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中村 詔司; 芝原 雄司*; 木村 敦; 遠藤 駿典; 静間 俊行*
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(9), p.1133 - 1142, 2023/09
被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)近年、鉛冷却高速炉や加速器駆動システムの研究が進められており、Pb同位体の中性子捕獲断面積の高精度化が求められている。Pbは、天然存在比は小さいが中性子捕獲反応により長寿命放射性核種
Pb(1730万年)を作るため、その重要性は高いと考えられる。しかし、原子炉を用いた通常の放射化法では、生成する
Pbからの放射線が弱いため測定するのが難しい。そこで、マススペクトロメトリーを適用した断面積測定を行った。本発表ではマススペクトロメトリーを適用した
Pbの中性子捕獲断面積測定について実験の詳細と得られた結果を報告する。
平 義隆*; 遠藤 駿典; 河村 しほり*; 南部 太郎*; 奥泉 舞桜*; 静間 俊行*; Omer, M.; Zen, H.*; 岡野 泰彬*; 北口 雅暁*
Physical Review A, 107(6), p.063503_1 - 063503_10, 2023/06
被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)偏光レーザーと電子による逆コンプトン散乱は偏光ガンマ線を生成する手法の一つであり、100%偏光のレーザーを用いることで100%の偏光ガンマ線を得ることができる。しかしながら、偏光具合はガンマ線の散乱角度に依存して変化する。本研究ではMeVのエネルギーのガンマ線の円偏光度を測定することが可能である磁化鉄を用いて、ガンマ線の円偏光度の空間分布を実験的に測定した。ガンマ線の磁化鉄の透過率の非対称性が確認され、中心軸付近において円偏光しているガンマ線が、散乱角度が大きくなると円偏光から直線偏光に変化することが確認された。
Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生
第43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, 2022/11
Gamma-rays originated from laser Compton scattering (LCS) are convenient photon sources for nondestructive interrogation of nuclear materials. LCS can be used with nuclear resonance fluorescence (NRF) and X-ray fluorescence (XRF), the two of which are considered photon-based active interrogation techniques. However, an accurate estimation of the incident LCS -ray flux is crucial. The
-ray flux is customarily measured using high purity germanium (HPGe) detectors, usually calibrated using standard point-like radioactive
-ray sources. These standard sources are entirely different from LCS beams in terms of detection geometry. Therefore, the calibration process must be corrected to meet the LCS beam conditions. Here, we demonstrate how to implement the required corrections and provide experimental validation of these corrections.
静間 俊行*; 遠藤 駿典; 木村 敦; Massarczyk, R.*; Schwengner, R.*; Beyer, R.*; Hensel, T.*; Hoffmann, H.*; Junghans, A.*; Rmer, K.*; et al.
Physical Review C, 106(4), p.044326_1 - 044326_11, 2022/10
被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Physics, Nuclear)ドレスデン・ヘルムホルツセンター(HZDR)の制動放射光施設(ELBE)において、最大運動エネルギー10.5MeV制動放射線を用いて、
Pbの電気双極子及び四重極強度分布を核共鳴蛍光法で調べた。その結果、3.6から8.4MeVのエネルギーで136個の共鳴準位を同定した。これらの励起状態のスピンは、入射
線に対して90
と127
の散乱角度で観測された
線の角度分布比から推測されたものである。この実験結果をもとに、自己無撞着エネルギー密度汎関数(EDF)を用いた準粒子・フォノン模型(QPM)による予測との比較により、E1遷移確率について議論した。
Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生
Radiation Physics and Chemistry, 198, p.110241_1 - 110241_7, 2022/09
被引用回数:1 パーセンタイル:49.42(Chemistry, Physical)In beam geometries where a directed -ray beam hits the surface of a coaxial high purity germanium detector (HPGe), the detector efficiency is sensitive to the position where
-rays initially hit the detector surface because the structure of the detector is nonuniform. This may cause inaccuracy of the detector efficiency when measured using standard sources that are point-like sources emitting
-rays isotropically. Obtaining a precise estimation of the full energy peak efficiency of the coaxial HPGe detector in the beam geometry for on-axis and off-axis measurements requires a Monte Carlo simulation. We performed a Monte Carlo simulation that calculates the detector efficiency in the beam geometry. The effects of the off-axis distance and
-ray beam size on the efficiency are quantitatively analyzed. We found that the intrinsic efficiency in the beam geometry is maximized when the beam hits the detector at specific off-axis distances. Our Monte Carlo calculations have been supported by a nuclear resonance fluorescence experiment using laser Compton scattering
-ray beam.
