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論文

Optimization of a 9 MeV electron accelerator bremsstrahlung flux for photofission-based assay techniques using PHITS and MCNP6 Monte Carlo codes

Meleshenkovskii, I.*; 小川 達彦; Sari, A.*; Carrel, F.*; Boudergui, K.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 483, p.5 - 14, 2020/11

核分裂性物質の検知を目的として、制動放射線を検知対象に照射して光核分裂反応を発生させ、放出される中性子線を観測する技術が注目されている。この技術で制動放射線を発生させるための電子加速器は、同等の性能を発揮する中性子源と比べて放射化や即発線量が低く、装置の小型化が容易という利点がある。一方、光核分裂反応は中性子誘導核分裂反応より断面積が低いため、電子線ターゲットや制動放射線の取り出し口、照射野などを最適化することが検知効率の向上に必要となる。本研究では、汎用モンテカルロ放射線輸送計算コードMCNPとPHITSを用いて、最適化に必要な要素を明らかにした。その結果、ターゲットでの制動放射線の生成は原子番号の高い元素の方が有利であるが、発生した光子がターゲット周辺で($$gamma$$,n)二次反応を起こし、中性子を生成するため、光子によって起こる早い光核分裂反応と、中性子による遅い核分裂が混在し、最終的な検出対象である核分裂の発生時間が広がる問題が明らかとなった。また、中性子を生じる二次反応は電子線ターゲットだけではなく、ターゲット周辺の遮蔽材でも発生するため、中性子放出スレッショルドが高い元素を遮蔽材として選択するなどの工夫が必要であることが明らかになった。

論文

Competition between allowed and first-forbidden $$beta$$ decay; The Case of $$^{208}$$Hg $$rightarrow$$ $$^{208}$$Tl

Carroll, R. J.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Berry, T.*; Grawe, H.*; Alexander, T.*; Andreyev, A. N.; Ansari, S.*; Borge, M. J. G.*; Brunet, M.*; Creswell, J. R.*; et al.

Physical Review Letters, 125(19), p.192501_1 - 192501_6, 2020/11

The $$beta$$ decay of $$^{208}$$Hg into the one-proton hole, one neutron-particle $$^{208}_{81}$$Tl$$_{127}$$ nucleus was investigated at CERN-ISOLDE. Shell-model calculations describe well the level scheme deduced, validating the proton-neutron interactions used, with implications for the whole of the $$N > 126$$, $$Z < 82$$ quadrant of neutron-rich nuclei. While both negative and positive parity states with spin 0 and 1 are expected within the $$Q_{beta}$$ window, only three negative parity states are populated directly in the $$beta$$ decay. The data provide a unique test of the competition between allowed Gamow-Teller and Fermi, and first-forbidden $$beta$$ decays, essential for the understanding of the nucleosynthesis of heavy nuclei in the rapid neutron capture process. Furthermore, the observation of the parity changing $$0^{+} rightarrow 0^{-} beta$$ decay where the daughter state is core excited is unique, and can provide information on mesonic corrections of effective operators.

論文

High-temperature short-range order in Mn$$_3$$RhSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 渡邊 功雄*; 安井 幸夫*; Chang, L.-J.*; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 石角 元志*; 萩原 雅人*; Frontzek, M. D.*; et al.

Communications Materials (Internet), 1, p.43_1 - 43_6, 2020/07

中性子とミュオンの相補利用により、720Kまでの高温での短距離磁気秩序現象をMn$$_3$$RhSiで発見した。

論文

Investigation of the $$Delta$$$$n$$ = 0 selection rule in Gamow-Teller transitions; The $$beta$$-decay of $$^{207}$$Hg

Berry, T. A.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Carroll, R. J.*; Lic$u{a}$, R.*; Grawe, H.*; Timofeyuk, N. K.*; Alexander, T.*; Andreyev, A. N.; Ansari, S.*; Borge, M. J. G.*; et al.

