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論文

Effects of the nuclear structure of fission fragments on the high-energy prompt fission $$gamma$$-ray spectrum in $$^{235}$$U($$n_{rm th},f$$)

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Pollitt, A.*; Hambsch, F.-J.*; et al.

Physical Review C, 100(4), p.044610_1 - 044610_7, 2019/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:57.92(Physics, Nuclear)

The prompt fission $$gamma$$-ray energy spectrum for cold-neutron induced fission of $$^{235}$$U was measured in the energy range $$E_{rm gamma}$$ = 0.8 - 20,MeV, by gaining a factor of about 10$$^{5}$$ in statistics compared to the measurements performed so far. The spectrum exhibits local bump structures at $$E_{rm gamma}approx$$4,MeV and $$approx$$6,MeV, and also a broad one at $$approx$$15,MeV. In order to understand the origins of these bumps, the $$gamma$$-ray spectra were calculated using a statistical Hauser-Feshbach model, taking into account the de-excitation of all the possible primary fission fragments. It is shown that the bump at $$approx$$4,MeV is created by the transitions between the discrete levels in the fragments around $$^{132}$$Sn, and the bump at $$approx$$6,MeV mostly comes from the complementary light fragments. It is also indicated that a limited number of nuclides, which have high-spin states at low excitation energies, can contribute to the bump structure around $$E_{rm gamma}approx$$15,MeV, induced by the transition feeding into the low-lying high-spin states.

論文

A New detector system for the measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays for low-energy neutron induced fission

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 906, p.88 - 96, 2018/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:36.93(Instruments & Instrumentation)

中性子誘起核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線を観測するための新しい測定システムの開発を行った。測定システムは核分裂片を観測するための多芯線比例計数管と$$gamma$$線測定用のLaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される。開発したシステムを仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉のPF1Bコースに設置して、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂における即発$$gamma$$線を行った。測定ではエネルギー最大20MeVまでの$$gamma$$線スペクトルの観測に成功し、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂において非常に高いエネルギーの$$gamma$$線が放出されていることを確認した。

論文

EXILL; A High-efficiency, high-resolution setup for $$gamma$$-spectroscopy at an intense cold neutron beam facility

Jentschel, M.*; Blanc, A.*; de France, G.*; K$"o$ster, U.*; Leoni, S.*; Mutti, P.*; Simpson, G.*; Soldner, T.*; Ur, C.*; Urban, W.*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 12(11), p.P11003_1 - P11003_33, 2017/11

 被引用回数:19 パーセンタイル:13.28(Instruments & Instrumentation)

A highly efficient array of high-purity germanium (HPGe) detectors was developed and operated at the cold neutron beam facility PF1B of the Institut Laue-Langevin (ILL) to carry out nuclear structure studies, via measurements of $$gamma$$-rays following neutron-induced capture and fission reactions. The setup consisted of a collimation system producing a pencil beam with a thermal capture equivalent flux of about 10$$^8$$ns$$^{-1}$$cm$$^{-2}$$ at the target position and negligible neutron halo. The target was surrounded by an array of eight to ten anti-Compton shielded EXOGAM Clover detectors, four to six anti-Compton shielded large coaxial GASP detectors and two standard Clover detectors. For a part of the campaign the array was combined with 16 LaBr$$_{3}$$:(Ce) detectors from the FATIMA collaboration.

論文

Measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays from neutron induced fission of U-235

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Astier, A.*; Pollitt, A.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 146, p.04036_1 - 04036_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.06

核分裂に伴い放出される即発$$gamma$$線スペクトルの測定は高励起状態にある中性子過剰な核分裂片の脱励起過程を理解する上で重要であると同時に、革新的原子炉の設計といった応用分野においても重要である。これまで$$^{252}$$Cfの自発核分裂においては、核分裂片の巨大共鳴振動が励起されていることを示唆する、8MeVから20MeVにおいて膨らみを持つ高エネルギー$$gamma$$線が観測されていることが知られている。巨大共鳴振動励起の起源を理解するためには$$^{252}$$Cfの自発核分裂以外で即発$$gamma$$線スペクトルを測定する必要があるが、中性子誘起核分裂においては最近の測定においても9MeV程度までしか観測されていない。我々は$$^{235}$$U(n,f)においても20MeVまでの即発$$gamma$$線スペクトルの観測を目的とした測定を仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉の大強度冷中性子ビームを用いて行った。発表では測定で得られた結果について報告する。

論文

$$B(E2;2^+_1rightarrow 0^+_1)$$ value in $$^{90}$$Kr

R$'e$gis, J.-M.*; Jolie, J.*; Saed-Samii, N.*; Warr, N.*; Pfeiffer, M.*; Blanc, A.*; Jentschel, M.*; K$"o$ster, U.*; Mutti, P.*; Soldner, T.*; et al.

