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論文

Charge radii and electromagnetic moments of $$^{195-211}$$At

Cubiss, J.*; Andreyev, A.; 光岡 真一*; 永目 諭一郎; 西尾 勝久; 太田 周也*; 若林 泰生*; 他60名*

Physical Review C, 97(5), p.054327_1 - 054327_19, 2018/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:16.38(Physics, Nuclear)

Hyperfine-structure parameters and isotope shifts of $$^{195-211}$$At have been measured for the first time at CERN-ISOLDE, using the in-source resonance-ionization spectroscopy method. The hyperfine structures of isotopes were recorded using a triad of experimental techniques for monitoring the photo-ion current. The Multi-Reflection Time-of-Flight Mass Spectrometer, in connection with a high-resolution electron multiplier, was used as an ion-counting setup for isotopes that either were affected by strong isobaric contamination or possessed a long half-life; the ISOLDE Faraday cups were used for cases with high-intensity beams; and the Windmill decay station was used for short-lived, predominantly $$alpha$$-decaying nuclei. The electromagnetic moments and changes in the mean-square charge radii of the astatine nuclei have been extracted from the measured hyperfine-structure constants and isotope shifts. This was only made possible by dedicated state-of-the-art large-scale atomic computations of the electronic factors and the specific mass shift of atomic transitions in astatine that are needed for these extractions. By comparison with systematics, it was possible to assess the reliability of the results of these calculations and their ascribed uncertainties. A strong deviation in the ground-state mean-square charge radii of the lightest astatine isotopes, from the trend of the (spherical) lead isotopes, is interpreted as the result of an onset of deformation. This behavior bears a resemblance to the deviation observed in the isotonic polonium isotopes. Cases for shape coexistence have been identified in $$^{197,199}$$At, for which a significant difference in the charge radii for ground (9/2$$^{-}$$) and isomeric (1/2$$^{+}$$) states has been observed.

論文

Simultaneous measurement of neutron-induced fission and capture cross sections for $$^{241}$$Am at neutron energies below fission threshold

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 牧井 宏之; 西中 一朗*; 太田 周也*; 永山 達郎*; 田村 信行*; 後藤 真一*; Andreyev, A.; Vermeulen, M. J.; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 856, p.133 - 138, 2017/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.96(Instruments & Instrumentation)

Fission and capture reactions were simultaneously measured in the neutron-induced reactions of $$^{241}$$Am at J-PARC. Data were taken with the TOF method in $$E_n$$ = 0.1$$sim$$20 eV. The fission events were observed by detecting prompt fission neutrons using liquid organic scintillators. The capture reaction was measured by detecting $$gamma$$ rays from the compound nuclei using the same detectors, where the prompt fission neutrons and capture $$gamma$$ rays were separated by a pulse shape analysis. The cross sections were obtained by normalizing the relative yields at the first resonance to evaluations or other experimental data. The ratio of the fission to capture cross sections at each resonance is compared with those from an evaluated nuclear data library and other experimental data. Some differences were found between the present values and the library/literature values at several resonances.

論文

$$beta$$-delayed fission and $$alpha$$ decay of $$^{196}$$At

Truesdale, V. L.*; Andreyev, A.; Ghys, L.*; Huyse, M.*; Van Duppen, P.*; Sels, S.*; Andel, B.*; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Capponi, L.*; et al.

Physical Review C, 94(3), p.034308_1 - 034308_11, 2016/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:42.61(Physics, Nuclear)

A nuclear-decay spectroscopy study of the neutron-deficient isotope $$^{196}$$At is reported where an isotopically pure beam was produced using the selective Resonance Ionization Laser Ion Source and On-Line Isotope Mass Separator (CERN). The fine-structure $$alpha$$ decay of $$^{196}$$At allowed the low-energy excited states in the daughter nucleus $$^{192}$$Bi to be investigated. A $$beta$$-delayed fission study of $$^{196}$$At was also performed. A mixture of symmetric and asymmetric fission-fragment mass distributions of the daughter isotope $$^{196}$$Po (populated by $$beta$$ decay of $$^{196}$$At) was deduced based on the measured fission-fragment energies. A $$beta$$DF probability $$P_{rm beta DF}$$($$^{196}$$At) = 9(1)$$times$$10$$^{-5}$$ was determined.

