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論文

Measurements of the $$^{243}$$Am neutron capture and total cross sections with ANNRI at J-PARC

木村 敦; 中村 詔司; 寺田 和司*; 中尾 太郎*; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(6), p.479 - 492, 2019/06

Neutron total and capture cross sections of $$^{243}$$Am have been measured in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument at Materials and Life Science Experimental Facility of Japan Proton Accelerator Research Complex with a neutron TOF method. The neutron capture cross section in the energy region from 10 meV to 100 eV was determined using an array of Ge detectors. Three samples with different activities were used for measurements of the capture cross section. The neutron total cross section in the energy region from 4 meV to 100 eV was measured using Li-glass detectors. Derived cross-section value at neutron energy of 0.0253 eV is 87.7$$pm$$5.4 b for the capture cross section and 101$$pm$$11 b for the total cross section.

論文

Measurements of gamma-ray emission probabilities in the decay of americium-244g

中村 詔司; 寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 岩本 修; 原田 秀郎; 上原 章寛*; 高宮 幸一*; 藤井 俊行*

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(1), p.123 - 129, 2019/01

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

$$gamma$$線計測により同位体を定量したり、断面積を求める際に、正確な$$gamma$$線放出率のデータが、必要になってくる。$$^{243}$$Amは、重要なマイナーアクチノイド核種の一つであり、中性子捕獲後に$$^{244}$$Amを生成する。$$^{244}$$Amの基底状態から放出される744-keV$$gamma$$線は66%と比較的大きな$$gamma$$線放出率を持つけれども、その誤差は29%と大きい。$$gamma$$線放出率の誤差は、放射化法による中性子捕獲断面積測定において、系統誤差の主要因となる。そこで、放射化法と$$^{244}$$Cmのレベルを調べることにより、$$gamma$$線放出率を測定した。本研究により、744-keV$$gamma$$線の放出率を、66.5$$pm$$1.1%と、相対誤差29%から2%に低減して導出することができた。

論文

Measurements of neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am with ANNRI at J-PARC

寺田 和司*; 木村 敦; 中尾 太郎*; 中村 詔司; 水山 一仁*; 岩本 信之; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(10), p.1198 - 1211, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Nuclear Science & Technology)

Neutron total and capture cross sections of $$^{241}$$Am have been measured with a new data acquisition system and a new neutron transmission measurement system installed in Accurate Neutron Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The neutron total cross sections of $$^{241}$$Am were determined by using a neutron time-of-flight method in the neutron energy region from 4 meV to 2 eV. The thermal total cross section of $$^{241}$$Am was derived with an uncertainty of 2.9%. A pulse-height weighting technique was applied to determine neutron capture yields of $$^{241}$$Am. The neutron capture cross sections were determined by the time-of-flight method in the neutron energy region from the thermal to 100 eV, and the thermal capture cross section was obtained with an uncertainty of 4.1%. The evaluation data of JENDL-4.0 and JEFF-3.2 were compared with the present results.

論文

Resonance analysis of cross section data measured by J-PARC/MLF using the modified REFIT code

水山 一仁; 岩本 信之; 岩本 修; 寺田 和司; 中尾 太郎

JAEA-Conf 2017-001, p.163 - 168, 2018/01

In the project entitled as "Research and development for Accuracy Improvement of neutron nuclear data on Minor ACtinides (AIMAC)", the cross section data of MAs ($$^{241,243}$$Am, $$^{237}$$Np) have been measured at neutron time-of-flight (TOF) beam line ANNRI installed at J-PARC/MLF. The high precision data is expected even in the case of small amount sample because the reaction rates are strongly increased by the high intensity pulsed neutron beam of J-PARC/MLF. We are going to analyze those cross section data by using the least-squares multilevel R-matrix code REFIT. For precise analysis of the cross section data measured by ANNRI, it is necessary to take into account the energy resolution function. In this study, we therefore adopt the modified version of REFIT which treats the energy resolution function for ANNRI. The precise energy calibration is also important. We performed the resonance analysis of the neutron total and capture cross section data of $$^{197}$$Au measured by ANNRI under the same operational condition of J-PARC/MLF to fix parameters related to energy calibration.