Physical Review C, 90(6), p.067301_1 - 067301_4, 2014/12

 被引用回数:21 パーセンタイル:14.39(Physics, Nuclear)

A smooth onset of collectivity in $$^{88,92,94,96}$$Kr has been determined from reported $$B(E2;2^+_1rightarrow 0^+_1)$$ and E(2$$^+_1$$) values. This is in contrast to the sudden onset in even-even Zr, Mo, and Sr isotopes. Our objective was to complete the systematics by determining the $$B(E2;2^+_1rightarrow 0^+_1)$$ value in $$^{90}$$Kr, which was produced by cold-neutron-induced fission of $$^{235}$$U. The lifetime of the 2$$^+_1$$ state in $$^{90}$$Kr was measured via the electronic $$gamma - gamma$$ timing technique using the EXILL and FATIMA spectrometers. Based on the measured mean lifetime of $$tau$$ = 15(10) ps, the $$B(E2;2^+_1rightarrow 0^+_1)$$ value of 13$$^{+26}_{-5}$$ W.u. in $$^{90}$$Kr is determined for the first time and the smooth onset of deformation in the even-even Kr isotopes beyond neutron number N=50 is confirmed.

口頭

$$^{235}$$U中性子核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線スペクトルの測定

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Frost, R.*; Tsekhanovich, I.*; Petrache, C. M.*

no journal, , 

福島第一発電所における廃止措置ではデブリとなった核燃料の取出しが計画されているが、体系が未臨界であることを保証しながら作業を進める必要がある。環境からの強いバックグラウンド$$gamma$$線下で核分裂事象の頻度を観測するため、我々は高エネルギー$$gamma$$線に感度を有する未臨界監視検出器を提案している。この未臨界監視検出器開発の基礎データとなる$$^{235}$$U(n,f)反応に伴い発生する高エネルギー$$gamma$$線スペクトル(エネルギー7MeV以上の領域)の測定を仏国ラウエ・ランジュバン研究所(ILL)にある高中性子束炉(HFR)からの大強度冷中性子ビームを用いて行った。発表では測定で得られた結果について報告する。

口頭

$$^{235}$$U中性子核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線スペクトルの測定,2

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; Frost, R.*; Tsekhanovich, I.*; Petrache, C. M.*

no journal, , 

福島第一原子力発電所における廃止措置ではデブリとなった核燃料の取出しが計画されているが、体系が未臨界であることを保証しながら作業を進める必要がある。環境からの強いバックグラウンド$$gamma$$線下で核分裂事象の頻度を観測するため、我々は高エネルギー$$gamma$$線に感度を有する未臨界監視検出器を提案している。この未臨界監視検出器開発の基礎データとなる$$^{235}$$U(n,f)反応に伴い発生する高エネルギー$$gamma$$線スペクトル(エネルギー7MeV以上の領域)の測定を仏国ラウエ・ランジュバン研究所(ILL)にある高中性子束炉(HFR)からの大強度冷中性子ビームを用いて行った。発表では取得したデータを解析して得られた結果について報告する。

