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論文

$$alpha$$-clustering in atomic nuclei from first principles with statistical learning and the Hoyle state character

大塚 孝治; 阿部 喬*; 吉田 亨*; 角田 佑介*; 清水 則孝*; 板垣 直之*; 宇都野 穣; Vary, J. P.*; Maris, P.*; 上野 秀樹*

Nature Communications (Internet), 13(1), p.2234_1 - 2234_10, 2022/04

多くの原子核では核子の独立粒子模型がよい近似であり、それが原子核構造の出発点となっているが、一部の軽い原子核では陽子2個と中性子2個からなるアルファ粒子が局在しているアルファクラスターを構成要素としてもよいと考えられている。しかしながら、アルファクラスターそのものを観測することは困難であり、それがどの程度よい近似なのかは軽い核を理解する上で重要である。本研究では、核力から出発した第一原理モンテカルロ殻模型計算により、ベリリウム同位体および炭素12の多体波動関数を得た。物体固定系での密度分布の計算結果から、ベリリウム同位体では2個のアルファクラスターが局在していることを示した。また、炭素12では基底状態は比較的液滴模型に近く、ホイル状態として知られる第一励起$$0^+$$状態はアルファクラスターと液滴状態が混合したクロスオーバーとしてとらえられることがわかった。これらの解析に、デンドログラムという統計的学習手法が有効であることもわかった。

論文

A First glimpse at the shell structure beyond $$^{54}$$Ca; Spectroscopy of $$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, and $$^{57}$$Ca

小岩井 拓真*; Wimmer, K.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Holt, J. D.*; 宮城 宇志*; Navr$'a$til, P.*; 緒方 一介*; et al.

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

中性子過剰核$$^{54}$$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$$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, $$^{57}$$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、$$^{55}$$Kおよび$$^{55}$$Caのデータは、それぞれ、陽子の$$d_{3/2}$$$$s_{1/2}$$軌道間のエネルギー差、中性子の$$p_{1/2}$$$$f_{5/2}$$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。

報告書

非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究; 非核化の事例調査と要因分析

田崎 真樹子; 清水 亮; 木村 隆志; 玉井 広史; 中谷 隆良; 須田 一則

JAEA-Review 2021-076, 108 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-076.pdf:3.89MB

将来的に期待される非核化を成功裏に、また効果的かつ効率的に導く方策を見いだすため、2018年度から「非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究」を実施している。本報告書はこのうち、前半部分の非核化のための要因分析」に係り、非核化の事例調査と要因分析の結果を取り纏めたものである。まず非核化対象国として、南アフリカ、イラク、リビア、ウクライナ、カザフスタン、ベラルーシ、北朝鮮、イラン、シリアを選び、各々の国の核開発及び非核化の経緯やその特徴を調査・分析した。次に国際社会が非核化対象国の非核化を導く方策を考察する上で、鍵となる主に8つの非核化要因((1)核開発の動機、(2)非核化決断時点の内外情勢、(3)核開発の進捗度、(4)制裁等の効果、(5)非核化の国際的枠組み等、(6)非核化の対価(インセンティブ)、(7)非核化の方法、(8)非核化の検証方法・検証者)を導いた。最後に、上記の対象国のうちシリアを除く8か国の非核化事例における(1)$$sim$$(8)の非核化要因の内容を抽出した。そして各々が非核化に有効であったか、そうでなかった場合その理由は何か、さらに非核化を成功裏に、また効果的かつ効率的に導くには、これらの要因について何をどのようになすべきか等も併せて考察した。このような結果は、今後の非核化の技術的プロセスに関する研究のベースとなると共に、まだ非核化が達成されていない国の非核化をどのように導いていくかを考察する上で、一助となると思われる。

報告書

非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究; リビアの事例調査

玉井 広史; 田崎 真樹子; 清水 亮; 木村 隆志; 中谷 隆良; 須田 一則

JAEA-Review 2021-073, 19 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-073.pdf:1.51MB