論文

Technical developments for accurate determination of amount of samples used for TOF measurements

寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 木村 敦; 岩本 修; 原田 秀郎; 高宮 幸一*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03019_1 - 03019_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:4.05

革新炉や核変換処理の研究開発のため、高精度なマイナーアクチニド(MA)の中性子捕獲断面積が求められている。しかし、現状の精度と要求される精度の間には倍以上の隔たりがある。そこで、MAの断面積精度向上を目的として「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」が進められている。精度の良い断面積を得るためには、測定に用いるMA試料のサンプル量を正確に決めることが必要不可欠である。そのため、本プロジェクトの研究課題の一つとして、$$gamma$$線分光法とカロリーメーターを用いた熱測定という2つの異なる手法を用いてサンプル量の高精度決定のための技術開発を進めている。$$gamma$$線分光法では、サンプルからの崩壊$$gamma$$線測定による定量精度向上のために、MAの崩壊$$gamma$$線の高精度測定を実施し、$$gamma$$線放出率を2%以下の精度で決定した。カロリーメーターを用いた熱測定では、MAのQ値が精度よく分かっているため崩壊熱を精密に測定することでMAの放射能値を決定することができる。本発表では、これら2つの手法の開発及び得られた結果について発表する。

論文

Developments of a new data acquisition system at ANNRI

中尾 太郎; 寺田 和司; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 修; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03021_1 - 03021_4, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:4.05

J-PARC物質・生命科学実験施設ANNRIビームラインのデータ収集系更新作業が行われた。MLFのビームパワーは2008年に比較して2015年には20倍以上となり、ビーム量の増大によりビームラインユーザーはより高統計の実験データを取得できるようになった。ビームパワー増大に対応するため、ANNRIにおけるGe検出器アレイのデータ収集システムが更新された。データ収集システムは同時に、中性子全断面積測定のために整備されているLi glass検出器の信号取得のためにも用いられる予定である。コミッショニング実験が0.1mm厚の金サンプルを用いてJ-PARCの500kW陽子ビームを用いて行われた。捕獲断面積および全断面積測定両方について飛行時間法の適用性が試験された。Ge検出器アレイについて、ADCおよびTDCの非線形性、エネルギー分解能、多チャンネルコインシデンスおよび不感時間の性能が測定された。Ge検出器の不感時間は従来のデータ収集システムに比較して、少しのエネルギー分解能劣化を許容すれば1/4になっていた。

論文

Research and development for accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11001_1 - 11001_6, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.04

A nuclear data project entitled Research and development for Accuracy Improvement of neutron nuclear data on Minor ACtinides (AIMAC) is being performed in Japan. The objective of the project is to improve accuracy of neutron nuclear data for minor actinides and some fission products, which is required for developing innovative nuclear system transmuting these nuclei. Following research items have been conducted to achieve the objective: (1) Measurements of thermal neutron capture cross-sections by activation methods, (2) High-precision quantifications of shielded sample amounts used for TOF measurement, (3) Resonance parameter determinations at J-PARC/ANNRI and KURRI/LINAC, (4) Extension of capture cross sections to high energy neutrons at J-PARC/ANNRI, (5) High quality evaluation based on iterative communication with experimenters. The achievement of the project is presented.

論文

Measurements of $$gamma$$-ray emission probabilities of $$^{241,243}$$Am and $$^{239}$$Np

寺田 和司; 中村 詔司; 中尾 太郎; 木村 敦; 岩本 修; 原田 秀郎; 高宮 幸一*; 堀 順一*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(11), p.1881 - 1888, 2016/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.25(Nuclear Science & Technology)

$$^{241,243}$$Am及び$$^{239}$$Npの崩壊$$gamma$$線放出率の高精度測定を実施した。測定試料の放射能は、試料から放出される$$alpha$$粒子をSi半導体検出器で測定することで決定した。そして、$$gamma$$線はプレナ型のHPGe検出器で測定した。Ge検出器の検出効率は標準$$gamma$$線源の測定とPHITSを用いた光子の輸送計算から、50-1332keVのエネルギー領域で0.7%, 50keV以下の領域では1.3%の精度で決定した。最終的に、$$^{241,243}$$Am及び$$^{239}$$Npの主要な崩壊$$gamma$$線放出率を1.2%の精度で得ることができた。

