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論文

Spallation and fragmentation cross sections for 168 MeV/nucleon $$^{136}$$Xe ions on proton, deuteron, and carbon targets

Sun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.

Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射による$$^{136}$$Xeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。

論文

Shell structure of the neutron-rich isotopes $$^{69,71,73}$$Co

Lokotko, T.*; Leblond, S.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Poves, A.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Authelet, G.*; et al.

Physical Review C, 101(3), p.034314_1 - 034314_7, 2020/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

中性子過剰核である$$^{69,71,73}$$Coに対する($$p,2p$$)ノックアウト反応が理化学研究所RIBFで測定された。$$gamma-gamma$$ coincidenceの方法で準位構造が決定され、測定された包括的断面積および排他的断面積から暫定的ではあるがスピン・パリティが決定された。殻模型計算との比較により、$$^{69,71,73}$$Coの低励起状態には球形核と変形核が共存することが示唆された。

論文

Nuclear structure of $$^{76}$$Ni from the ($$p$$,$$2p$$) reaction

Elekes, Z.*; Kripk$'o$, $'A$*; Sohler, D.*; Sieja, K.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 99(1), p.014312_1 - 014312_7, 2019/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:24.4(Physics, Nuclear)

($$p$$,$$2p$$)反応による$$^{76}$$Niの核構造の探索実験を行った。Lenzi, Nowacki, Poves, Sieja相互作用を用いた殻模型計算では実験結果を説明しうる陽子空孔状態が得られており、理論的な断面積計算は実験値とよい一致を与えた。実験で得られたすべての状態を理論的に一意に決定することはできなかったが、過去の実験結果と同様にNi同位体でのZ = 28の大きなshell gapを示す結果が得られた。

論文

Structure of $$^{55}$$Sc and development of the $$N=34$$ subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Holt, J. D.*; Lee, J.*; et al.

Physical Review C, 96(6), p.064310_1 - 064310_10, 2017/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:24.79(Physics, Nuclear)

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核$$^{55}$$Scの励起状態を$$^{56}$$Tiからの1陽子ノックアウト反応および$$^{55}$$Scの非弾性散乱によって生成し、そこからの脱励起$$gamma$$線を観測することによってエネルギー準位を得た。その結果、第一励起状態が695keVと低く現れることがわかった。$$^{54}$$Caで知られているように中性子数34の閉殻構造が成り立っているとすると、第一励起状態は約2MeVと高く現れるはずであり、この結果は$$^{55}$$Scでは中性子数34の新魔法数が消滅していることを示している。殻模型計算でもこの結果は得られ、中性子数34の殻ギャップが陽子数に応じて強く変化していることがその原因であることがわかった。

論文

Shell evolution beyond $$Z$$=28 and $$N$$=50; Spectroscopy of $$^{81,82,83,84}$$Zn

Shand, C. M.*; Podoly$'a$k, Zs.*; G$'o$rska, M.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Nowacki, F.*; Otsuka, T.*; Sieja, K.*; Tostevin, J. A.*; Tsunoda, T.*; et al.

Physics Letters B, 773, p.492 - 497, 2017/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:12.73(Astronomy & Astrophysics)

Low-lying states in neutron-rich $$^{81,82.83.84}$$Zn nuclei were measured for the first time via in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy at RIKEN. These include the 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{82}$$Zn and the 2$$_1^+$$ to 0$$_1^+$$ and 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{84}$$Zn. The reduced E($$2^+$$) energies and increased E(4$$^+$$)/E(2$$^+$$) ratios at $$N$$=52,54 compared to $$^{80}$$Zn attest that the magicity is confined just on the neutron number $$N$$=50 only. The levels observed in $$^{84}$$Zn suggest the onset of deformation towards heavier Zn isotopes. The data were compared to state-of-the-art shell model calculations.

論文

Shape evolution in neutron-rich krypton isotopes beyond N=60; First spectroscopy of $$^{98,100}$$Kr

Flavigny, F.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Delaroche, J.-P.*; Girod, M.*; Libert, J.*; Rodriguez, T. R.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; Calvet, D.*; et al.