2018年度から開始した「非核化達成のための要因分析と技術的プロセスに関する研究」の一環で、リビアの核開発及び非核化の事例を調査し、その非核化の特徴を分析した。リビアについては、独裁者カダフィ氏が革命による政権奪取後の1970年台初頭から国内支持基盤の確立とアラブ社会における地位の確保を目指して大量破壊兵器(WMD)の開発・取得に関心を寄せているとの疑惑があり、米英の諜報機関も注視していたとされるが、その実態については長らく国際社会に明らかにされていなかった。1980年代に入り、同国のテロ支援及び航空機テロの実行に対する国際社会の制裁強化により、経済が疲弊し社会混乱に陥っていたことは、2000年代初頭にWMD開発を断念し非核化を決断した一因と考えられる。この決断を促した要因には、経済制裁に加え、ほぼ同時進行していたイラク戦争により、同様にWMDを志向していたイラクのフセイン体制の崩壊を目の当たりにしたことや、ドイツ船籍の船舶が米国の臨検を受けた際、リビアによる遠心分離機資機材の秘密裏の調達が暴かれ動かぬ証拠を握られたことが挙げられる。リビアの非核化プロセスの進行は早かったが、これは、リビアが非核化の決断を反故にして核開発に逆戻りすることを阻止するという米英をはじめ国際社会の意思に加え、米英等の非核化プロセスのメイン・プレイヤーの役割分担が明確化されていたこと、リビアサイドは独裁者の一存で物事が決められたこと、更には、イラクの事例が見せしめ的な効果をもたらしたことが奏功したと考えられる。非核化の検証には国際原子力機関(IAEA)が中心的な役割を果たした。当時、包括的保障措置協定を締結していたリビア国内における全ての関連施設・活動を検認するため、追加議定書の署名を同国に促すとともに、批准前の段階から、リビアの積極的な協力を得て、補完的なアクセスに加えて、追加議定書で認められている以上の活動も行って、リビアの核開発計画の全容を解明することに成功した。核物質及び関連資機材等のリビア国内からの撤去とその検証により、リビアの非核化は成功裏に終了したが、その成功の要因には、上述したほかにリビアの科学技術力が未発達で、自前の開発及び秘密裏に調達した資機材を活用する能力がなかったことも検証の結果、判明している。こうした国際社会の成功体験から、リビアの事例は非核化の良好事例とされており

論文

核物質を含む放射性廃棄物処理での合理的保障措置に関する調査・検討

中谷 隆良; 清水 亮; 田崎 真樹子; 木村 隆志; 玉井 広史; 須田 一則

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11

現在、原子力機構は保有する原子力施設の廃止措置を進めているところであり、対象には核物質を保有している施設もある。廃止措置作業では、核燃料物質を含む発生する放射性廃棄物の処理や保障措置終了手法も含め、核不拡散・透明性を維持しつつ、合理的な手法の検討は必要である。本研究では、国際原子力機関(IAEA)が整備するSafeguards by Design (SBD: 設計段階からの保障措置の検討)のガイダンス等を参考に、廃棄物処理に関して上記課題を考察する。

論文

原子力施設の廃止措置に係る国際原子力機関の保障措置上の要件や課題等の調査・考察

木村 隆志; 福井 康人; 田崎 真樹子; 中谷 隆良; 清水 亮; 須田 一則

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11

世界では多くの原子力施設にて廃止措置が完了又は進行中である。国内では幾つかの原子力施設の廃止措置が終了し、現在、複数の原子力施設にて廃止措置が進行中である。この廃止措置に当たり、バルク施設の廃止措置の経験が少ないため、国際原子力機関の保障措置上の「廃止措置完了施設」と見なされるための要件等を予測しておくことが円滑な廃止措置上、重要となろうことから、それらについて調査及び考察した結果を報告する。

論文

非核化達成のための要因分析に関する研究,10; 研究の取りまとめ; 非核化対象国毎の非核化要因分析と分析から得られた教訓

田崎 真樹子; 清水 亮; 木村 隆志; 中谷 隆良; 玉井 広史; 須田 一則

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11

「非核化のための要因分析に関する研究」のまとめとして、8つの非核化対象国(南アフリカ,イラク,リビア,ウクライナ,カザフスタン,ベラルーシ,北朝鮮及びイラン)を、8つの非核化要因(核兵器開発等の動機、非核化決断時の内外情勢、核開発の進捗度、制裁の効果、非核化の国際的枠組み、非核化の対価、非核化の方法、非核化の検証方法/検証者)から分析した結果と、分析から得られた非核化に係る教訓等について報告する。