口頭

$$^{235}$$U中性子核分裂における即発高エネルギーガンマ線の測定

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所では、廃止措置に向けてデブリとなった核燃料の取出しが計画されているが、体系が未臨界であることを保証しながら作業を進める必要がある。核分裂生成物に由来した強いバックグラウンド$$gamma$$線環境下で核分裂事象の頻度を計測することになるため、我々は即発高エネルギー$$gamma$$線に感度を有する未臨界監視検出器の開発を提案している。この検出器開発の基礎データとなる、$$^{235}$$U中性子核分裂に伴い発生する即発$$gamma$$線のエネルギースペクトルを測定するため、我々は多芯線比例計数管・LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される新たな測定装置の開発を行った。開発した装置を用いた測定は、仏国ラウエ・ランジュバン研究所の高中性子束炉(HFR)からの大強度冷中性子ビームを用いて行い、おおよそ20MeVまでのエネルギー領域で$$gamma$$線を観測することに成功した。本発表では測定で得られた結果を報告するとともに、$$gamma$$線の発生機構についても議論する。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核についての基礎研究などの観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出されるガンマ線の測定がなされてきた。ここで、ガンマ線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、これまでは8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギーガンマ線を放出することが理論的に予測されていたため、その測定データが望まれてきた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出されるガンマ線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られたガンマ線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたってガンマ線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$ rays in $$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)

小川 達彦; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

no journal, , 

原子炉内の放射線挙動の解析、使用済み核燃料の放射線安全確保、原子核に関する基礎研究などの様々な観点に応じて、アクチノイドの核分裂に伴って放出される$$gamma$$線が測定されてきた。ここで、$$gamma$$線は励起状態にある核分裂生成物から生じ、従来は8MeV程度までのエネルギー域を測定対象としてきた。しかし、核分裂生成物の一部は20MeV程度の励起エネルギーを持ち、8MeVを超える高エネルギー$$gamma$$線を放出することが理論的に予測されていた。本研究では、Laue Langevin研究所のhigh-flux research reactorを用いて、$$^{235}$$Uターゲットに熱中性子を照射し、その中性子捕獲核分裂反応から放出される$$gamma$$線をLaBrシンチレータで測定した。ここで得られた$$gamma$$線エネルギースペクトルは、8MeV以下では従来の測定結果と合致し、10MeV以上の部分に山を成す構造を作り、20MeV近傍までなだらかに伸びた。本研究で進めた測定により、核分裂反応は20MeV付近まで高エネルギーにわたって$$gamma$$線を発生させることとともに、そのエネルギースペクトルについても、$$^{235}$$U(n$$_{th}$$,f)を例にして明らかにした。

口頭

Measurement of high-energy prompt fission $$gamma$$-ray emission in $$^{235}$$U ($$n_{rm th},f$$)

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Hambsch, F.-J.*; 河野 俊彦*; et al.

no journal, , 

Prompt fission $$gamma$$-ray spectra (PFGS) are important as they allow us to study the structure and de-excitation process of neutron-rich fission fragments. They are also required for the design of the Gen-IV fast reactors and advanced light-water reactors. For spontaneous fission of $$^{252}$$Cf, $$^{252}$$Cf(sf), prompt fission $$gamma$$ rays were observed up to energies of about $$E_{gamma}=$$20 MeV. For neutron-induced fissions, however, the measured PFGS are limited below $$E_{gamma}$$ = 9$$sim$$10 MeV. In this work we extended the measurement of the PFGS for cold neutron-induced fission of $$^{235}$$U up to $$E_{gamma}sim$$ 20 MeV by gaining a factor of about 10$$^{5}$$ in statistics compared to the measurements performed so far. The measurement was carried out at the PF1B cold-neutron facility of the ILL, Grenoble, France. The spectrum exhibits local bump structures at $$E_{gamma}sim$$ 4 MeV and $$sim$$ 6 MeV and also a broad one at $$sim$$ 15 MeV. In this contribution, we will discuss the origins of the bump structures in comparison with the statistical Hauser-Feshbach model calculation.

口頭

$$^{235}$$U(n$$_{rm th}$$,f)における高エネルギー即発ガンマ線スペクトルの測定

西尾 勝久; 牧井 宏之; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; K$"o$ster, U.*; Pollitt, A.*; Hambsch, F.-J.*; et al.

no journal, , 

$$^{235}$$U熱中性子入射核分裂における即発ガンマ線スペクトルを高エネルギー領域まで測定した。実験はグルノーブル・ラウエランジェバン研究所の研究用原子炉から供給される冷中性子ビームを用いて行った。従来の測定に比べて5桁高い感度を実現し、ガンマ線エネルギーで20MeVまでのスペクトルを得た。スペクトル上にいくつかの局所的な構造を見出した。考察の結果、これらは中性子過剰核の準位構造を反映し、特定の核分裂片から放出されたものであることがわかった。

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