遠藤 駿典; 静間 俊行*; Zen, H.*; 平 義隆*; Omer, M.; 河村 しほり*; 安部 亮太*; 奥平 琢也*; 北口 雅暁*; 清水 裕彦*
UVSOR-49, P. 38, 2022/08
To measure the circular polarization of gamma-rays, the gamma-ray polarimeter was developed. The analyzing power of the polarimeter was measured using circularly polarized gamma-rays in UVSOR BL1U. Magnetic hysteresis of the polarimeter was also observed. The analyzing power was obtained as 2.120.04%.
早川 岳人*; 藤 暢輔; 木村 敦; 中村 詔司; 静間 俊行*; 岩本 信之; 千葉 敏*; 梶野 敏貴*
Physical Review C, 103(4), p.045801_1 - 045801_5, 2021/04
被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Physics, Nuclear)A -decay unstable isomer with a half-life of 14.1 y at 264 keV in
Cd is a branching point in the
process, from which a weak branch reaches to a rare tin isotope
Sn whose astrophysical origin has been an open problem. We have measured
rays decaying to the ground state or the isomer in the
Cd(
)
Cd reaction using high-energy resolution detectors in conjunction with a time-of-flight method. The relative production ratios of the isomer to the total following the neutron capture reactions on
Cd have been evaluated in an energy region of up to 9 keV, and the spin and parity of several resonances have been assigned.
郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 青井 考*; Azaiez, F.*; 古高 和禎; 初川 雄一; 木村 敦; 木佐森 慶一*; 小林 幹*; et al.
Physical Review C, 103(3), p.034327_1 - 034327_8, 2021/03
被引用回数:4 パーセンタイル:66.92(Physics, Nuclear)Excited states in S were investigated by in-beam
-ray spectroscopy using the
Mg(
O, 2
1
) fusion-evaporation reaction. The de-exciting
-rays were measured with germanium detector arrays along with the measurement of evaporated charged particles in a
segmented Si detector array. The level scheme was extended up to 12470 keV. The obtained level structure is compared with the large-scale shell-model calculations. The possibility of isoscalar-pair excited states is discussed for
states with comparison between the experimental and theoretical results.
静間 俊行*; 湊 太志; Omer, M.*; 早川 岳人*; 大垣 英明*; 宮本 修治*
Physical Review C, 103(2), p.024309_1 - 024309_8, 2021/02
被引用回数:4 パーセンタイル:66.92(Physics, Nuclear)Pbの低エネルギー双極子強度を準モノクロ=線形偏極フォトンビームの光核散乱を使って調べ、6.8MeVまでの励起エネルギーにおける電磁双極子(
)および磁気双極子強度(
)を導出した。今回の(
,
)反応の結果は、過去に行われた(
,
)反応のデータと合わせて、中性子閾値近傍のエネルギーにおける
と
の光吸収反応断面積を求めるために使った。得られた測定結果は、乱雑位相近似法+粒子振動カップリング法による理論計算の結果と比較し、核構造の観点から議論を行う。
Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 951, p.162998_1 - 162998_6, 2020/01
被引用回数:1 パーセンタイル:16.1(Instruments & Instrumentation)Compton scattering of a single-energy -ray results in a one-to-one relationship between the incident and scattered photon energies. This relationship is altered when the incident beam has a definite energy distribution because of the broadening occurring in the energy distribution upon Compton scattering. This broadening causes a change in the spectral density of the Compton-scattered spectra. To restore the spectral density, the energy distribution of the scattered radiation must be manifested as a function of the scattering kinematics. Here, we propose a simple analytic way to calculate the energy spread of the scattered photons in terms of the geometry of the scattering process and the energy spread of the incident photon beam. The predictions of the model agree with measurements of Compton scattering of quasi-monochromatic
-ray beams, carried out at the High Intensity
-ray Source (HI
S) facility, Duke University. As a benchmark of our method, we measured the intensity profile of energy-distributed
-ray beams by direct measurements as well as by Compton scattering. We found that only when the spectral density of the scattered radiation is restored, the measured intensity profile agrees with the actual profile of the incident beam. The proposed method can continuously measure the flux of an energy-distributed
-ray beams in the real time and on a bin-by-bin basis. Such online monitoring of
-ray beams is indispensable for in-beam measurements and applications. This work was supported by the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security or the like of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.