Physics Letters B, 793, p.271 - 275, 2019/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:63.02(Astronomy & Astrophysics)

Gamow-Teller $$beta$$ decay is forbidden if the number of nodes in the radial wave functions of the initial and final states is different. This $$Delta$$$$n$$ = 0 requirement plays a major role in the $$beta$$ decay of heavy neutron-rich nuclei, affecting the nucleosynthesis through the increased half-lives of nuclei on the astrophysical $$r$$-process pathway below both $$Z$$ = 50 (for $$N >$$ 82) and $$Z$$ = 82 (for $$N >$$ 126). The level of forbiddenness of the $$Delta$$$$n$$ = 1 $$nu$$1$$g_{9/2} rightarrow pi$$0$$g_{7/2}$$ transition has been investigated from the $$beta^{-}$$ decay of the ground state of $$^{207}$$Hg into the single-proton-hole nucleus $$^{207}$$Tl in an experiment at the ISOLDE Decay Station. From statistical observational limits on possible $$gamma$$-ray transitions depopulating the $$pi$$0$$g^{-1}_{7/2}$$ state in $$^{207}$$Tl, an upper limit of 3.9$$times$$10$$^{-3}$$ % was obtained for the probability of this decay, corresponding to log$$ft >$$ 8.8 within a 95% confidence limit. This is the most stringent test of the $$Delta$$$$n$$ = 0 selection rule to date.

論文

Magnetic properties of one-dimensional quantum spin system Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$ studied by muon spin relaxation

河村 聖子; 富安 啓輔*; 幸田 章宏*; Sari, D. P.*; Asih, R.*; Yoon, S.*; 渡邊 功雄*; 中島 健次

JPS Conference Proceedings (Internet), 21, p.011007_1 - 011007_5, 2018/03

Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$は、スピンフラストレートしたS=1/2ジグザグ鎖をもつ量子スピン系である。この系の磁気基底状態は、非整合なスピン1重項であることが、理論研究から予想されている。また最近では、磁場中でこの系が強誘電性を示すことも報告されている。我々は、この系の磁気的性質を調べるため、ミュオンスピン緩和法を用いた実験を行った。測定した温度領域0.06K$$sim$$250Kにわたり、核双極子場による遅いミュオンスピン緩和が観測された。この結果は、この系の基底状態が非磁性であることを明確に示している。さらに、内部磁場の分布が、10K以下でわずかに増加していることがわかった。この温度変化は、磁場中の電気分極の振る舞いに似ていることから、局所的な磁気状態の変化あるいは分極が、零磁場中でも生じている可能性を示唆している。

論文

The Effect of stacking fault energy on interactions between an edge dislocation and a spherical void by molecular dynamics simulations

浅利 圭亮*; Hetland, O. S.*; 藤田 智*; 板倉 充洋; 沖田 泰良*

Journal of Nuclear Materials, 442(1), p.360 - 364, 2013/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:32.61(Materials Science, Multidisciplinary)

炉内構造材料であるオーステナイトについて、その特徴である低い積層欠陥エネルギーが照射脆化にどう影響するかを調べるため、積層欠陥エネルギーの異なる分子動力学ポテンシャルを用いて照射欠陥による脆化への影響を調べた。その結果、積層欠陥エネルギーが低い場合は転位が広く分裂し二本の独立な転位として照射欠陥から抜けていく過程が観察され、またその過程に必要な外部応力が低下することが分かった。この結果はオーステナイトにおける脆化のモデル化に必須な情報となる。

論文

Radiation-induced grafting of acrylonitrile monomer onto cellulose nonwoven fabric

佐伯 誠一; Puspitasari, T.*; 瀬古 典明

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 44, 2012/01

液相における放射線グラフト重合法では、環境・人体に悪影響を及ぼす懸念のある有機溶媒を多用する場合が多いため、有機溶媒使用量の低減が望まれている。本研究では、有機溶媒の代替としてモノマーを水に分散させるo/wエマルジョン溶液を用いて放射線グラフト重合を試みた。重合モノマーにアクリロニトリル、基材にセルロース製不織布、界面活性剤にTween80を用いてエマルジョン溶液を調液してグラフト実験を行った結果、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用した場合に比較して、著しくグラフト率が増加することがわかった。また、グラフト率は界面活性剤濃度にあまり依存せず、アクリロニトリル濃度に大きく依存することがわかった。以上より、アクリロニトリルを用いた放射線エマルジョングラフト重合は、有機溶媒の使用量の低減に加え、高効率にグラフト反応を促進することが示された。

論文

Radiation-induced grafting of acrylonitrile monomer onto cellulose nonwoven fabric

佐伯 誠一; Puspitasari, T.*; 瀬古 典明

Proceedings of 12th International Conference on Radiation Curing in Asia (RadTech Asia 2011) (Internet), p.124 - 125, 2011/06

Cellulose has been studied as trunk polymer of radiation-induced grafting as well as synthetic polymers. However, cellulose is easy to be degraded and be brittle by irradiation. In this topic, to lower the dose for radiation-induced grafting on cellulose, radiation-induced grafting with o/w emulsion which has ever succeeded to achieve high degree of grafting on synthetic polymer with lower dose was studied using acrylonitrile monomer as a model of typical vinyl monomer. As a result, degree of grafting in the case of emulsion system increased remarkably compared to organic solvent system. And, from 10% to 20% of acrylonitrile monomer concentration, micelle size and degree of grafting increased with increment of acrylonitrile monomer concentration respectively. It is assumed that larger micelles accelerate grafting reaction. As a whole, the effectiveness of radiation emulsion grafting were elucidated even in the case of cellulose as well as trunk polymer.