Physical Review Letters, 118(24), p.242501_1 - 242501_6, 2017/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:10.69(Physics, Multidisciplinary)

The first $$gamma$$-ray spectroscopy of very neutron rich $$^{98,100}$$Kr isotopes was carried out at the RIBF at RIKEN Nishina center. Excited states in these isotopes were populated via (p,2p) reactions using radioactive $$^{99,101}$$Rb beams accelerated to 220 MeV/nucleon. The new data show a significant increase in deformation beyond N=60, as well as competing configurations (shape-coexistence) at low energy. The data were compared with beyond-mean-field calculations which predict level energies in good agreement with observation, and suggest oblate-prolate shape coexistence.

論文

$$gamma$$ decay of unbound neutron-hole states in $$^{133}$$Sn

Vaquero, V.*; Jungclaus, A.*; Doornenbal, P.*; Wimmer, K.*; Gargano, A.*; Tostevin, J. A.*; Chen, S.*; N$'a$cher, E.*; Sahin, E.*; 志賀 慶明*; et al.

Physical Review Letters, 118(20), p.202502_1 - 202502_5, 2017/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:18.27(Physics, Multidisciplinary)

Excited states in $$^{133}$$Sn were populated following one-neutron knockout reaction from an unstable $$^{134}$$Sn beam at the RIBF laboratory in RIKEN. In addition to the already known $$gamma$$ rays, additional $$gamma$$ strength was observed for the first time in the excitation-energy range 3.5-5.5 MeV. Since the neutron separation energy of $$^{133}$$Sn is low, this observation provides direct evidence for the radioactive decay of neutron-unbound states in this nucleus. The ability of $$gamma$$ decay to compete with neutron emission was attributed to a mismatch between the wave functions of the initial and final states in the neutron emission case. These findings suggest that in the region south-east of $$^{132}$$Sn, nuclear structure effects play a significant role in the decay of unbound states, which are instead usually ignored in the evaluation of neutron-emission probabilities in astrophysical simulations.

論文

Low-lying structure and shape evolution in neutron-rich Se isotopes

Chen, S.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Rodriguez, T. R.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; Calvet, D.*; Ch$^a$teau, F.*; Corsi, A.*; Delbart, A.*; et al.

Physical Review C, 95(4), p.041302_1 - 041302_6, 2017/04

 被引用回数:15 パーセンタイル:9.8(Physics, Nuclear)

Neutron-rich isotopes of selenium, $$^{88,90,92,94}$$Se, where studied via in beam $$gamma$$-ray spectroscopy after nucleon removal reactions at RIBF in RIKEN. The low-energy excitations of these nuclei were investigated using $$gamma$$-$$gamma$$ coincidences, and the first and second excited 2$$^+$$ states were found at remarkably low energies. The analysis and comparison with self-consistent beyond-mean field calculations suggest that both shape coexistence and triaxiality are needed to describe these isotopes.

論文

Type II shell evolution in $$A=70$$ isobars from the $$N geq 40$$ island of inversion

Morales, A. I.*; Benzoni, G.*; Watanabe, H.*; 角田 佑介*; Otsuka, T.*; 西村 俊二*; Browne, F.*; Daido, R.*; Doornenbal, P.*; Fang, Y.*; et al.

Physics Letters B, 765, p.328 - 333, 2017/02

 被引用回数:20 パーセンタイル:6.39(Astronomy & Astrophysics)

The level schemes of neutron-rich isotopes $$^{70}$$Co and $$^{70}$$Ni were populated in the $$beta$$ decay of $$^{70}$$Fe and studied using $$beta$$-delayed $$gamma$$-ray spectroscopy of the $$beta$$ decay, at the RIBF in RIKEN, Japan. The experimental results were compared to state-of-the-art shell-model calculations, and indicate a dominance of prolate deformation in the low-lying states, coexisting with spherical states. The $$beta$$ decay of the $$A=70$$ isobars is shown to progress in accordance to a new type of shell evolution, the so-called Type II, which involves many particle-hole excitations across energy gaps.

論文

Are there signatures of harmonic oscillator shells far from stability?; First spectroscopy of $$^{110}$$Zr

Paul, N.*; Corsi, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; Bally, B.*; Bender, M.*; Calvet, D.*; Ch$^a$teau, F.*; et al.