論文

Development of a measurement system for the determination of ($$n,gamma$$) cross-sections using multi-nucleon transfer reactions

牧井 宏之; 太田 周也*; 石井 哲朗; 若林 泰生*; 古高 和禎; 西尾 勝久; 西中 一朗; 千葉 敏; 井頭 政之*; Czeszumska, A.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 797, p.83 - 93, 2015/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.03(Instruments & Instrumentation)

中性子捕獲断面積を間接的に導出するための、$$gamma$$線測定用のコンプトン抑止型LaBr$$_{3}$$(Ce)検出器と荷電粒子測定用のシリコン$${Delta}E$$-$$E$$検出器から構成される、新しい測定装置の開発を行った。原子力機構タンデム加速器からのエネルギー153MeVの酸素18ビームを$$^{155}$$Gd及び、$$^{157}$$Gd標的に照射して発生する$$gamma$$線と荷電粒子の同時測定を行うことにより、開発した装置の特性試験を行った。大型(直径4インチ、長さ5インチ)のLaBr$$_{3}$$(Ce)検出器を用いることにより、$$^{155}$$Gd($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)$$^{157}$$Gd反応及び、$$^{157}$$Gd($$^{18}$$O, $$^{16}$$O)$$^{159}$$Gd反応で生成される複合核からの$$gamma$$線の測定に成功した。得られた結果から新たに開発した測定装置が多核子移行反応を用いた中性子捕獲断面積の導出に極めて有効であることを見出した。

論文

Development of anti-Compton LaBr$$_{3}$$(Ce) spectrometer for measurement of surrogate reactions

牧井 宏之; 太田 周也*; 石井 哲朗; 西尾 勝久; 西中 一朗; 古高 和禎; 若林 泰生*; 千葉 敏*; 井頭 政之*

Nuclear Data Sheets, 119, p.361 - 364, 2014/05

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

代理反応で生成した複合核の高励起状態からの$$gamma$$線を観測するため、コンプトン抑止型LaBr$$_{3}$$(Ce)スペクトロメータを開発した。スペクトロメータは直径10.2cm、長さ12.7cmのLaBr$$_{3}$$(Ce)主検出器と、厚み2.5cm、長さ25.4cmの環状BGO検出器から構成される。標準線源や$$^{27}$$Al(p,$$gamma$$)$$^{28}$$Siにより発生した$$gamma$$線を用いた性能試験の結果とともに原子力機構タンデム加速器施設での代理反応法を用いた中性子捕獲断面積測定計画について報告する。

口頭

CR-39飛跡検出器を用いた中間エネルギー重イオンの入射核電荷交換断面積の精密測定

千葉 敏; 太田 周也*; 安田 仲宏*; Sihver, L.*; 小平 聡*; 井手口 悠介*; 長谷部 信行*

no journal, , 

本研究は、宇宙線の起源解明のために有益な情報である、宇宙線起源の元素組成の解明を目標としていている。宇宙線(陽子から鉄など重イオン含め)は発生してから、地球に到達するまでに、星間水素と核反応を起こして、さまざまな二次核を生成しており、地球近傍で観測した宇宙線の元素組成に混じっている。このため、宇宙線重イオンと水素の反応断面積(入射核電荷交換断面積)を正確に測定し、二次核の量を差し引けば、宇宙線起源由来の元素組成が求まる。本研究では、CR-39飛跡検出器を用いた高精度測定手法を開発し、数百$$sim$$千MeV/nのFeやMgビームとC, CH$$_{2}$$標的を用い、断面積測定を行った。

口頭

Precise measurements of projectile charge changing cross sections for intermediate energy heavy ions

