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論文

Development of wide range photon detection system for muonic X-ray spectroscopy

水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.169029
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard $$gamma$$-ray sources and in-beam experiment using $$^{27}$$Al($$p,gamma$$)$$^{28}$$Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of $$^{197}$$Au and $$^{209}$$Bi is proposed.

論文

Evaluation of RBE-weighted doses for various radiotherapy beams based on a microdosimetric function implemented in PHITS

高田 健太*; 佐藤 達彦; 熊田 博明*; 櫻井 英幸*; 榮 武二*

Journal of Physics; Conference Series, 1662, p.012004_1 - 012004_6, 2020/10

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1662/1/012004

筑波大学では、PHITSを計算エンジンとしたBNCT用の治療計画システム開発を進めている。そのシステムは、BNCTに加えてX線、陽子線及び炭素線ビームの治療への適用も計画されており、PHITSのマイクロドジメトリ機能を用いて、物理的なエネルギー付与を表現する吸収線量に加えて、放射線の種類による生物学的効果を考慮した線量(RBE加重線量)を計算することができる。本研究では、開発中のシステムを使ってX線,陽子線,炭素線の照射、BNCTに対してRBE加重線量、線エネルギー付与の確率分布をそれぞれ計算し、相互比較した。発表では、それらの計算結果を説明すると共に、実験値との比較結果についても紹介する。

論文

Validation of the physical and RBE-weighted dose estimator based on PHITS coupled with a microdosimetric kinetic model for proton therapy

高田 健太*; 佐藤 達彦; 熊田 博明*; 纐纈 純一*; 武居 秀行*; 櫻井 英幸*; 榮 武二*

Journal of Radiation Research, 59(1), p.91 - 99, 2018/01

https://doi.org/10.1093/jrr/rrx057
 被引用回数：34 パーセンタイル：88.03(Biology)

陽子線や炭素線治療などの治療計画では、物理線量のみならず生物学的効果比(RBE)を考慮したRBE加重線量を評価する必要がある。本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSとマイクロドジメトリ運動学モデル(MKM)を組み合わせたRBE加重線量計算手法の精度検証を陽子線治療に対して実施した。その目的のため、筑波大学陽子線治療センターのビームラインを詳細に模擬した幾何形状をPHITS内で構築し、155MeV陽子の単色ビームと拡大ブラッグピーク(SOBP)ビームに対する物理線量及びRBE加重線量を計算した。計算値と過去における測定値を比較した結果、物理線量及びRBE加重線量に対して最大でそれぞれ3.2%及び15%程度の過大評価が見られるものの、両者は概ねよく一致することが分かった。この成果により、PHITSとMKMを組み合わせたRBE加重線量計算手法が陽子線治療に対しても十分な精度を有することが実証され、様々な放射線治療法の治療計画において本手法が有用となることが示された。

論文

Observation of a $$gamma$$-decaying millisecond isomeric state in $$^{128}$$Cd$$_{80}$$

Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Taprogge, J.*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physics Letters B, 772, p.483 - 488, 2017/09

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2017.07.006
 被引用回数：8 パーセンタイル：55.37(Astronomy & Astrophysics)

A new high-spin isomer in the neutron-rich nucleus $$^{128}$$Cd was populated in the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at the Radioactive Isotope Beam Factory at RIKEN. A half-life of T$$_{1/2}$$ = 6.3(8) ms was measured for the new state which was tentatively assigned a spin/parity of (15$$^-$$). The isomeric state decays via the emission of a 309-keV $$gamma$$ ray with $$E3$$ multipolarity. The experimental results are compared to shell model calculations performed using state-of-the-art realistic effective interactions and to the neighbouring nucleus $$^{129}$$Cd. The comparison with calculations shows that adjustments of the pairing and multipole parts of the effective interaction derived from the CD-Bonn nucleon-nucleon potential are required in order to describe the properties of nuclei in the region around $$^{132}$$Sn.

論文

$$beta$$ decay of semi-magic $$^{130}$$Cd; Revision and extension of the level scheme of $$^{130}$$In

Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P. A.*; 炭竃 聡之*; Taprogge, J.*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review C, 94(2), p.024303_1 - 024303_8, 2016/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.024303
 被引用回数：18 パーセンタイル：77.39(Physics, Nuclear)

The $$beta$$ decay of the semi-magic nucleus $$^{130}$$Cd has been studied at the RIBF facility at the RIKEN Nishina Center. The high statistics of the present experiment allowed for a revision of the established level scheme of $$^{130}$$In and the observation of additional $$beta$$ feeding to high lying core-excited states in $$^{130}$$In. The experimental results are compared to shell-model calculations employing a model space consisting of the full major $$N=50-82$$ neutron and $$Z=28-50$$ proton shells, and good agreement is found.