論文

Accurate measurements of $$gamma$$-ray emission probabilities

寺田 和司; 中村 詔司; 木村 敦; 中尾 太郎; 原田 秀郎; 片渕 竜也*; 井頭 政之*; 堀 順一*

JAEA-Conf 2016-004, p.21 - 25, 2016/09

マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積の高精度化のためには、系統誤差に係ってくるサンプル量を高精度で決定することが重要である。原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、$$^{241,243}$$Am, $$^{237,239}$$Np及び$$^{233}$$Paの$$gamma$$線放出率の高精度測定を実施した。試料の放射能はアルファ線測定によって決定し、試料から放出される$$gamma$$線をプレナ型Ge検出器で測定した。Ge検出器の検出効率は、標準$$gamma$$線源の測定とPHITSを用いた$$gamma$$線のモンテカルロシミュレーションを組み合わせて決定した。最終的に、これらの核種の$$gamma$$線放出率を2%以内の精度で得ることができた。

論文

Activation measurements of neputunium-237 at KURRI-Linac

中村 詔司; 寺田 和司; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 佐野 忠史*; 高橋 佳之*; 堀 順一*

KURRI Progress Report 2015, P. 67, 2016/08

マイナーアクチノイド核種の断面積データの精度の向上のために、一連の中性子捕獲断面関測定を、放射化法により実施してきている。今回、マイナーアクチノイド核種のうちNp-237について放射化測定を行った。本実験では、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器による中性子源を用いた。Np-237の中性子捕獲反応により生成されたNp-238からの$$gamma$$線を測定して反応率を求めた。照射位置の中性子スペクトルをシミュレーション計算で求めて、Au箔の反応率を用いて規格化した。規格化した中性子スペクトルとJENDL-4.0の評価データを用いてNp-237の反応率の計算値を求めた。実験値と計算値が誤差の範囲で一致し、本実験ではJENDL-4.0を支持することが分かった。

論文

Measurements of americium isotopes by activation method at KURRI-Linac

中村 詔司; 寺田 和司; 高橋 佳之*; 佐野 忠史*; 堀 順一*

KURRI Progress Report 2015, P. 69, 2016/08

マイナーアクチノイドの核データの精度向上研究(AIMACプロジェクト)の一環として、マイナーアクチノイド核種の中性子捕獲断面積測定を進めてきている。本研究では、$$^{241}$$Amと$$^{243}$$Am核種を選定し、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器施設の中性子源を用いた放射化実験を行った。加速器施設のターゲット室における中性子束は、照射位置で10$$^{8}$$(n/cm$$^{2}$$s)オーダーであることが分かった。照射済み試料の$$alpha$$線および$$gamma$$線計測を行い、反応率を導出することができた。今回の照射条件で、放射化実験が可能であることが確認できた。

論文

中性子核データ精度向上のための、熱量測定手法を用いたマイナーアクチニドサンプル量高精度決定の技術開発

中尾 太郎; 中村 詔司; 寺田 和司; 木村 敦; 原田 秀郎; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 堀 順一*

JAEA-Conf 2015-003, p.303 - 306, 2016/03

中性子捕獲の断面積測定には測定試料の絶対量が必要であるが、入手する試料は必ずしも絶対量が精度よく決定されていない。そのため、試料の絶対量を非破壊で、高精度に決定する必要がある。本発表では原子力システム研究開発事業「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係る研究開発」の一環として、中性子捕獲断面積高精度決定のために、測定試料となるマイナーアクチニドの絶対量を非破壊で測定しうる放出熱測定の計画について、特にRI特有の放射線遮蔽問題の観点から報告する。また、$$^{241}$$Am $$gamma$$線標準線源を用いたベンチマークテスト測定の結果も併せて報告する。

論文

Neutron capture cross section and capture $$gamma$$-ray spectra of $$^{138}$$Ba in the keV-neutron energy region

