Observation of bound states in the C reaction at 1.8 GeV/ in J-PARC

永江 知文*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; 谷田 聖; et al.

Proceedings of Science (Internet), 281, p.038_1 - 038_7, 2017/05

https://doi.org/10.22323/1.281.0038

We have carried out a pilot data taking of the J-PARC E05 experiment to search for the bound state peaks of Be in the C reaction at 1.8 GeV/. The measurement was performed at the K1.8 beam line of the J-PARC hadron experimental hall with a typical beam intensity of every six seconds. So far the best energy resolution of about 6 MeV FWHM was achieved with the existing SKS spectrometer. With a reasonable statistics, we have succeeded to observe peak structures in the bound region, which seems to suggest that the potential depth of would be deeper than 14 MeV estimated in the previous measurements.

Observation of spin-dependent charge symmetry breaking in interaction; -ray spectroscopy of 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

The energy spacing between the spin-doublet bound state of He was determined to be keV, by measuring rays for the transition with a high efficiency germanium detector array in coincidence with the He reaction at J-PARC. In comparison to the corresponding energy spacing in the mirror hypernucleus H, the present result clearly indicates the existence of charge symmetry breaking (CSB) in 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 ground state but is vanishingly small in the excited state, demonstrating that the CSB interaction has spin dependence.

Core-hole effect on XANES and electronic structure of minor actinide dioxides with fluorite structure

鈴木 知史; 西 剛史; 中田 正美; 赤堀 光雄; 平田 勝; 加治 芳行

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 73(2), p.209 - 216, 2012/02

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2011.10.043

マイナーアクチノイド(MA)を含有した蛍石型構造である混合酸化物(MOX)燃料の開発が進められているが、MA化合物の特性はこれまで十分に評価されてこなかった。特に、MAの周辺の原子価状態や局所構造は、MOXの特性に大きく影響する。原子価状態や局所構造の有効な評価手法としてX線吸収スペクトル(XANES)がある。これまで、MOX中のMAの挙動の評価の基礎として、蛍石型構造であるAmやNpOのXANESの測定を行ってた。このXANESを第一原理計算により評価した結果、AmやNpOのXANESの吸収端近傍のピークは、酸素p成分との相互作用により形成され、このピークの高エネルギー側のテール構造は、酸素のd成分との相互作用で形成されることがわかった。さらに、励起電子の電子密度を評価した結果、吸収端近傍のピークは束縛状態であり、テール構造はAm原子間あるいはNp原子間の定在波により形成されることが明らかとなった。

First principles calculation of X-ray absorption spectra of Am oxides

鈴木 知史; 西 剛史; 中田 正美; 赤堀 光雄; 平田 勝; 加治 芳行

no journal, , 

放射性廃棄物の潜在的で長期に渡る危険を減らすため、高速炉において混合酸化物(MOX)燃料の形で行われるマイナー・アクチノイド(MA)の核変換は、将来の核燃料サイクルにおいての重要な選択肢である。MAの中でも、高レベル放射性廃棄物の廃棄における環境負荷を減らすという視点で、Amは留意すべき物質である。酸化物燃料中のAm近傍の局所構造と電子構造は、核変換する燃料の物性評価のために、不可欠な情報である。X線吸収端近傍構造(XANES)は、酸化物燃料中のアクチノイド原子近傍の局所構造と電子構造を調べるのに優れた手法である。そこで、Am酸化物のAm L XANESを測定して、さらに解析を行った。電子構造の側面からXANESを評価するために、第一原理計算を用いて理論的な帰属を行った。この理論的な帰属からXANESのピーク構造の成因が明らかとなり、さらに、Am 5fレベルとほかのアクチノイド酸化物の5fレベルを比較することで、MOX中のAmの酸化還元挙動を求めた。

XANES and the electronic structure of actinide oxide

鈴木 知史; 西 剛史; 中田 正美; 赤堀 光雄; 平田 勝; 加治 芳行

no journal, , 

環境負荷低減等を目指して高速燃料サイクルの開発が進められており、使用済燃料における放射性毒性の高いマイナーアクチノイド(MA)を核転換させるという概念が検討されている。このMAの中でもアメリシウム(MA)は生成量が多く、高放射能を有するため特に着目すべき核種である。このAmの核転換形態として、現在、Amを既存のウラン(U)・プルトニウム混合酸化物に添加する方式が、検討されている。このような酸化物燃料中のAmの原子価状態は、酸素ポテンシャルや熱物性に強く影響されるため、Am原子周辺の電子状態を解明することは必要不可欠である。この一環として測定したAm酸化物とU酸化物のX線吸収スペクトル(XANES)について、スペクトルの再現及び解析を実施した。その結果、ピーク構造の成因は、吸収端から15eV以下の領域では酸素のp成分との、15eV以上の領域では酸素のd成分との相互作用により形成されることがわかった。さらに、Am酸化物,U酸化物,AmとUの混合酸化物の電子状態を計算すると、酸化物単体と比較して混合酸化物中では、Amの電子状態の変化は小さいのに対して、Uの電子状態は大きく変化することがわかった。