Omer, M.; 静間 俊行*; 羽島 良一*; 小泉 光生
日本核物質管理学会第40回年次大会プロシーディングス集, p.59 - 62, 2019/11
Nuclear resonance fluorescence (NRF) is a phenomenon that a nuclide-specific -ray is resonantly absorbed and re-emitted. This method is considered useful for the nondestructive detection of nuclear materials. In order to demonstrate how accurate the NRF method is able to measure the isotopic abundance, we performed NRF experiments on natural tungsten as a surrogate of nuclear materials at the High Intensity
-ray Source (HI
S) facility, Duke University. Our results show that the relative deviations between the reference and measured abundances are less than
4%. This work was supported by the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security or the like of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.
静間 俊行*; Omer, M.; 羽島 良一*; 清水 則孝*; 宇都野 穣
Physical Review C, 100(1), p.014307_1 - 014307_6, 2019/07
被引用回数:6 パーセンタイル:58.25(Physics, Nuclear)Nuclear resonance fluorescence (NRF) is a promising technique for the nondestructive assay (NDA) of nuclear materials. One of the features of the NRF is the angular distribution of the emitted photons in response to a linearly polarized incident beam. Here we irradiate the calibration standard of Al to linearly polarized beam. The spin and parity of the 3.004-MeV level in
Al have been determined by measuring the angular correlation function of radiation emitted from levels populated by resonant absorption of polarized photons. The nuclear resonance fluorescence experiments were carried out at the High Intensity
-ray Source (HI
S) facility at Duke University using quasi-monoenergetic linearly polarized photon beams. The spin and parity of levels in
Al were deduced from a comparison of the measured angular distribution ratios and azimuthal intensity asymmetries with theoretical predictions. The observed resonance properties were compared with shell model calculations using the universal sd interaction. The Monte Carlo shell model calculations were also performed to investigate low-energy structure of
Al. This work was supported by the subsidiary for promotion of strengthening nuclear security or the like of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.
静間 俊行; 岩本 信之; 牧永 あや乃*; Massarczyk, R.*; Schwengner, R.*; Beyer, R.*; Bemmerer, D.*; Dietz, M.*; Junghans, A.*; Kgler, T.*; et al.
Physical Review C, 98(6), p.064317_1 - 064317_12, 2018/12
被引用回数:9 パーセンタイル:65.04(Physics, Nuclear)Pbの双極子強度分布を核共鳴蛍光散乱実験によって調べた。実験はHZDRの線形加速器ELBEにおいて、10.5MeVの電子ビームにより生成された制動放射を使って行われた。その結果、3.7から8.2MeVの励起エネルギーにおいて88本の励起状態を識別した。測定解析で得られた散乱断面積と
線崩壊分岐比から光吸収断面積を導出し、既存の(
,
)反応断面積と併せて核反応モデルコードCCONEにより光核反応断面積を評価した。これらの評価で得た
Pbに対する物理情報を基にして、不安定な
Pbの中性子捕獲断面積を導出した。
岩本 信之; 静間 俊行*
EPJ Web of Conferences, 178, p.06004_1 - 06004_3, 2018/05
被引用回数:0 パーセンタイル:0Transmutation and reduction of high level radioactive wastes (e.g. minor actinides) produced in nuclear reactors are expected by an accelerator driven system (ADS). Japan Atomic Energy Agency proposed that Pb and Bi are used as a spallation target and coolant. The neutronics design was performed without including Pb, which is a long-lived radioactive nuclide with half-life of 1.7
10
years and thus has long-lasting radiotoxicity.