論文

電子線グラフト重合法による製塩用新規イオン交換膜の開発,4; ナイロン6製フィルムを基材とした陽イオン交換膜の高分子構造

宮澤 忠士*; 浅利 勇紀*; 三好 和義*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 永谷 剛*; 吉川 直人*; 元川 竜平; 小泉 智*

日本海水学会誌, 64(6), p.360 - 365, 2010/12

Cation-exchange membranes containing a sulfonic acid group were prepared by electron-beam-induced graft polymerization of sodiumstyrene sulfonate (SSS) onto a nylon-6 film with a thickness of 25 $$mu$$m. The lamella sizes and lamella-to-lamella intervals of theresultant cation-exchange membranes (SSS membranes) were evaluated by X-ray diffraction (XRD) analysis and small-angle neutron scattering (SANS), respectively. With increasing degrees of grafting, the lamella size decreased, whereas the lamella-to-lamella intervalincreased. This can be explained by that the poly-SSS chain grafted to the periphery of the lamella of nylon 6 partially destroys the lamellaand invades the amorphous domain among the lamella. The SSS membrane with a degree of grafting of 150% exhibited a similarperformance in the electrodialysis of 0.5 M sodium chloride as a current cation-exchange membrane and possessed the lamella sizesand lamella-to-lamella intervals of 7.6 and 13 nm, respectively.

論文

Polarization-dependent dissociation selectively induced by core-electron excitation in methyl ester terminated self-assembled monolayer

木崎 寛之*; 和田 眞一*; 佐古 恵里香*; 隅井 良平*; 輪木 覚*; 漁 剛志*; 関谷 徹司*; 関口 哲弘; 田中 健一郎*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.447 - 451, 2005/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:70.72(Spectroscopy)

光刺激イオン脱離(PSD)法により放射光励起プロセスにおける内殻電子励起後の電子緩和,解離,脱離に至る機構がより詳細に調べられてきた。放射光のエネルギー可変性を使い内殻共鳴励起を引き起こすことにより特定の化学結合の切断を誘起できる可能性が示されて以来、放射光励起プロセスはさらに大きな興味がもたれてきた。本研究は放射光の励起エネルギー可変による選択性に加え、Au(111)表面上に制御して吸着された自己組織化(SAM)配向膜の結合軸にX線の偏光ベクトルを一致させることによりさらなる選択励起を目指した。ランダム配向であるPMMAポリマー薄膜に比較し、SAM膜は約4倍高い反応選択性を示した。実験結果は直接解離過程と2次電子による間接過程が関与している反応機構により考察された。

論文

Active control of chemical bond scission by site-specific core excitation

和田 眞一*; 隅井 良平*; 漁 剛志*; 輪木 覚*; 佐古 恵理香*; 関口 哲弘; 関谷 徹司*; 田中 健一郎*

Surface Science, 528(1-3), p.242 - 248, 2003/03

 被引用回数:43 パーセンタイル:15.14(Chemistry, Physical)

内殻軌道電子が特定原子に局在しているため放射光エネルギーを共鳴励起準位に合わせることにより励起された原子近傍の結合解裂が促進されると期待される。ポリメチルメタクレートポリマー,水素置換メチル基,重水素置換メチル基,エチル基を持つ硫黄系自己組織化膜(SAM)を金基板に吸着した試料を放射光照射した。パルス放射光を組合せた回転型飛行時間質量分析法により生成物を測定した。全ての分子において側鎖だけを選択的に光分解できることがわかった。また放射光の偏光角度を SAM分子の主骨格の角度に合わせたとき反応選択性が最も向上するという新しい現象が見いだされた。

論文

Active control of site specificity in ion desorption by core excitation

和田 眞一*; 佐古 恵理香*; 隅井 良平*; 輪木 覚*; 漁 剛志*; 関口 哲弘; 関谷 徹司*; 田中 健一郎*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 199, p.361 - 365, 2003/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.8(Instruments & Instrumentation)