論文

非核化達成のための要因分析に関する研究,11; 非核化における原子力施設の無能力化の概念

清水 亮; 田崎 真樹子; 木村 隆志; 中谷 隆良; 須田 一則

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 3 Pages, 2021/11

原子力施設(施設)の解体廃棄作業では、施設に応じ数年から数十年の長期間を要する。しかし、非核化作業においては、一旦合意しても、その期間中に合意を翻した場合、施設が復旧され非核化が後戻りすることが懸念される。そこで、北朝鮮の核問題解決を協議した六者会合では、施設の無能力化の措置が取られたが、必ずしも期待された結果にはならなかった。これらの点を踏まえ、効果的な無能力化について分析した結果を報告する。

論文

Ground-state properties of light $$4n$$ self-conjugate nuclei in ${it ab initio}$ no-core Monte Carlo shell model calculations with nonlocal $$NN$$ interactions

阿部 喬*; Maris, P.*; 大塚 孝治*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Vary, J. P.*

Physical Review C, 104(5), p.054315_1 - 054315_22, 2021/11

近年、大規模数値計算の進化に伴い、核力のみを出発点として原子核の性質を得ることを目的とした第一原理核構造計算が盛んに行われているが、未だに酸素16を超える核子多体問題を近似なしに解くのは困難である。本論文では、広い配位空間を採用した無芯殻模型によって第一原理計算を行う手法として、モンテカルロ殻模型による近似解をもとに、配位空間の大きさを無限大に外挿する手法を提案し、その有効性を$$^4$$He, $$^8$$Be, $$^{12}$$C, $$^{16}$$O, $$^{20}$$Neの5核種について調べた。特に、Daejeon16相互作用という短距離相関の弱い核力を使えば、$$^{20}$$Neでも、外挿にともなう束縛エネルギーの不定性をかなり小さくすることが可能となった。

論文

Investigation of the ground-state spin inversion in the neutron-rich $$^{47,49}$$Cl isotopes

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Chen, S.*; Chung, L. X.*; Duguet, T.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; et al.

Physical Review C, 104(4), p.044331_1 - 044331_16, 2021/10

理化学研究所のRIビームファクトリーにて中性子過剰$$^{47,49}$$Clの励起状態を$$^{50}$$Arからのノックアウト反応によって生成し、脱励起ガンマ線からそのエネルギー準位を測定した。また、陽子ノックアウトの運動量分布から$$^{49}$$Clの基底状態が$$3/2^+$$であることがわかった。その結果を大規模殻模型計算およびいくつかの第一原理計算と比較した。$$^{47,49}$$Cl同位体の基底状態および第一励起状態は、計算で用いた相互作用に敏感であることがわかった。それは、陽子の一粒子エネルギーと四重極集団運動との複雑な結合によるためであると考えられる。

報告書

プルトニウム研究1棟核燃料物質全量搬出作業

伊奈川 潤; 北辻 章浩; 音部 治幹; 中田 正美; 高野 公秀; 秋江 拓志; 清水 修; 小室 迪泰; 大浦 博文*; 永井 勲*; et al.

JAEA-Technology 2021-001, 144 Pages, 2021/08

JAEA-Technology-2021-001.pdf:12.98MB

プルトニウム研究1棟では、施設廃止措置計画に従い管理区域解除に向けた準備作業を進めており、その一環として実施した施設内に貯蔵する全ての核燃料物質の搬出を、令和2年12月のプルトニウム等核燃料物質のBECKYへの運搬をもって完了させた。今後計画されている他施設の廃止措置に活かすため、一連の作業についてまとめ記録することとした。本報告書では、運搬準備から実際の運搬作業の段階まで、核燃料物質使用許可の変更申請のための保管室の臨界評価、運搬容器の新規製作と事業所登録、運搬計画の立案・準備作業及び運搬作業等に項目立てして詳細を記録した。