Pb is produced by the neutron capture reaction on
Pb. In order to evaluate the accumulated amount of
Pb, the neutron capture cross section of
Pb is needed. However, it has not been measured in the keV to MeV neutron energy region. In the present work the calculations of cross sections were performed by the nuclear reaction calculation code, CCONE. Measured photonuclear data of (
,
) reaction and photoneutron cross sections were used to evaluate photon strength function of
Pb. The (
,
) reaction data used were newly obtained by an experiment at HZDR. The fixed photon strength function was applied to calculate the neutron capture cross sections of
Pb. The resulting cross section is smaller than the data of
Pb in the relevant energy region.
静間 俊行*; 早川 岳人*; 大東 出*; 大垣 英明*; 宮本 修治*; 湊 太志
Physical Review C, 96(4), p.044316_1 - 044316_10, 2017/10
被引用回数:8 パーセンタイル:57.93(Physics, Nuclear)準単色線形偏向光子ビームを用いた核共鳴蛍光散乱実験によって、Crの低エネルギー双極子強度を測定した。励起状態のパリティは、入射光子ビームの偏極面における共鳴散乱
線の非対称性により決定した。励起エネルギー7.5MeVから12.1MeVまでの磁気双極子(M1)強度の総和は
、電気双極子(E1)強度は
fm
という結果が得られた。観測されたM1とE1強度はSkyrme力を用いた乱雑位相近似法計算と比較を行い、双極子強度分布に対する2粒子2空孔状態とテンソル力の影響を調べた。この結果、2粒子2空孔状態とテンソル力の効果がともに、実験データの遷移強度の和を説明するために必要であることが分かった。
Omer, M.; 羽島 良一*; 静間 俊行*; 小泉 光生
Proceedings of INMM 58th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2017/07
核共鳴蛍光(NRF)は、核の電気双極子励起および/または磁気双極子励起が起こるプロセスである。これらの励起はそれぞれの原子核の固有のシグネチャであるため、NRFは核物質の非破壊検知出と分析・測定のための実用的なツールを提供する。偏極線ビームを使用すると、原子核の励起の性質を区別することは容易である。散乱角90
では、電気双極子励起は偏光面に対して垂直に放射されるが、磁気双極子励起は入射ビーム偏光と同じ平面内で放射される。対照的に、原子との他の
線相互作用は、入射ビームの偏光に関して異なる応答を示すことがある。例えば、弾性散乱は入射ビームの偏光方向において他の方向より約60%低い放射強度を与えることが期待される。光子エネルギーに基づいてNRFと弾性散乱とを分離することができないので、この事実は、NRF技術の感度に大きな影響を及ぼす。我々は、2.04MeVのエネルギーを有する100%直線偏光
線を用いて行った
Uにおける光子散乱実験の結果について、弾性散乱が入射ビームの偏光にどのように応答するかを実証する。したがって、我々は、NRF測定における入射光子の偏光の影響を解決することができる。
早川 岳人; 宮本 修治*; 羽島 良一; 静間 俊行; 天野 壮*; 橋本 智*; 三澤 毅*
Journal of Nuclear Science and Technology, 53(12), p.2064 - 2071, 2016/12
被引用回数:5 パーセンタイル:45.26(Nuclear Science & Technology)準単色の線による光核反応を用いた選択的な同位体変換法を提案する。この手法は、
Zr,
Pd、ないし
Seのような長寿命核分裂生成物(LLFP)の粒子閾値が、同じ元素の他の安定同位体の粒子閾値より低いという事実に基づく。そのため、この手法では、ターゲット物質がLLFP以外に安定同位体を含んでいたとしても、新しくLLFPが生成されないという傑出した特徴を有する。レーザーコンプトン散乱
線と原子炉の中性子捕獲反応
線がこの手法に適した
線源である。
早川 岳人*; 藤 暢輔; Huang, M.; 静間 俊行*; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎; 岩本 信之; 千葉 敏*; 梶野 敏貴*
Physical Review C, 94(5), p.055803_1 - 055803_6, 2016/11
被引用回数:4 パーセンタイル:34.89(Physics, Nuclear)The astrophysical origin of a rare isotope Sn has remained still an open question. An isomer (
=14.1 y) in
Cd is an s-process branching point from which a nucleosynthesis flow reaches to
Sn. The
-process abundance of
Sn depends on the isomer production ratio in the
Cd(
)
Cd reaction. However, the ratio has not been measured in an energy region higher than the thermal energy. We have measured
rays following neutron capture reactions on
Cd using two cluster HPGe detectors in conjunction with a time-of-flight method at J-PARC. We have obtained the result that the relative
-ray intensity ratio of the isomer is almost constant in an energy region of up to 5 keV. This result suggests that the
-process contribution to the solar abundance of
Sn is negligibly small. We have found that the ratio of a resonance at 737 eV shows about 1.5 times higher than other ratios. This enhancement can be explained by a
-wave neutron capture. This result suggests measurements of decay
rays to isomers are effective to assign the spin and parity for neutron capture resonances.