Physical Review Letters, 118(3), p.032501_1 - 032501_7, 2017/01

 被引用回数:23 パーセンタイル:9.46(Physics, Multidisciplinary)

The first measurement of $$gamma$$ rays emitted by the very neutron rich nuclei $$^{112}$$Mo (Z=42) and $$^{110}$$Zr (Z=40) was carried out at the RIBF facility at RIKEN. These data shine light on the postulated N=70 harmonic oscillator shell. If the spin-orbit splitting which gives rise to the N=82 shell gap is reduced in very neutron-rich nuclei, the harmonic oscillator gap at N=70 should open instead. However, both the measured energy of the first excited state $$^{112}$$Mo and $$^{110}$$Zr, respectively 235(7) keV and 185(11) keV, and their E(4$$^+$$)/E(2$$^+$$) ratio, indicate that these nuclei are good rotors, and exclude the shell stabilization scenario at Z=40 and N=70. These results were compared to state-of-the-art density functional theoretical calculations using Gogny and Skyrme effective interactions.

論文

Low-lying excitations in $$^{72}$$Ni

Morales, A. I.*; Benzoni, G.*; Watanabe, H.*; 西村 俊二*; Browne, F.*; Daido, R.*; Doornenbal, P.*; Fang, Y.*; Lorusso, G.*; Patel, Z.*; et al.

Physical Review C, 93(3), p.034328_1 - 034328_14, 2016/03

 被引用回数:15 パーセンタイル:17.09(Physics, Nuclear)

Low-lying excited states in $$^{72}$$Ni have been investigated at RIKEN by studying the $$beta$$ decay of $$^{72}$$Co to $$^{72}$$Ni. $$^{72}$$Co was separated with BigRIPS, implanted into the WaS3ABi Silicon array, and the $$gamma$$ ray measured using the EURICA $$gamma$$ spectrometer. From the analysis, 60 new $$gamma$$-ray transitions and 21 new levels in $$^{72}$$Ni were observed. The new experimental information is compared to shell-model calculations which include neutron excitation across the $$fpg$$ shell. The calculations reproduce rather well the observed states, implying that a clear understanding of these low-lying excitations has been achieved.

論文

Decay properties of $$^{68,69,70}$$Mn; Probing collectivity up to N=44 in Fe isotopic chain

Benzoni, G.*; Morales, A. I.*; Watanabe, H.*; 西村 俊二*; Coraggio, L.*; Itaco, N.*; Gargano, A.*; Browne, F.*; Daido, R.*; Doornenbal, P.*; et al.

Physics Letters B, 751, p.107 - 112, 2015/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:21.2(Astronomy & Astrophysics)

The $$beta$$ decays of $$^{68,69,70}$$Mn have been measured at the RIBF facility at RIKEN using the EURICA $$gamma$$ spectrometer combined with an active stopper consisting of a stack of Si detectors. Half-lives and $$beta$$-delayed neutron emission probabilities have been extracted for these decays, together with first experimental information on excited states populated in $$^{69,70}$$Fe. The data indicate a continuously increasing deformation for Fe isotopes up to A=70, and interpreted to be due to the interplay between quadrupole correlation of specific neutron orbitals and the monopole component of the proton-neutron interaction.

論文

Hydrophobic platinum honeycomb catalyst to be used for tritium oxidation reactors

岩井 保則; 久保 仁志*; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 枝尾 祐希; 谷内 淳一*

Fusion Science and Technology, 68(3), p.596 - 600, 2015/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

トリチウム酸化反応器に適用可能な疎水性白金ハニカム触媒を開発した。ハニカム形状の触媒は圧力損失を減少させることができる。試作した疎水性触媒はメタルハニカム担体と炭化ケイ素ハニカム担体の二種類である。白金微粒子を数ナノメートルに微細化することで微量トリチウムの触媒酸化活性を大幅に向上させることができた。水素濃度は総括反応速度にほとんど影響を与えない。白金表面上への水蒸気と水素の競合吸着の影響から反応速度定数は底値を持つ。底値を示す水素濃度は、乾燥ガス下では100ppmであった。これらのハニカム触媒の活性はペレット状の疎水性触媒と同等であり、疎水性ハニカム触媒のトリチウム酸化反応器への適用可能性を示すことができた。

論文

Low-lying structure of $$^{50}$$Ar and the $$N$$=32 subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 宇都野 穣; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Lee, J.*; et al.