論文

First observation of $$gamma$$ rays emitted from excited states south-east of $$^{132}$$Sn; The $$pi$$ g$$_{9/2}^{-1}$$ $$ otimes$$ $$nu f_{7/2}$$ multiplet of $$^{132}$$In$$_{83}$$

Jungclaus, A.*; Gargano, A.*; Grawe, H.*; Taprogge, J.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Shimizu, Y.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; et al.

Physical Review C, 93(4), p.041301_1 - 041301_6, 2016/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.93.041301
 被引用回数：18 パーセンタイル：77.39(Physics, Nuclear)

For the first time, the decay of excited states in a nucleus situated "south-east" of $$^{132}$$Sn have been observed, in a region where experimental information is limited to ground-state properties. Six $$gamma$$ rays from $$^{133}$$Cd, produced in the fragmentation of a $$^{238}$$U beam at RIBF at RIKEN. The $$gamma$$ rays were studied using the EURICA array of Ge detectors. The new experimental information is compared to results from realistic shell-model calculations, which are the first in this region far from stability. Comparison with calculations suggests that at least four out of six new transitions can be attributed to the particle-hole configuration of one neutron in the $$f_{7/2}$$ and one proton hole in the $$g_{9/2}$$ orbits, respectively. This work constitutes an important first step towards the exploration of nuclear structure in this unknown region of the nuclear chart.

論文

$$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd and excited states in $$^{129}$$In

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review C, 91(5), p.054324_1 - 054324_11, 2015/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.91.054324
 被引用回数：24 パーセンタイル：82.61(Physics, Nuclear)

The $$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd, produced in relativistic fission of a $$^{238}$$U beam, was studied at the RIKEN Nishina Center. From the $$gamma$$-ray analysis, 31 excited states and 69 $$gamma$$ ray transitions were established in the level scheme of $$^{129}$$In, and compared with state-of-the-art shell-model calculations. It was found that the $$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd is dominated by Gamow teller transitions, but a non-negligible contribution to the $$beta$$ decay is also made by first-forbidden transitions. To estimate the contribution of first-forbidden transitions is important for calculations of the $$beta$$-decay half-lives of nuclei in this region.

論文

$$beta$$-decay half-lives of 110 neutron-rich nuclei across the $$N$$=82 shell gap; Implications for the mechanism and universality of the astrophysical $$r$$ process

Lorusso, G.*; 西村 俊二*; Xu, Z. Y.*; Jungclaus, A.*; Shimizu, Y.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Watanabe, H.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; et al.

Physical Review Letters, 114(19), p.192501_1 - 192501_7, 2015/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.192501
 被引用回数：164 パーセンタイル：97.96(Physics, Multidisciplinary)

The $$beta$$-decay half-lives of 110 neutron-rich isotopes of the elements from Rb to Sn were measured at the RIBF Facility at RIKEN, Japan. The new data demonstrate the persistence of shell structure far from stability and have direct implications for the $$r$$-process calculations. In particular, the new half-lives have a global impact on the calculated $$r$$-process elemental abundances, and alleviate the underproduction of isotopes just above and below the A=130 peak, which in the past required the introduction of shell structure modifications. Reaction-network calculations based on the new data reinforce the notion that the r-process abundance pattern may result from the freeze-out of a (n,$$gamma$$)$$_leftarrow^{rightarrow}$$($$gamma$$,n) equilibrium.

論文

Identification of a millisecond isomeric state in $$^{129}$$Cd$$_{81}$$ via the detection of internal conversion and Compton electrons

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Xu, Z. Y.*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; N$'a$cher, E.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; et al.

Physics Letters B, 738, p.223 - 227, 2014/11

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2014.09.047
 被引用回数：23 パーセンタイル：80.23(Astronomy & Astrophysics)

The decay of an isomeric state in the neutron-rich nucleus $$^{129}$$Cd was observed via the detection of internal conversion and Compton electrons. This measurement provided the first experimental information on excited states in this nucleus. The isomer was populated in the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at the RIBF facility at RIKEN. From the measured yields of $$gamma$$ rays and internal conversion electrons, E3 multipolarity was tentatively assigned to the isomeric transition. A half-life of 3.6(2) ms was determined for this new state which, by comparison with shell-model calculations, was tentatively assigned a spin of (21/2$$^+$$).