Angell, C.; 羽島 良一; 静間 俊行; Ludewigt, B.*; Quiter, B. J.*
Physical Review Letters, 117(14), p.142501_1 - 142501_5, 2016/09
被引用回数:7 パーセンタイル:50.3(Physics, Multidisciplinary)In recent measurements of the scissors mode in radiative decay experiments, transition strengths were observed that were double that expected from theory and systematics well established from measurements on the radiative excitation channel, that is, using nuclear resonance fluorescence (NRF). Additional strength as measured with NRF can only present itself as heretofore unobserved branching or fragmentation of the scissors mode. Such a possibility was investigated in a transmission NRF measurement on the deformed, odd-mass Ta, using a quasi-monoenergetic
-ray beam at two beam energies, and additionally informing applications using transmission NRF to assay or detect odd-mass fissile isotopes. An anomalously large branching,
70%, of small resonances to excited states was discovered. In contrast, previous studies using NRF of the scissors-mode strength in odd-mass nuclei assumed no branching existed. This branching, if present at all energies, combined with the observed highly-fragmented elastic strength would reconcile the scissors-mode strength observed in NRF measurements with the expectations for enhanced scissors-mode strength from radiative decay experiments.
Omer, M.; 羽島 良一*; Angell, C.*; 静間 俊行*; 早川 岳人*; 瀬谷 道夫; 小泉 光生
Proceedings of INMM 57th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2016/07
核種の核共鳴蛍光反応過程で放出される核種固有の線は、核物質の非破壊検知及び測定の非常に良い方法を提供する。われわれは、
線非破壊検知及び測定に関連する技術を開発している。核共鳴蛍光反応をシミュレートするモンテ・カルロコードは非破壊測定装置の設計及び評価において不可欠なものである。われわれは、そのため、Geant4コードをベースとするシミュレーションコードNRFGeant4を開発している。核共鳴蛍光反応実験においては、一般に高濃度測定対象物が使われる。この場合は核共鳴蛍光反応
線が強く、測定しやすいためである。それに対して実際の状況では、測定したい(興味のある)核種が小さい組成比でしか含まれていないことがある。このような状況では、核共鳴蛍光反応
線の測定が、他の反応(例として、(核共鳴反応と同じような)弾性散乱)からの影響を受けて困難となる。例えば、典型的な核燃料のペレットは90%程度の
Uを母材として含むが、測定対象として興味のある
Puは約1%以下の割合でしか含まれていない。このような場合、
Puからの核共鳴蛍光
線の測定においては、
Uの弾性散乱からの強い
線バックグランドが発生することとなる。それゆえ、母材の弾性散乱(
線)強度を評価することは、測定しようとする(興味のある)核種の正確な測定においては不可欠なこととなる。現段階においては、弾性散乱の満足のゆく評価は(ある計算を除いて)できていない。われわれのこの研究では、弾性散乱事象を取込むように、シミュレーションコードの高度化を行っている。