Physical Review Letters, 114(25), p.252501_1 - 252501_6, 2015/06

 被引用回数:27 パーセンタイル:13.39(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所の不安定核施設RIBFにて、中性子過剰核$$^{50}$$Arを$$^{54}$$Ca, $$^{55}$$Sc, $$^{56}$$Tiからの核破砕反応によって生成し、その脱励起$$gamma$$線を初めて観測した。最も強度の強い$$gamma$$線エネルギーから、$$^{50}$$Arの第一励起$$2^+$$状態の励起エネルギーが1178(18)keVであることがわかった。この実験結果および周辺核の$$2^+$$状態の励起エネルギーを大規模殻模型計算と比較した結果、$$^{50}$$Arでは中性子数32のサブシェルギャップが$$^{52}$$Caと同じくらい大きくなることによってその第一励起エネルギーが$$^{48}$$Arよりも高くなることがわかった。また、殻模型計算によって、中性子数34のサブシェルギャップがCaからArにかけて増大することを予言し、その影響は今後行われるであろう$$^{52}$$Arの励起状態の測定で確かめ得ることを示した。

論文

Hydrophobic Pt catalyst for combustion of hydrogen isotopes at low temperatures

岩井 保則; 久保 仁志*; 佐藤 克美; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 谷内 淳一*

Proceedings of 7th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT-7) (USB Flash Drive), 2 Pages, 2014/06

原子力施設で発生する水素やその同位体の燃焼処理を目的とした疎水性白金触媒を開発した。TKK-KNOITSという商品名を与えられた新型の疎水性水素燃焼触媒は水素燃焼において空気中の水蒸気や水ミスト、また燃焼反応により生成する水蒸気の影響を受けにくい。よって室温近傍の低温においても高い活性を維持し、水素を燃焼させることが可能である。TKK-KNOITS触媒は他の疎水性触媒と比較して極低濃度から高濃度までの幅広い水素濃度に適用可能であることを明らかとした。従来の高分子を担体とする疎水性白金触媒は高分子に特有の耐熱性の低さから水素燃焼用途に不向きであったが、TKK-KNOITS触媒は無機物質を担体としており、873Kまでの高い耐熱性を有していることを確認した。

論文

Evidence for a new nuclear "magic number" from the level structure of $$^{54}$$Ca

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; 郷 慎太郎*; 本間 道雄*; et al.

Nature, 502(7470), p.207 - 210, 2013/10

 被引用回数:198 パーセンタイル:0.25(Multidisciplinary Sciences)

中性子数34の新しい魔法数が中性子過剰核で存在することが10年ほど前に東京大学と発表代表者らのグループによって指摘されて以来、世界各地の不安定核研究施設にてその実験的検証の試みがなされてきた。しかし、中性子数34の魔法数はカルシウムのみに見られる極めて局所的なものであり、カルシウム54を十分に生成するのが困難なことから、これまで実験的な証拠が得られてこなかった。この研究では、理化学研究所のRIBFにてカルシウム54の励起状態を$$gamma$$線分光によって初めて観測し、第一励起状態が約2MeVにあることを見つけた。この励起エネルギーは、カルシウム42,44,46,50などの非中性子魔法数のものに比べかなり高いものであり、中性子数34の魔法数の存在が確立された。発表代表者らによる理論解析の結果、中性子数34の殻ギャップは、既に魔法数として知られている中性子数32のものと同程度の大きさであることがわかった。

論文

Room-temperature reactor packed with hydrophobic catalysts for the oxidation of hydrogen isotopes released in a nuclear facility

岩井 保則; 佐藤 克美; 谷内 淳一*; 野口 宏史*; 久保 仁志*; 原田 伸夫*; 大嶋 優輔*; 山西 敏彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(8), p.1184 - 1192, 2011/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:9.03(Nuclear Science & Technology)

微量トリチウムを室温・飽和水蒸気雰囲気下においても効率的に酸化するための無機ベース疎水性白金触媒H1Pを開発した。流通式反応器を用いてトリチウムガスを使用して測定したH1Pの室温における総括反応速度係数は汎用アルミナ白金触媒と比較して高い値を示した。また飽和水蒸気雰囲気下で使用した場合のH1Pの総括反応速度係は、H1Pの優れた疎水性能により乾燥条件下と比較して微小な低下に留まった。反応の律速段階は室温近傍温度では表面反応律速であるが、40$$^{circ}$$C以上ではH1Pの微小細孔の影響で細孔拡散抵抗の寄与が見られた。室温における総括反応速度係数の空間速度依存性及び水素濃度依存性もあわせて定量的に評価した。