Am酸化物のX線吸収スペクトルと電子状態解析

鈴木 知史; 西 剛史; 中田 正美; 赤堀 光雄; 平田 勝; 加治 芳行

no journal, , 

アメリシウム(Am)含有燃料の物性変化を評価することは重要な課題である。特に、Amの原子価状態はAm含有酸化物燃料の酸素ポテンシャルや熱物性に強く影響するため、酸化物燃料中のAm原子周辺の電子状態を解明することは必要不可欠である。これまでX線吸収スペクトル(XANES)を用いた評価を行い、価数の異なるAmOとAmOのXANESについての測定と解析から、吸収端近傍のピークの高エネルギー側のテール構造は、AmOの方が明確であることを明らかにした。さらに、このテール構造の成因について第一原理計算を用いて検討した結果、AmOでは2原子のAmが関与した共鳴によりテール構造が形成され、AmOでは3原子のAmが関与した共鳴により形成されることがわかった。

XANES and the electronic state of americium oxides

鈴木 知史; 西 剛史; 中田 正美; 赤堀 光雄; 平田 勝; 加治 芳行

no journal, , 

使用済燃料に蓄積されたアメリシウム(Am)を添加した混合酸化物燃料の開発にあたり、Amの原子価状態は酸化物燃料の酸素ポテンシャルや熱物性に強く影響するため、酸化物燃料中のAm原子周辺の電子状態を解明することは必要不可欠である。本研究では、X線吸収スペクトル(XANES)を用いた評価を行い、価数の異なるAmOとAmOのXANESについての測定と第一原理計算による解析から、吸収端近傍のピークの高エネルギー側のテール構造は、AmOの方が明確であること、AmOでは2原子のAmが関与した共鳴によりテール構造が形成され、AmOでは3原子のAmが関与した共鳴により形成されることがわかった。さらに、混合酸化物AmUOのXANESは、AmOに近いスペクトルであることが明らかになった。

Scattered proton detection system for scattering experiment with the cylindrical scintillating fiber tracker and BGO calorimeters

中田 祥之; 長谷川 勝一; 早川 修平

no journal, , 

J-PARC K1.8ビームラインにおいてシグマ陽子散乱実験を計画している。本実験では散乱された陽子の飛跡とエネルギーと生成したK中間子の運動量から運動学を計算することで、散乱事象を再構成する手法を用いる。このため、高い散乱事象検出効率を達成するために、散乱された陽子の飛跡とエネルギーを高い精度で測定する必要がある。現在、散乱陽子の飛跡とエネルギーを高精度で測定するための散乱陽子検出システムを開発中であり、この散乱陽子検出システムのテストを2014年秋に80MeV陽子とポリエチレン標的を用いて東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンターで行った。そこで得られた結果についての講演を行う。

J-PARC E40実験のための3次元マトリックストリガロジックの開発

中田 祥之; 長谷川 勝一

no journal, , 

J-PARC E40実験はJ-PARCで計画されているシグマ陽子散乱実験である。本実験はHzの高強度ビームを使用し、散乱微分断面積の高統計精度測定を目指している。高強度ビームに起因する膨大なバックグラウンド事象をデータ収集段階で抑制し、注目する反応のデータを取り逃がしなく収集することが、高統計精度達成において非常に重要である。マグネット前後の三つのホドスコープ型検出器(SFT, CH, TOF)において反応の生成によるヒットパターンに一定の傾向が現れるので、カウンターにおけるヒット位置の組み合わせにゲートをかけることで、バックグラウンド事象を抑制でき生成事象データ収集の効率化が見込める。現在、検出器からの信号を専用モジュールに入力しFPGAで処理することで数sで動作するファームウェアが開発済みである。このファームウェアは、三つのカウンターの信号をそれぞれRAMに記録し、あらかじめ用意された許されるヒットパターンのテーブル(LUT)とRAMに記録されたヒットパターンを照合することで注目する反応であるか否かの判定を下す。この手法では三つのカウンターのヒットパターン数だけLUTを参照するため高速動作が不可能であった。そこで本研究では、FPGA内に許されるヒットの組み合わせ数と同数のANDゲートを設けることで、判定を下す手法を用いるFPGAファームウェアを開発し、既存のモジュールに実装することで10倍速い動作を目指す。本講演ではその3次元マトリックストリガロジックの開発状況、主に開発中のファームウェアのANDゲート数が増加したときの判定時間の変化について報告する。