片渕 竜也*; 柳田 祥太郎*; 寺田 和司; 岩本 信之; 井頭 政之*

EPJ Web of Conferences (Internet), 93, p.02008_1 - 02008_2, 2015/05

 パーセンタイル:100

中性子魔法数をもつ$$^{138}$$Baの中性子捕獲断面積はバリウムの安定同位体においては最も小さいので、その断面積は宇宙での元素合成において非常に興味が持たれている。$$^{138}$$Baの捕獲反応において宇宙での元素合成に係るエネルギー範囲は分離共鳴領域に対応しているため、信頼できる断面積を得るためには測定が必要となる。本研究では東京工業大学において飛行時間法により15から100keV中性子エネルギー領域における$$^{138}$$Baの中性子捕獲断面積を測定した。入射中性子はパルス化陽子ビームによる$$^{7}$$Li(p,n)反応によって作られた。捕獲断面積は波高スペクトルから波高重み法により導出し、得られた結果を以前の測定データ及び評価済データと比較した。また、波高スペクトルをアンフォールディングすることにより捕獲$$gamma$$線スペクトルを導出し、その$$gamma$$線スペクトルの形状が中性子エネルギーに強く依存していることを明らかにした。

論文

Accuracy improvement of neutron nuclear data on minor actinides

原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 木村 敦; 寺田 和司; 中尾 太郎; 中村 詔司; 水山 一仁; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 93, p.06001_1 - 06001_5, 2015/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.3

核変換システムによる環境負荷低減効果の定量的評価とその設計に資することを目的に、原子力システム研究開発事業として「マイナーアクチニドの中性子核データ精度向上に係わる研究開発」を平成25年10月より開始した。本研究開発では、高精度化を実現するために、J-PARC/物質・生命科学実験施設の中性子核反応測定装置ANNRIや京都大学原子炉実験所研究炉KUR等を利用するとともに、4つの異なる研究分野である核データ測定・炉物理・放射化学・核データ評価の研究者が相互に協力し、独立手法による測定結果の相互比較を行うことで系統誤差要因の理解を深め、信頼性を高める。本プロジェクト研究の背景、全体計画及び研究進捗を概説する。

論文

Misassigned neutron resonances of $$^{142}$$Nd and stellar neutron capture cross sections

片渕 竜也*; 松橋 泰平*; 寺田 和司; 井頭 政之*; 水本 元治*; 廣瀬 健太郎; 木村 敦; 岩本 信之; 原 かおる*; 原田 秀郎; et al.

Physical Review C, 91(3), p.037603_1 - 037603_5, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.21(Physics, Nuclear)

Time-of-flight spectra of the neutron capture events of $$^{142}$$Nd were measured using a spallation neutron source at the Japan Proton Accelerator Research Complex. The first six resonances of $$^{142}$$Nd reported in a previous work were not observed. The experimental results and cross-search of resonance energies in nuclear data libraries suggested that resonances of impurity nuclide $$^{141}$$Pr have been mistakenly assigned as $$^{142}$$Nd in the previous experiment. To investigate the impact of non-existence of the resonances to the s-process nucleosynthesis model, the Maxwellian averaged neutron capture cross sections with and without the misassigned resonances were compared.

論文

Theoretical analysis of $$gamma$$-ray strength function for Pd isotopes

岩本 信之; 寺田 和司*

Nuclear Data Sheets, 118, p.246 - 249, 2014/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.28(Physics, Nuclear)

$$gamma$$線強度関数は高速中性子の捕獲反応過程を理解するうえで重要な要素の一つであり、光核反応の測定データから直接決めることができる。しかし、そのデータから中性子束縛エネルギーより低いエネルギーの情報を得ることはできない。これより低いエネルギーの強度関数は、中性子捕獲反応によって放出される$$gamma$$線のスペクトルを利用するのが有効である。本研究ではパラジウムの安定同位体に対する$$gamma$$線スペクトル測定データと天然パラジウムに対する光核反応データを用いて$$gamma$$線強度関数の評価を行った。核反応計算コードCCONEにより実施した理論解析によって、両測定データを同時に再現する$$gamma$$線強度関数を導出した。得られた$$gamma$$線強度関数をもとに計算した$$^{105}$$Pdの捕獲断面積と$$gamma$$線スペクトルは東京工業大学にて測定されたデータをよく再現している。また、keV領域において捕獲断面積がJENDL-4.0より8%程度小さくなるという結果を得た。

論文

Cross section measurement of $$^{117}$$Sn$$(n,gamma)$$ using ANNRI-NaI(Tl) spectrometer at J-PARC

廣瀬 健太郎; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 木村 敦; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 大島 真澄; 藤 暢輔; et al.

