Onset of collectivity for argon isotopes close to

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Gmez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.

Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.034312

理化学研究所RIビームファクトリーにて中性子過剰核Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、Arのエネルギー準位および分光学的因子を導出した。特に、第一励起状態のへの分光学的因子が大きいことから、始状態のArの基底状態において中性子が軌道を多く占めていることがわかった。これは、中性子数32がよい魔法数として知られるCaとは異なった性質であり、カルシウムからアルゴンへと陽子が2個減ることで閉殻構造が大きく崩れることが明らかになった。

Development of training course on non-destructive assay of nuclear material for Asian region, 2; Development of lectures and exercises on gamma-ray measurement

山本 昌彦; 河野 壮馬; 三枝 祐; 久野 剛彦; 関根 恵; 井上 尚子; 野呂 尚子; Rodriguez, D.; 山口 知輝; Stinett, J.*

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Annual Meeting 2023 (Internet), 10 Pages, 2023/05

保障措置・計量管理の担当者を対象とした、アジア地域向け「核物質の非破壊測定に関するトレーニングコース(NDAコース)」を開発した。NDAコースの5日間うち、ガンマ線測定パートは2日間を割いて実施した。ガンマ線検出器の基本特性,検出方法,メカニズムに関する講義は、開発したeラーニングにて提供した。また、実習の部分は原子力機構の施設において実施し、参加者は、各ガンマ線検出器のセットアップからウラン及び他のガンマ線放出核種の測定までを行った。また、ウラン235の濃縮度測定も行った。さらに、原子力機構の研究炉であるJRR-3における新燃料集合体の測定実習の準備として、IAEA保障措置で普及している携帯型ガンマ線スペクトロメータHM-5を用いた訓練も実施した。本発表では、これらのトレーニングコースの開発及び結果、参加者からのフィードバックについて報告する。

Extended neutron orbital and the shell closure in Ca

Enciu, M.*; Liu, H. N.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; 吉田 数貴; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review Letters, 129(26), p.262501_1 - 262501_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.262501

230MeV/nucleonでのCaからの中性子ノックアウト反応が線分光と行われ、と軌道からの中性子ノックアウト反応の運動量分布が測定された。断面積はの閉殻と整合し、Ca同位体でのと閉殻と同程度に強い閉殻であることが確認された。運動量分布の分析からと軌道の平均二乗根半径の差は0.61(23)fmと決定され、これはmodified-shell-modelによる予言の0.7fmと整合した。これは、中性子過剰なCa同位体での軌道半径が大きいことが、中性子数にしたがって線形的に荷電半径が増える意外な現象の原因であることを示唆している。

A First glimpse at the shell structure beyond Ca; Spectroscopy of K, Ca, and Ca

小岩井 拓真*; Wimmer, K.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Holt, J. D.*; 宮城 宇志*; Navrtil, P.*; 緒方 一介*; et al.

Physics Letters B, 827, p.136953_1 - 136953_7, 2022/04

AA2021-0775.pdf:0.62MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.136953

中性子過剰核Caでは、新魔法数34が発見されて以来、その構造を知るために多くの実験がなされてきたが、それを超える中性子過剰核の情報は全く知られてこなかった。本論文では、理化学研究所RIBFにてK, Ca, Caの励起状態から脱励起するガンマ線を初めて観測した結果を報告した。それぞれ1つのガンマ線しか得られなかったものの、KおよびCaのデータは、それぞれ、陽子のと軌道間のエネルギー差、中性子のと軌道間のエネルギー差を敏感に反映し、両方とも最新の殻模型計算によって200keV程度の精度で再現できることがわかった。また、1粒子状態の程度を特徴づける分光学的因子を実験データと歪曲波インパルス近似による反応計算から求め、その値も殻模型計算の値と矛盾しないことがわかった。

Development of delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear safeguards, 2; Designing a compact DGS instrument

Rossi, F.; Abbas, K.*; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Rodriguez, D.; 高橋 時音

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Virtual Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2021/08

The Japan Atomic Energy Agency is developing the Delayed Gamma-ray Spectroscopy (DGS) non-destructive assay technique to quantify the fissile-nuclide content in small samples of mixed nuclear materials. One of our primary goals is to develop a compact and efficient DGS instrument to be easily installable into analytical laboratories. The instrument should include an external neutron source and a gamma-ray detection system along with other supporting systems like sample transfer and neutron monitoring. One of the challenges is to design a compact and efficient moderator for commercial neutron sources (e.g. neutron generators or sealed radioactive sources) that emit neutrons with high energy. However, to be able to enhance the gamma-ray signal from fissile materials, thermal neutrons are best due to their higher fission cross-sections. The choice of viable neutron source (neutron spectrum and strength) depends on several considerations (e.g. sample type and interrogation pattern), but also affect the gamma-ray measurement and the consequence analysis. In this work, we will first describe the evaluation results of our Delayed Gamma-ray Test Spectrometer using a Cf source (DGTS-C) from the first experiment carried out in PERLA in collaboration with the European Commission, Joint Research Centre. In association, we will describe how it provided guidance for our demonstration irradiator. Further, we will present our final moderator design concept for a deuterium-deuterium (D-D) neutron generator and present the latest results of data-model comparisons, including those with our PUNITA results. This work is supported by the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT) under the subsidy for the "promotion for strengthening nuclear security and the like". This work was done under the agreement between JAEA and EURATOM in the field of nuclear material safeguards research and development.