論文

Yrast 6$$^+$$ seniority isomers of $$^{136,138}$$Sn

Simpson, G. S.*; Gey, G.*; Jungclaus, A.*; Taprogge, J.*; 西村 俊二*; Sieja, K.*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; et al.

Physical Review Letters, 113(13), p.132502_1 - 132502_6, 2014/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.132502
 被引用回数：68 パーセンタイル：91.93(Physics, Multidisciplinary)

Delayed $$gamma$$-ray cascades, originating from the decay of 6$$^+$$ isomeric states, in the very neutron-rich, semimagic isotopes $$^{136,138}$$Sn were observed following the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at RIBF, RIKEN. The wave functions of these isomeric states are proposed to be predominantly a fully aligned pair of f$$_{7/2}$$ neutrons. Shell-model calculations, performed using a realistic effective interaction, reproduce well the energies of the excited states of these nuclei and the measured transition rates, with the exception of the $$B(E$$2;6$$^+ rightarrow 4^+$$) rate of $$^{136}$$Sn, which deviates from a simple seniority scheme. Empirically reducing the $$nu f$$$$_{7/2}^{2}$$ orbit matrix elements produces a 4+1 state with almost equal seniority 2 and 4 components, correctly reproducing the experimental $$B(E$$2;6$$^+ rightarrow 4^+$$) rate of $$^{136}$$Sn. These data provide a key benchmark for shell-model interactions far from stability.

論文

Monopole-driven shell evolution below the doubly magic nucleus $$^{132}$$Sn explored with the long-lived isomer in $$^{126}$$Pd

Watanabe, H.*; Lorusso, G.*; 西村 俊二*; Otsuka, T.*; Ogawa, K.*; Xu, Z. Y.*; 炭竃 聡之*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Doornenbal, P.*; Li, Z.*; et al.

Physical Review Letters, 113(4), p.042502_1 - 042502_6, 2014/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.042502
 被引用回数：24 パーセンタイル：76.91(Physics, Multidisciplinary)

A new isomer with a half-life of 23.0(8) ms has been identified in $$^{126}$$Pd at 2406 keV excitation. The proposed spin and parity configuration is 10$$^{+}$$, with maximally aligned configuration of two $$h$$$$_{11/2}$$ neutron hole. $$beta$$-decay from the long-lived isomer was also observed to populated excited states at high spins in $$^{126}$$Ag. The small energy difference between the 10$$^{+}$$ and 7$$^{-}$$ isomers in $$^{126}$$Pd was interpreted in the frame of the monopole shift of the 1$$h$$$$_{11/2}$$ neutron orbit. The effects of the monopole interaction on the evolution of single-neutron energies below $$^{132}$$Sn are discussed in terms of central and tensor forces.

論文

$$1p_{3/2}$$ proton-hole state in $$^{132}$$Sn and the shell structure along $$N$$=82

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review Letters, 112(13), p.132501_1 - 132501_6, 2014/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.132501
 被引用回数：51 パーセンタイル：88.81(Physics, Multidisciplinary)

A low-lying state in $$^{131}$$In, the one-proton hole nucleus with respect to double magic $$^{132}$$Sn, was observed by its $$gamma$$ decay to the beta emitting isomer. The new state, which was populated both in the beta decay of $$^{131}$$Cd and after beta-delayed neutron emission from $$^{132}$$Cd, was identified, at an excitation energy of 1353 keV, as the previously unknown single-hole state with respect to the $$^{132}$$Sn core. Exploiting this crucial new experimental information, shell-model calculations were performed to study the structure of experimentally inaccessible $$N$$=82 isotones below $$^{132}$$Sn. The results evidence a surprising absence of proton subshell closures along the chain of $$N$$=82 isotones. This finding bears consequences on the evolution of the $$N$$=82 shell gap along the r-process path.

論文

Isolation and identification of bacteria able to form biofilms from deep subsurface environments

桜井 健太; 吉川 英樹

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(3-4), p.287 - 292, 2012/03

https://doi.org/10.1080/00223131.2012.660015
 被引用回数：5 パーセンタイル：38.04(Nuclear Science & Technology)

幌延深地層研究センターの井戸の140m地点で採取された地下水から細菌を単離した。バイオフィルムアッセイの結果、単離された菌株のうち98%の菌株は好気条件下と嫌気条件下でバイオフィルム形成能を持つことが明らかになった。

報告書

核融合原型炉SlimCSの概念設計

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.

JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MB
JAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m$$^{2}$$とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

論文

Compact DEMO, SlimCS; Design progress and issues

飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.

Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07

https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/7/075029
 被引用回数：137 パーセンタイル：97.72(Physics, Fluids & Plasmas)

最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m$$^{2}$$以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。

論文

Irradiation and penetration tests of boron-doped low activation concrete using 2.45 MeV and 14 MeV neutron sources

森岡 篤彦; 佐藤 聡; 金野 正晴*; 逆井 章; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 山内 通則*; 西谷 健夫; 神永 敦嗣; 正木 圭; et al.

Journal of Nuclear Materials, 329-333(2), p.1619 - 1623, 2004/08

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.04.143
 被引用回数：10 パーセンタイル：55.72(Materials Science, Multidisciplinary)

2.45MeVと14MeV中性子源を使用して、ボロン入り低放射化コンクリートの遮蔽性能実験と放射化特性試験を行った。熱中性子遮蔽性能は、2wt%ボロン入りコンクリートが1wt%ボロン入りコンクリートより優れているが、高速中性子遮蔽性能は両者の違いはなかった。14MeV中性子照射から30日以上経過した時点で誘導放射能を比較するとボロン入りコンクリートは、標準コンクリートに比べ約100分の1であった。一方、ボロン添加量の違いによる誘導放射能は差はなかった。以上より、ボロンを添加することにより、熱中性子遮蔽性能と放射化性能を改善できることが確認され、今後の核融合試験装置の遮蔽材料としての有用性が示された。

論文

Neutron transmission experiment of boron-doped resin for the JT-60SC neutron shield using 2.45 MeV neutron source

森岡 篤彦; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 逆井 章; 堀 順一; 山内 通則*; 西谷 健夫; 神永 敦嗣; 正木 圭; 櫻井 真治; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.109 - 112, 2004/03

http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00223131.2004.10875657

定常炉心試験装置(JT-60SC)のポート部分の中性子遮へいは、ポリエチレンよりも温度特性に優れたレジン(商標名: KRAFTON)を使用した設計となっている。超伝導コイルの核発熱量低減のための遮へい性能を保ちつつ、ポート重量を軽減させるため、筆者らはレジンに天然ボロンを添加した、ボロン入りレジンを開発した。ボロン添加量を変えた数種類の試料に、DD反応で発生する2.45MeV中性子を照射し、透過中性子を測定し、ボロン入りレジンの遮へい性能を比較した。高速中性子の遮へい性能はボロン添加量に依存せず同じであった。一方、低エネルギー中性子の遮へい性能はボロン2重量%の試験体がボロン1重量%の試験体より約25%良く、ボロン添加の効果が観測された。

口頭

大気マイクロPIXE分析法の生体試料への応用

櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 石井 慶造*; 小山 亮平*; 酒巻 学*; 山中 健太郎*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; et al.

no journal, , 

脳の機能性疾患には疾患と微量金属元素の関係が示唆されており、ストレス,てんかん発作,覚せい剤など規制薬物の使用による脳の異常興奮に対して、ヒスタミン神経系が抑制的に働くことを行動薬理学的手法を用いて解析する一方、マイクロPIXE分析法を用いることによって、認知機能に関しては特にヒスタミンH1受容体の機能が深く関与していることが明らかになってきた。また、海馬の新生神経は臭素イオンをよく取り込むことが知られており、マウスの脳の元素分布を大気マイクロPIXE分析法で測定することを試みた。その結果、脳内に存在するヒスタミン受容体の種類により臭素集積量が異なり、実験行動薬理学実験との相関が見られることがわかった。

口頭

大気マイクロPIXEにより見いだされた脳切片の元素分布変化

櫻井 映子*; 石井 慶造*; 山中 健太郎*; 大倉 曉*; 藤木 広太*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; 荒川 和夫*; et al.

no journal, , 

覚醒剤の使用により惹起される覚醒剤精神病では、異常行動の誘起とともに、認知機能の低下が起こることに着目し、覚醒剤を連続投与したマウスを作成して、海馬の歯状回の神経新生と脳内微量元素分布の変化を大気マイクロPIXE法で分析したところ、微量元素の分布が正常マウスとは異なる知見が得られた。

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