内殻軌道電子が特定原子に局在しているため放射光エネルギーを共鳴励起準位に合わせることにより励起された原子近傍の結合解裂(「サイト選択光分解」)が促進されると予想される。ポリマー(ポリメチルメタクレート,PMMA)薄膜,PMMAの類似モノマーであるメチルイソブチル酸エステルの凝集薄膜及びPMMAに類似した自己組織化単分子(SAM)薄膜(HS(CH$$_{2}$$)$$_{2}$$COOCH$$_{3}$$)の放射光照射を行い分子環境の変化及び光偏光角度の変化が及ぼす分解反応の選択性への影響を調べた。ポリマー薄膜と単分子薄膜はサイト選択分解が起こるのに対し凝集薄膜では選択分解は起こらない。またSAM膜では顕著な偏光角度依存性が観測された。分子環境が反応選択性に大きく影響することが見いだされた。

口頭

ジルコニウム水素固溶体及び水素化物中面欠陥の第一原理計算

宇田川 豊; 山口 正剛; 阿部 弘亨*; 浅利 圭亮*; 篠原 靖周*; 村上 健太*; 中園 祥央*; 三原 武*; 澤山 陽平*; 関村 直人*; et al.

no journal, , 

ジルコニウム水素脆化の微視的機構を明らかにするため、ジルコニウム水素固溶体及び水素化物の表面エネルギと$$gamma$$表面を第一原理計算により評価した。計算には密度汎関数理論に基づく第一原理計算コードVASP(GGA-PAWポテンシャル)を用い、ジルコニウム単体($$alpha$$-hcp)及び水素固溶体(Hを含む$$alpha$$-hcp格子)については底面及び柱面、水素化物については(111), (110)及び(100)面の計算を行った。水素化物では表面エネルギ($$gamma$$$$_{S}$$)低下に加え、すべり,転位運動に対する抵抗の指標となる$$gamma$$表面鞍点エネルギ($$gamma$$$$_{US}$$)が大幅に増加し、これにより水素化物自身が極めて脆性的にふるまうことがわかった。一方水素固溶体における水素は$$gamma$$$$_{S}$$$$gamma$$$$_{US}$$をそれぞれ減少させる傾向が見られる。水素固溶体の傾向との比較から、水素化物に特有な脆化の要因は$$gamma$$$$_{US}$$増加、すなわちすべりや転位運動に対する障壁エネルギの増大にあると考えられる。

口頭

アクリロニトリルを用いた放射線エマルジョングラフト重合の検討

佐伯 誠一; Puspitasari, T.*; 瀬古 典明

no journal, , 

従来の放射線グラフト重合では溶媒としてジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用することから、その使用量の低減が検討されている。本研究では、有機溶媒の代替としてo/wエマルジョンを用いて、アクリロニトリルの不織布への放射線グラフト重合を試みた。結果、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用した場合と比較して、著しいグラフト率の増加を確認し、効率的にモノマーを消費できることが示された。また、グラフト率は界面活性剤濃度にあまり依存せず、アクリロニトリル濃度に大きく依存した。以上より、アクリロニトリルを用いた放射線エマルジョングラフト重合は、有機溶媒使用量を低減しながらも、高効率にグラフト反応を促進することが示された。

口頭

川崎市で採取した土壌中放射性セシウムの深度別存在形態分析

市橋 洵*; 笠利 実希*; 越智 康太郎; 小池 裕也*

no journal, , 

本研究では、川崎市の明治大学生田キャンパスにおいて、土壌を深さ30cmまでコアサンプラーを用いて採取し、逐次抽出法を適用することで、放射性セシウムの深度別存在形態分析を行った。土壌試料は、生田キャンパス内の人の手が加えられていない6地点で、植生を考慮し採取した。表層土壌を一地点につき、深度別形態分析用の土壌を採取するポイントを中心に、30cm四方の4点(深さ5cm)でスコップを用いて採取した。また、生田キャンパスの北東で、コアサンプラーを用いて、深さ30cm分の土壌を採取した。採取したコア土壌は、5cmごとに分割し、ねじ口U-8式容器に充填した。放射性セシウム濃度は深度別に、2.5Bq kg$$^{-1}$$(0-5cm)、22.3Bq kg$$^{-1}$$(5-10cm)、3.4Bq kg$$^{-1}$$(10-15cm)、0.3Bq kg$$^{-1}$$(15-20cm)、0.8Bq kg$$^{-1}$$(20-25cm)、1.0Bq kg$$^{-1}$$(25-30cm)であった。川崎市で採取した土壌中の放射性セシウムは、表層から土壌の深さ方向に浸透していることが示唆される。

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