太田 周也*; 安田 仲宏*; Sihver, L.*; 小平 聡*; 井手口 悠介*; 長谷部 信行*

no journal, , 

本研究は、宇宙線の起源解明のために有益な情報である、宇宙線起源の元素組成の解明を目標としている。宇宙線(陽子から鉄など重イオン含め)は発生してから、地球に到達するまでに、星間水素と核反応を起こして、さまざまな二次核を生成しており、地球近傍で観測した宇宙線の元素組成に混じっている。このため、宇宙線重イオンと水素の反応断面積(入射核電荷交換断面積)を正確に測定し、二次核の生成量を差し引けば、宇宙線起源由来の元素組成が求まる。本研究では、CR-39飛跡検出器を用いた高精度測定手法を開発し、100から1000MeV/nucleonのFeやMgビームと$$C$$,$$CH_2$$標的を用い、全断面積及び、各元素を生成する断面積(部分断面積)測定を行った。測定した断面積は、エネルギーの重複する範囲で過去の実験データと一致し、本測定方法の有効性が確認できた。また、300MeV/n以下では、本測定が初めてのデータとなったが、モデル計算から15%以上大きい値を示し、従来の断面積計算モデルの改良やさらなる実験データ取得の必要性を示すことができた。

口頭

Implementation of EGS5 physics into PHITS

岩瀬 広*; 波戸 芳仁*; 平山 英夫*; 仁井田 浩二*; 橋本 慎太郎; 松田 規宏; 野田 秀作; 太田 周也*; 岩元 洋介; 佐藤 達彦; et al.

no journal, , 

EGS(Electron Gamma Shower)コードは、SLAC, Michigan大学, 高エネルギー加速器研究機構の協力で開発され、世界的に広く利用されている電磁カスケードモンテカルロコードのひとつである。その用途は、加速器施設の遮蔽や放射線測定器のデザイン、医療分野での線量評価など、さまざまな分野にわたっている。一方、粒子・重イオン輸送コードPHITSは、多種の粒子を扱うことができる汎用のモンテカルロコードであり、利便性の高いユーザーインターフェイスと出力機能を備えている。EGS5では電磁カスケードを精密な物理モデルで取り扱っており、PHITSに組み込むことができれば、計算コードのユーザーに対して非常に大きな恩恵を与えることが期待できる。本発表では、PHITSにEGS5を組み込んだ場合でもオリジナルのEGS5と同じ結果を得るため、計算処理が同一となるよう、EGS5のモデルを種々のパートに分割し、PHITSで実行するために進めた研究開発の成果を報告する。

口頭

JAEAにおける代理反応研究の成果,2; 核分裂断面積の測定

西尾 勝久; 永山 達郎*; 西中 一朗; 光岡 真一; 牧井 宏之; 太田 周也*; 古高 和禎; 塚田 和明; 浅井 雅人; 石井 哲朗; et al.

no journal, , 

代理反応による核分裂断面積の測定結果について報告する。原子力機構タンデム加速器を用い、$$^{18}$$O+$$^{238}$$U及び$$^{18}$$O+$$^{235}$$Uの核子移行反応で生成される複合核の核分裂崩壊比を測定し、代理反応比法により$$^{239}$$U(半減期23.5分)の中性子入射核分裂断面積を導出した。また、同様の方法で既知のデータが存在する$$^{236}$$U(n,f)の核分裂断面積を測定し、成立性について考察を行った。

口頭

Depth dependency of neutron density produced by galactic cosmic rays in the lunar subsurface

太田 周也; Sihver, L.*; 小林 進悟*; 長谷部 信行*

no journal, , 

銀河宇宙線によって月面に生成される中性子は、月面中の$$gamma$$線生成に主要な役割を果たす。これらの$$gamma$$線が月面から放出される際、測定を行うことで、月面の元素分布を調べることができ、近年有力な月研究の手段となっている。本研究では、月面中に生成された中性子のフラックスや深さ依存性を見積もり、近年、月周回衛星に搭載されている$$gamma$$線分光計のデータ解析に役立てることを目指した。計算は、原子力機構が開発したPHITS放射線輸送コードを用いて行い、最新の核データファイルであるJENDL-HEを取りこんで精密な計算を行うことで、過去にApollo17号が月面で実測した中性子深さ分布を再現することができた。これにより、PHITSコードを用いた月面の中性子情報の計算の信頼性も確認することができた。