論文

Analysis on essential factors for successful denuclearization

田崎 真樹子; 清水 亮; 木村 隆志; 玉井 広史; 中谷 隆良; 須田 一則

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Virtual Annual Meeting (Internet), 10 Pages, 2021/08

In order to maintain nuclear nonproliferation regime based on the Treaty on the Non Proliferation of Nuclear Weapons, it is indispensable for non-nuclear weapon states that have acceded to implement the treaty in good faith. From this perspective, the purpose of this study is to discover ways to lead successful denuclearization of countries that have engaged in nuclear weapons-related activities. After investigating the history and analyzing the characteristics of denuclearization of eight countries, which have already achieved or whose denuclearization are currently pursued. We then derived eight denuclearization factors, which are essential to consider for leading successful denuclearization. Finally, we concluded the relationship and combination of the above eight factors for successful denuclearization.

報告書

「深地層の研究施設計画に関する報告会2020」資料集

清水 麻由子; 天野 健治; 水野 崇; 濱 克宏

JAEA-Review 2021-004, 92 Pages, 2021/07

JAEA-Review-2021-004.pdf:10.33MB

日本原子力研究開発機構においては、「地層処分技術に関する研究開発」を実施している。このうち、超深地層研究所計画(岐阜県瑞浪市)ならびに幌延深地層研究計画(北海道幌延町)について、平成27年度から令和元年度までに重点的に取り組んできた研究開発テーマ(必須の課題)に関する成果と令和2年度以降の計画を広く発信し、研究計画の更なる充実を図るため、「深地層の研究施設計画に関する報告会2020」を令和2年12月1日にYouTubeライブ配信によりオンライン開催した。本報告書は、この「深地層の研究施設計画に関する報告会2020」の開催結果の概要および報告資料を取りまとめたものである。

論文

Radioactivity and radionuclides in deciduous teeth formed before the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant accident

高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:65.97(Multidisciplinary Sciences)

The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including $$^{40}$$K and daughter nuclides in $$^{238}$$U and $$^{232}$$Th series. Additionally, artificial radionuclides, $$^{90}$$Sr and $$^{137}$$Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.

論文

Study of neutron-nuclear spin correlation term with a polarized Xe target

酒井 健二; 奥 隆之; 奥平 琢也; 甲斐 哲也; 原田 正英; 廣井 孝介; 林田 洋寿*; 加倉井 和久*; 清水 裕彦*; 広田 克也*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011116_1 - 011116_6, 2021/03

中性子基礎物理学において、パリティ非保存(PNC)項や時間反転非保存項と干渉する中性子スピン$${bf s}$$と標的核スピン$${bf I}$$の相関項$${bf s}cdot{bf I}$$は重要な研究テーマである。中性子共鳴ピーク付近でPNC項の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP)法により$$sim 10^{-1}$$の偏極が得られるキセノン(Xe)は、本研究にとって興味深い原子核である。我々は小型SEOPシステムを用いた偏極Xe標的を開発し、核破砕中性子源で得られる大強度の熱外中性子ビームを利用した$${bf s}cdot{bf I}$$項の研究を計画している。その第一段階として、我々は$$^{129}$$Xeの9.6eV共鳴ピーク付近でのXe偏極時と非偏極時の中性子透過率比の変化$$Delta R$$を捕らえることで、$${bf s}cdot{bf I}$$項に起因する中性子偏極能力の測定をJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL10で試みた。実験では、本測定系がドップラーブロードニングの影響($$Delta R_{rm DB} , {approx},10^{-2}$$)を検知できることを実証した上で、初期結果として有意な$$Delta R$$の値を得ている。現在は$$Delta R$$をより詳細に評価するために、核磁気・電子スピン共鳴法によるXe偏極度の導出を進めている。

論文

Quasifree neutron knockout reaction reveals a small $$s$$-Orbital component in the Borromean nucleus $$^{17}$$B

Yang, Z. H.*; 久保田 悠樹*; Corsi, A.*; 吉田 数貴; Sun, X.-X.*; Li, J. G.*; 木村 真明*; Michel, N.*; 緒方 一介*; Yuan, C. X.*; et al.