Evaluation of high-energy delayed gamma-ray spectra dependence on interrogation timing patterns

Rodriguez, D.; Bogucarska, T.*; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Pedersen, B.*; Rossi, F.; 高橋 時音; Varasano, G.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 997, p.165146_1 - 165146_13, 2021/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165146

Under the MEXT subsidy to strengthen nuclear security related research, the ISCN is developing delayed gamma-ray spectroscopy (DGS) for nuclear safeguards. Here we present results from experiments using the PUNITA instrument in collaboration with JRC-Ispra to evaluate the gamma-ray spectral dependence on interrogation time patterns and number of cycles. Specifically, we investigated the observable gamma rays useful to quantify the Pu and U contributions. Of the time patterns tested in this study, we determined that irradiating the sample for 60- followed by a gamma-ray measurement of 60- was the best for a comparable one-hour total interrogation time.

JAEA-JRC collaborative development of delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear material evaluation, 3; Fissile mass estimation with uranium samples

Rossi, F.; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Rodriguez, D.; 高橋 時音; Abbas, K.*; Bogucarska, T.*; Crochemore, J.-M.*; Pedersen, B.*; Varasano, G.*

61st Annual Meeting of the Institute of Nuclear Materials Management (INMM 2020), Vol.2, p.907 - 911, 2021/00

Delayed Gamma-ray Spectroscopy (DGS) is a nondestructive assay technique with the capability to quantify the fissile composition of small nuclear material samples from reprocessing plants. In recent years, the Japan Atomic Energy Agency in collaboration with the Joint Research Centre performed several experiments using uranium and plutonium standard samples. In this paper, we present some of our recent experiment results showing the feasibility of DGS for fissile mass estimation. In particular, we interrogate uranium samples of different enrichment and we are showing that we were able to qualify significant peaks even for a depleted uranium sample above 2.7 MeV. Applying correction factors for neutron self-shielding and gamma self-absorption, we obtained a mass linear correlation when considering total integrated counts above 3.3 MeV as well as specific individual peak counts. This work is supported by the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT) under the subsidy for the "promotion for strengthening nuclear security and the like". This work was done under the agreement between JAEA and EURATOM in the field of nuclear material safeguards research and development.

= 32 shell closure below calcium; Low-lying structure of Ar

Corts, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Menndez, J.*; 緒方 一介*; Schwenk, A.*; 清水 則孝*; Simonis, J.*; et al.

Physical Review C, 102(6), p.064320_1 - 064320_9, 2020/12

AA2020-0748.pdf:0.75MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.064320

理化学研究所RIBFにおいて、=32同位体であるArの低励起構造を陽子・中性子ノックアウト反応,多核子剥離反応,陽子非弾性散乱と線分光によって調査した。すでに知られていた2つに加えて、3状態の候補を含む5つの状態を新たに確認した。 coincidenceによって得られた準位図は模型空間での殻模型計算やカイラル2体・3体力による第一原理計算と比較した。陽子・中性子ノックアウト反応断面積の理論との比較により、新たに発見された2つの状態は2状態であり、また以前に4とされていた状態も2であることが示唆された。

Utilizing nuclear data in delayed gamma-ray spectroscopy inverse Monte Carlo analysis

Rodriguez, D.; Abbas, K.*; Crochemore, J.-M.*; 小泉 光生; Nonneman, S.*; Pedersen, B.*; Rossi, F.; 瀬谷 道夫*; 高橋 時音

EPJ Web of Conferences, 239, p.17005_1 - 17005_5, 2020/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/202023917005

While nondestructive assay techniques would improve the efficiency and time to quantify high-radioactivity nuclear material, there are no passive NDA techniques available to directly verify the U and Pu content. The JAEA and JRC are collaboratively developing the Delayed Gamma-ray Spectroscopy to evaluate the fissile composition from the unique fission product yield distributions. We are developing an Inverse Monte Carlo method that simulates the interrogation and evaluates the individual contributions to the composite spectrum. While the current nuclear data affects the ability to evaluate the composition, the IMC analysis method can be used to determine the systematic uncertainty contributions and has the potential to improve the nuclear data. We will present the current status of the DGS collaborative work as it relates to the development of the DGS IMC analysis.

Shell evolution of = 40 isotones towards Ca; First spectroscopy of Ti

Corts, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Lenzi, S. M.*; Menndez, J.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; et al.

Physics Letters B, 800, p.135071_1 - 135071_7, 2020/01

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.135071

ガンマ線分光による=40同調体であるTiの分光学研究をV(,)TiをRIBFで行った。今回初めて測定されたとの遷移はTiの基底状態が変形していることを示唆した。これらのエネルギーは近傍核のCrやFeと比較して大きく、したがって四重極集団運動が小さくなっていることが示唆される。今回の結果は大規模殻模型計算によって良く再現される一方、第一原理計算や平均場模型では今回の結果は再現されなかった。