口頭

Study on low-energy resonances of $$^{22}$$Ne ($$alpha$$,$$gamma$$) $$^{26}$$Mg using $$^{22}$$Ne + $$^6$$Li reaction

太田 周也; 牧井 宏之; 石井 哲朗; 西尾 勝久; 光岡 真一; 西中 一朗; 千葉 敏

no journal, , 

大質量星中のHe燃焼過程に起こるとされる$$^{22}$$Ne($$alpha$$,n)$$^{25}$$Mg反応はs-過程元素合成のための重要な中性子源であると考えられている。一方で、$$^{22}$$Ne($$alpha$$,$$gamma$$)$$^{26}$$Mg反応も競合過程として考えられるので、この二つの反応の分岐比を低エネルギー共鳴において決定する必要がある。しかし、E$$_{alpha}$$(830keV)共鳴エネルギーと強度が不確かである等の問題がある。本研究では、この共鳴の情報を得るための実験を進めている。原子力機構のタンデム加速器で$$^{22}$$Neビームを用い、$$^6$$Li($$^{22}$$Ne, $$^{26}$$Mg) dによる$$alpha$$粒子移行反応で$$^{26}$$Mgを励起し、共鳴状態からの中性子と$$gamma$$放出の分岐比の測定を試みることにした。今回の国際会議では、実験装置の開発状況について発表する予定である。

口頭

JAEAにおける代理反応研究の成果,3; 中性子捕獲断面積の導出

牧井 宏之; 石井 哲朗; 太田 周也*; 西尾 勝久; 永山 達郎*; 西中 一朗; 古高 和禎; 光岡 真一

no journal, , 

原子力機構タンデム加速器施設を用いて、$$^{155}$$Gd($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{157}$$Gd及び$$^{157}$$Gd($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{159}$$Gd反応の測定を行った。測定で得られた$$^{156}$$Gd及び$$^{158}$$Gdの中性子捕獲反応断面積比と既知のデータとの比較から、中性子捕獲反応に対して代理反応法が適用可能な中性子エネルギー等について議論を行う。

口頭

高燃焼度原子炉動特性評価のための遅発中性子収率高精度化に関する研究開発,2; 代理反応によるアクチノイド原子核の質量数分布の測定

西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; 太田 周也; 永山 達郎*; 千葉 敏; 塚田 和明; 浅井 雅人; 石井 哲朗; et al.

no journal, , 

核分裂あたりの遅発中性子の数は、核分裂片の質量数収率に依存する。高燃焼炉などでは寿命の短いマイナーアクチノイド原子核の核分裂に伴う遅発中性子も原子炉動特性に影響を与えると考えられる。本研究では、これらの遅発中性子数の評価に必要な核分裂片の質量数分布を、核子移行反応を用いて取得する方法を開発した。この方法は、代理反応法と言えるもので、中性子を吸収して生成されるのと同じ原子核を、重イオンを用いた核子移行反応によって生成し、この核分裂を測定することで核分裂収率を取得した。実験は、原子力機構タンデム加速器から供給される酸素18ビームをウラン238標的に照射することで行った。核子移行反応の結果生成される酸素16などの原子核をシリコン検出器で検出して複合核の種類と励起エネルギーを同定し、複合核の核分裂で生じる2つの核分裂片を多芯線比例計数管で検出した。運動学的手法により核分裂片の質量数分布を決定した。この結果、ウラン、ネプツニウムおよびプルトニウムにわたる12核種の核分裂片質量数分布と、励起エネルギー50MeVまでの励起エネルギーに対する質量数分布の変化を明らかにした。

口頭

Measurement of neutron capture cross section of Li-7 at J-PARC/MLF/ANNRI

牧井 宏之; 瀬川 麻里子; 太田 周也*; 木村 敦; 西中 一朗; 西尾 勝久; 原田 秀郎

no journal, , 

Li, Be, B等の軽核の中性子捕獲断面積は初期宇宙や爆発的天体現象での元素合成を理解するうえで重要な物理量である。しかしながら、これらの元素に対する断面積の値は非常に小さいことが知られており、高精度で決定することが難しい。大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)で得られる大強度パルス中性子ビームを中性子核反応測定装置(ANNRI)に設置された大立体角・高エネルギー分解能Geスペクトロメータと組み合わせて測定を行えば、軽核の中性子捕獲断面積の高精度測定が可能になるのではないかと考え、測定を開始した。本発表ではLi-7の測定結果について報告する。

