ENSDF)及び評価済み原子質量データAtomic Mass Evaluation(AME)の紹介とその意義について述べる、さらに原子核研究の最近の進展として、日本の新元素ニホニウムを含む超重元素研究の現状、地球ニュートリノ観測と核崩壊データの関連、原子核の新しい魔法数の発見、天体核物理と核データの関係について紹介する。最後に核図表を広く普及させる方策のひとつとして、3次元ブロック核図表を用いたアウトリーチ活動について紹介する。

論文

Interference effect between neutron direct and resonance capture reactions for neutron-rich nuclei

湊 太志; 福井 徳朗

EPJ Web of Conferences, 163, p.00037_1 - 00037_5, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:69.68

中性子捕獲反応は複合核過程と直接過程に分けられる。ほとんどの原子核において、複合核過程が中性子捕獲断面積の大部分を占めているが、軽核や魔法数核、中性子過剰核になると直接過程もまた重要になることが知られている。さらに、複合核過程と直接過程の間には干渉が存在することも知られている。しかしながら、複合核過程と直接過程のどちらかがもう片方より大きければ、その効果は小さく、ほとんどの原子核で干渉効果の影響は無視されてきた。しかし近年になり、一部の魔法数核において、干渉効果によると思われるデータが実験的に観測された。実際に、MengoniとOtsukaらによる理論計算によって、そのデータが干渉効果によって説明できることが報告された。同じように、中性子過剰核においても干渉効果の影響が見られるかどうかが次の課題となる。そのため、中性子過剰核の中性子捕獲断面積を理論的に計算し、それに対する干渉効果の影響を調べた。本発表では、いくつかの原子核の結果について議論を行い、干渉効果が中性子過剰核でも重要になることを報告する。

論文

Measurement and estimation of the $$^{99}$$Mo production yield by $$^{100}$$Mo($$n,2n$$)$$^{99}$$Mo

湊 太志; 塚田 和明*; 佐藤 望*; 渡辺 智*; 佐伯 秀也*; 川端 方子*; 橋本 慎太郎; 永井 泰樹*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(11), p.114803_1 - 114803_6, 2017/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.82(Physics, Multidisciplinary)

核診断に使われる$$^{99m}$$Tcの親核である$$^{99}$$Moの生成量の測定と計算を行った。$$^{99}$$Moは$$^{100}$$Mo($$n$$,$$2n$$)$$^{99}$$Mo反応によって作られ、中性子源はC($$d$$,$$n$$)反応を用いた。中性子のエネルギー範囲は熱領域から約40MeVまでである。測定された$$^{99}$$Moの生成量は、最新のC($$d$$,$$n$$)反応の実験データおよびJENDL評価済み断面積を用いて予測された数値計算結果と一致していることが分かった。次に、経済的に適した$$^{99}$$Moの生成法を模索するため、$$^{99}$$Mo生成の条件を変えた新しい系統的な数値計算を実施した。考慮した条件は、$$^{100}$$MoO$$_{3}$$サンプルの質量、炭素標的とサンプル間の距離、重陽子ビームの半径、照射時間である。得られた$$^{99}$$Moの生成量より、一つの加速器で$$^{99}$$Moの日本の需要量の約30%を担うことができることが分かった。また、1日2回$$^{99}$$Moから$$^{99m}$$Tcを溶出することで、$$^{99}$$Moの需要量の約50%まで引き上げることが可能であることが分かった。

論文

Theoretical investigation of two-particle two-hole effects on spin-isospin excitations through charge-exchange reactions

福井 徳朗*; 湊 太志

Physical Review C, 96(5), p.054608_1 - 054608_8, 2017/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.37(Physics, Nuclear)

The effect of the two-particle two-hole (2p2h) configuration on the Gamow-Teller (GT) transition causes the quenching problem of GT resonances. To solve this problem, we investigate the GT resonance of $$^{48}$$Ca(p,n)$$^{48}$$Sc. The Fermi transition of $$^{48}$$Ca is also investigated in order to demonstrate our framework. The transition density is calculated by the second Tamm-Dancoff approximation, whereas the distorted-wave Born approximation is employed to described the reaction process. A phenomenological Gaussian interaction is used to prepare the form factor. For the Fermi transition, our approach describes better the experimental behavior of the cross section than that calculated by the Lane model, which is conventionally adopted. We show the 2p2h effect on the GT transition decreases the magnitude of the cross section and does not change the shape of the angular distribution. The $$Delta l=2$$ transition on the present reaction is found to play a negligible role.

論文

Low-lying dipole strength in $$^{52}$$Cr

静間 俊行*; 早川 岳人*; 大東 出*; 大垣 英明*; 宮本 修治*; 湊 太志

Physical Review C, 96(4), p.044316_1 - 044316_10, 2017/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:61.99(Physics, Nuclear)

準単色線形偏向光子ビームを用いた核共鳴蛍光散乱実験によって、$$^{52}$$Crの低エネルギー双極子強度を測定した。励起状態のパリティは、入射光子ビームの偏極面における共鳴散乱$$gamma$$線の非対称性により決定した。励起エネルギー7.5MeVから12.1MeVまでの磁気双極子(M1)強度の総和は$$sum B(M1)uparrow=5.64(34) mu_N^2$$、電気双極子(E1)強度は$$sum B(E1)uparrow=73.7(23) times 10^{-3} e^2$$ fm$$^2$$という結果が得られた。観測されたM1とE1強度はSkyrme力を用いた乱雑位相近似法計算と比較を行い、双極子強度分布に対する2粒子2空孔状態とテンソル力の影響を調べた。この結果、2粒子2空孔状態とテンソル力の効果がともに、実験データの遷移強度の和を説明するために必要であることが分かった。

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