Physical Review Letters, 126(8), p.082501_1 - 082501_8, 2021/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:98.7(Physics, Multidisciplinary)

ボロミアン核であり中性子ハロー構造が期待される$$^{17}$$Bに対する($$p$$,$$pn$$)反応実験を行った。断面積の運動量分布を分析することで、$$1s_{1/2}$$$$0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子を決定した。驚くべきことに、$$1s_{1/2}$$の分光学的因子は9(2)%と小さいことが明らかになった。この結果は、連続状態を含むdeformed relativistic Hartree-Bogoliubov理論によってよく説明された。本研究の結果によると、現在知られているハロー構造を持つとされる原子核の中で$$^{17}$$Bは$$s$$および$$p$$軌道の成分が最も小さく、$$s$$または$$p$$軌道成分が支配的であることが必ずしもハロー構造の前提条件ではない可能性を示唆している。

論文

$$N$$ = 32 shell closure below calcium; Low-lying structure of $$^{50}$$Ar

Cort$'e$s, M. L.*; Rodriguez, W.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Holt, J. D.*; Men$'e$ndez, 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

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.83(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIBFにおいて、$$N$$=32同位体である$$^{50}$$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$$gamma$$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。$$gamma$$ $$gamma$$ coincidenceによって得られた準位図は$$sd-pf$$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$$^{+}_{1}$$とされていた状態も2$$^{+}$$であることが示唆された。

論文

Dynamics of proteins with different molecular structures under solution condition

井上 倫太郎*; 小田 隆*; 中川 洋; 富永 大輝*; 齋尾 智英*; 川北 至信; 清水 将裕*; 奥田 綾*; 守島 健*; 佐藤 信浩*; et al.

Scientific Reports (Internet), 10, p.21678_1 - 21678_10, 2020/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Multidisciplinary Sciences)

非干渉性中性子準弾性散乱(iQENS)は、タンパク質の内部ダイナミクスを調べるための魅力的な手法である。しかし、中性子ビームのフラックスが低いことや、iQENSプロファイルから内部ダイナミクスを抽出するための解析手法がないことが、生理的条件下(溶液中)での研究の障害となっていた。近年の中性子分光器の開発により、iQENSプロファイルから内部ダイナミクス,並進拡散,回転拡散を切り離すことが可能となった。本研究では、球状性蛋白質(GDP)と天然変性蛋白質(IDP)の溶液中での内部ダイナミクスを調べた。その結果、IDPの平均緩和時間はGDPよりも大きいことが分かった。IDPの内部ダイナミクスを詳細に解析した結果、IDPのmobileなH原子の割合はGDPよりもはるかに高いことが明らかになった。興味深いことに、mobileな水素原子の割合は、溶媒に曝された表面の水素原子の割合と密接に関連していることがわかった。iQENS研究では、タンパク質の分子構造に応じて、溶媒にさらされたアミノ酸残基が内部ダイナミクスを支配していることが示された。

論文

非核化達成のための要因分析に関する研究,9; 北朝鮮の非核化について

清水 亮; 木村 隆志; 田崎 真樹子; 中谷 隆良; 玉井 広史; 須田 一則

第41回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 3 Pages, 2020/11

北朝鮮に対する非核化の取り組みが近隣国や関連国等によって行われてきたが、北朝鮮は核開発を放棄したわけではない。本報告書では、これまでに行われてきた北朝鮮の非核化交渉を分析し、過去の経緯から得られた北朝鮮の非核化実現に必要な要素について報告する。

論文

非核化達成のための要因分析に関する研究,6; 旧ソ連諸国の非核化

木村 隆志; 田崎 真樹子; 中谷 隆良; 清水 亮; 玉井 広史; 須田 一則

第41回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 3 Pages, 2020/11

1991年のソ連崩壊後、ウクライナ,カザフスタン及びベラルーシ(旧ソ連か国)は、意図せずに核兵器を領土内に配備した。旧ソ連3か国は、配備された弾頭及びその運搬装置をロシアに移送して処分することにより非核化を達成した。本報告は、旧ソ連3か国の非核化に向けた取組、戦略兵器の削減に関する条約などの関連する枠組みを調査により、非核化達成の成功要因を分析した結果を提供するものである。

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