口頭

J-PARC/MLF/ANNRIを用いたLi-6, 7の中性子捕獲断面積測定

牧井 宏之; 瀬川 麻里子; 太田 周也*; 木村 敦; 西中 一朗; 西尾 勝久; 原田 秀郎

no journal, , 

軽核(Li, Be, B等)の中性子捕獲反応は、宇宙初期や超新星爆発等における元素合成過程を理解する上で重要である。さらに、軽核では準位密度が低いことから反応に関与する励起準位が限定されるため、中性子捕獲反応そのものを研究する際にも有用である。しかしながら、軽核の中性子捕獲断面積は微小で高精度測定が難しい。大強度中性子ビームと高性能Ge検出器が利用可能なJ-PARC/MLF/ANNRIを用いれば、軽核の中性子捕獲断面積の測定が可能になると考え、測定を開始した。本講演ではLi-6, 7の中性子捕獲反応測定の結果について報告する。

口頭

マイナーアクチノイドの中性子誘起核分裂および中性子捕獲断面積の同時測定法の開発

田村 信行; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 西中 一朗; 牧井 宏之; 木村 敦; 太田 周也*; Andreyev, A.; Vermeulen, M.*; Girespire, S.*; et al.

no journal, , 

原子炉の運転に伴って長寿命のマイナーアクチノイド(MA)が生成する。このMAを分離・核変換することで将来にわたる環境への放射線影響を低減することが重要となっている。このための核変換炉を構築するため、MAの中性子入射断面積を高精度で測定する必要がある。本研究では、中性子誘起核分裂および中性子捕獲断面積を同時に測定する方法を開発し、これを用いて$$^{241}$$Amのデータを取得した。中性子飛行時間分析法を用いた本実験は、J-PARC/MLFのBL04コースで行った。核分裂事象を決定するため、即発中性子を有機液体シンチレータで検出した。この検出器を用いて捕獲反応で放出される$$gamma$$線も検出した。$$gamma$$線と中性子は、波形弁別法によって区別した。測定で得られた低エネルギー側の3つの共鳴のうち、捕獲断面積は従来の測定によく一致したものの、第2共鳴の核分裂断面積は従来より高い値を得た。核分裂および捕獲断面積を同時に測定する手法を見出したのは本研究が初めてであり、核データの高精度化につながる成果である。

口頭

Fission study by multi-nucleon transfer reaction at JAEA

廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; L$'e$guillon, R.; 牧井 宏之; 西中 一朗; Orlandi, R.; Smallcombe, J.; 石井 哲朗; 塚田 和明; 浅井 雅人; et al.

no journal, , 

We have developed a measurement system for the multi-nucleon transfer reaction and been studying fission of short-lived minor actinides and neutron-rich nuclides. The experiment was performed at the tandem accelerator facility of Japan Atomic Energy Agency where targets of $$^{238}$$U, $$^{232}$$Th, $$^{248}$$Cm were irradiated with $$^{18}$$O beams. In this experiment, more than ten nuclides were excited up to few tens of MeV at a time. Projectile-like scattered particles after the multi-nucleon transfer reaction were detected and identified using a $$Delta$$E-E silicon telescope. The mass distribution was deduced from the time difference between two fission fragments from the compound nucleus which were detected using two pairs of multi-wire proportional counters. Neutrons accompanied by fission were also measured using liquid scintillators placed around the reaction chamber. In the nucleon transfer reaction, the axis of the angular-momentum transfer can be determined from the direction of the scattered particle. This is one of the most different point from the neutron/ion-induced fusion-fission reaction where only the plane on which the axis lies can be determined. The fission angular distributions with respect to this axis as well as the mass yield, the prompt neutron multiplicity and so on will be presented.

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