JAEA-Conf 2013-002, p.173 - 178, 2013/10

The cross section for $$^{117}$$Sn$$(n,gamma)$$ reaction has been measured in the neutron energy from 1eV to 1keV using the ANNRI-NaI(Tl) spectrometer at J-PARC/MLF. The sample used in the present experiment was metal tin enriched in $$^{117}$$Sn by 87%. The impurities of $$^{116}$$Sn and $$^{118}$$Sn were 9.3% and 3%, respectively. In the data analysis, the background of the frame-overlap neutrons and the scattered neutrons were subtracted. Comparison with the evaluation of JENDL-4.0 and ENDF/B-VII.1 will be presented in the poster session.

口頭

パラジウム同位体の核データ評価

寺田 和司*; 岩本 信之

no journal, , 

長寿命核廃棄物の処理・処分研究において中性子捕獲反応は最も重要な核変換反応である。本研究では長寿命核分裂生成物である$$^{107}$$Pd(半減期6.5$$times$$10$$^{6}$$年)について中性子捕獲反応断面積を高精度で予測するための第一段階としてパラジウム安定同位体(Pd-102, 104, 105, 106, 108, 110)の核データ評価を行った。パラジウム安定同位体の中性子断面積評価計算は光学モデル、前平衡二成分励起子モデル、統計モデルからなる核反応コードを利用し、入射中性子エネルギーが20MeVまでの連続領域について実施した。今回評価した安定同位体から計算した天然パラジウムの全断面積は低エネルギー側のPoenitz ${it et al.}$(1983)の測定値をよく再現していた。天然パラジウムの捕獲断面積については、どの評価値もkeV領域でほぼ一致していた。また、特に500keV以上今回の評価値はJENDL-4.0と比べて20%以上小さくなり、ENDF/B-VII.0に近い結果となった。

口頭

パラジウム同位体に対する高速中性子捕獲反応の理論解析

岩本 信之; 寺田 和司*

no journal, , 

$$gamma$$線強度関数は高速中性子による捕獲反応機構を理解するうえで重要である。この強度関数は光核反応の測定データから直接決定できるが、これだけでは中性子束縛エネルギー以下の情報は得られない。そこで中性子捕獲反応スペクトルの測定データも一緒に利用することで中性子核データ評価にかかわる$$gamma$$線エネルギー領域における強度関数を決めることができる。本研究では東京工業大学で測定されたパラジウム安定同位体の中性子捕獲反応による$$gamma$$線スペクトル及び反応断面積と天然パラジウムの光核反応断面積データを利用して$$gamma$$線強度関数を評価し、パラジウム安定同位体に対する捕獲反応断面積の計算を行った。その結果、測定された$$gamma$$線スペクトル及び捕獲反応断面積と光核反応断面積データを同時に再現する$$gamma$$線強度関数を導出した。これをもとに計算した$$^{105}$$Pdに関する今回の評価値はkeV領域で東京工業大学の寺田らの測定データをよく再現しており、JENDL-4.0より8%程度小さくなった。

口頭

J-PARC/ANNRI-NaI(Tl)検出器を用いたSn-119の中性子捕獲断面積の測定

廣瀬 健太郎; 大島 真澄; 北谷 文人; 木村 敦; 小泉 光生; 藤 暢輔; 中村 詔司; 原 かおる; 原田 秀郎; 古高 和禎; et al.

no journal, , 

マイナーアクチノイドや長寿命核分裂生成物の核変換技術開発及び革新的原子炉システムの開発には、これらの核種の中性子核データの精度向上が必要である。$$^{126}$$Snの核変換を考えると、不純物として含まれる安定Sn同位体の核データも必要である。本研究ではJ-PARC/MLFに設置した中性子核反応測定装置のNaI(Tl)検出器を用いて、$$^{119}$$Snの中性子捕獲断面積を1eVから1keVの中性子エネルギー領域で測定した。

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