口頭

室温酸化反応塔の実現に向け新規開発した疎水性白金触媒のトリチウム酸化性能評価

岩井 保則; 佐藤 克美; 山西 敏彦; 谷内 淳一*; 野口 宏史*; 久保 仁志*; 原田 伸夫*; 大嶋 優輔*

no journal, , 

異常事象を想定した場合において室温においてトリチウムを十分酸化できる性能を有する触媒の実現が核融合安全性の向上に大きく寄与すると考える。原子力機構は田中貴金属工業と共同で無機ベースのトリチウム室温酸化用疎水性白金触媒H1Pを新たに開発した。開発したH1P触媒は既存アルミナ白金ペレットと比較して室温にて顕著に高い反応性能を有することがわかった。293Kにおける総括反応速度係数は空間速度に比例した。温度依存性については特に293-313Kの温度領域において、顕著な温度依存性を示した。水素添加により評価した総括反応速度係数の濃度依存性は293Kにおいて乾燥条件において水素濃度の0.33乗、水蒸気添加条件において0.44乗に比例した。

口頭

疎水化した白金規則触媒によるトリチウム酸化性能評価

岩井 保則; 佐藤 克美; 久保 仁志*; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 谷内 淳一*

no journal, , 

核融合炉のトリチウム燃料安全取扱技術の信頼性を高めるためには、事故時に電源喪失等で触媒を加熱維持することができなくなっても「室温」でトリチウムを確実に酸化(除去)するための触媒の実現が望まれる。トリチウム取扱施設の雰囲気トリチウム除去系のトリチウム酸化反応塔に充填する貴金属触媒には酸化アルミナ白金ペレットに代表される親水性白金触媒が従来使用されており、水蒸気吸着による失活により室温下での性能確保は望めない。原子力機構は田中貴金属工業と共同で室温にてトリチウムを酸化できる性能を有する多様な疎水性白金触媒の開発を進めている。今回作製したハニカム型疎水性白金触媒は疎水性能を効果的に発揮し、幅広い水蒸気濃度において水蒸気濃度に依存しないトリチウム酸化性能を発揮した。室温近傍では表面反応が支配的であり、酸化性能に顕著なトリチウム(水素)濃度依存性が見られた。室温における同じ空間速度にて比較した微量トリチウムの酸化性能は先に開発したペレット型疎水性白金触媒を現時点では下回っており、反応活性の向上が今後の研究課題である。

口頭

室温トリチウム(水素)燃焼触媒

久保 仁志*; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 谷内 淳一*; 佐藤 克美; 岩井 保則

no journal, , 

核融合ではトリチウムを燃料として用いるが、放射性物質であるため、いかなる場合においても建屋外へ漏洩させない対策が必要である。また、原子力発電施設においても電源喪失時に水素爆発を起こさせない対策が今後さらに重要視されると考えられる。これら施設では電源喪失などのアクシデント時においてもトリチウムや水素を室温で確実に燃焼する方法が求められ、その方法としては触媒水素酸化法が有力である。通常用いられる親水性触媒は室温下で水蒸気の影響により失活する。この失活を防ぐために高い疎水性を有する触媒が求められるが、従来の疎水性高分子を母材とする触媒は可燃性であり、火災を想定すべき施設には適用が困難であった。本報告では幅広いアクシデント想定を鑑み、無機物をベースに高い耐熱性と室温水素燃焼活性を兼ね備えた新しい疎水性触媒の作成方法につき比較検討を行った結果を報告する。

口頭

室温トリチウム酸化処理実現に向けた疎水性白金触媒KNOITSの開発

岩井 保則; 佐藤 克美; 久保 仁志*; 大嶋 優輔*; 野口 宏史*; 谷内 淳一*

no journal, , 

異常事象を想定した場合において、電源等を喪失しても室温にてトリチウムを十分酸化できる活性を有する触媒の実現は核融合安全性の向上に大きく寄与すると考える。原子力機構は田中貴金属工業と共同で室温近傍温度での効果的な極低濃度トリチウムの酸化性能を持つ触媒TKK-KNOITSを開発した。TKK-KNOITS触媒の室温近傍温度における総括反応速度係数は2010年に報告した疎水性白金触媒TKK-H1Pと比較しても顕著に向上していることを示した。この結果はTKK-KNOITS触媒を用いることにより、疎水性触媒を充填する室温トリチウム酸化反応器の規模をTKK-H1P使用時の数分の1に大幅に低減できる可能性を示している。

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