-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, p.2234_1 - 2234_10, 2022/04

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29582-0

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。

High-precision quadrupole moment reveals significant intruder component in Al ground state

Heylen, H.*; De Rydt, M.*; Neyens, G.*; Bissell, M. L.*; Caceres, L.*; Chevrier, R.*; Daugas, J. M.*; 市川 雄一*; 石橋 陽子*; Kamalou, O.*; et al.

Physical Review C, 94(3), p.034312_1 - 034312_5, 2016/09

AA2016-0115.pdf:0.4MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.034312

フランスGANIL研究所にて、中性子過剰核Alの電気的四重極モーメントの高精度測定を-NQR法を用いて行った。この領域の不安定核では、Mgでは中性子数20魔法数が消滅しており、Siでは中性子数20魔法数が保たれていることが知られている。その中間にあるAlで魔法数が消滅しているか否かは大きな興味を持たれているが、これまでの実験では魔法数消滅の程度に対する決定的なデータは存在しなかった。この実験では、魔法数の消滅の程度に敏感と考えられている電気的四重極モーメントを高精度で測定し、mbが得られた。この値を殻模型計算と比較したところ、Alでは魔法数が50%以上消滅していることが明らかになった。

Nanoscale diffusion tracing by radioactive Li tracer

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11

https://doi.org/10.7567/JJAP.53.110303

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an -emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV Li beam, the particles emitted at a small angle (10) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous LiSiO-LiVO (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10cm/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

Precision measurement of the electric quadrupole moment of Al and determination of the effective proton charge in the sd-shell

De Rydt, M.*; Neyens, G.*; 旭 耕一郎*; Balabanski, D. L.*; Daugas, J. M.*; Depuydt, M.*; Gaudefroy, L.*; Grvy, S.*; 挾間 優佳*; 市川 雄一*; et al.

Physics Letters B, 678(4), p.344 - 349, 2009/07

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2009.06.043

フランスGANIL研究所にて中性子過剰核AlをSの核破砕反応により生成し、その基底状態の電気的四重極モーメントをベータNMR法にて初めて測定した。実験で得られたモーメントを機構にてなされたモンテカルロ殻模型計算で求められた値と比較した。実験値で得られた134.0(16)mbに対し、標準的な有効電荷を用いた計算値は155mbとおおむね良い値を与えているものの多少の相違があることがわかった。これまでの磁気モーメントの測定値から、この原子核では魔法数20の殻ギャップを超える励起の確率は小さく、理論計算は良い波動関数を与えていると考えられる。したがって、この相違は有効電荷に帰せられると考えられ、標準的な値よりもやや小さな有効電荷を用いることにより実験値をよく再現することがわかった。この小さな有効電荷は不安定核特有の中性子の緩い束縛と関係すると考えられる。

Application of archaeological analogues for a repository safety case; Arguments supporting the waste container lifetime

吉川 英樹; 上野 健一; 油井 三和

Proceedings of Safety Cases for Deep Geological Disposal of Radioactive Waste; Where do we stand ?, p.365 - 371, 2008/00

日本における高レベル放射性廃棄物処分では、炭素鋼がオーバーパック材料の候補材として考えられており、約1000年間での腐食量を40mmと見積もられている。この処分場デザインの健全性を示す目的で考古学試料を用いたナチュラルアナログ研究を行った。約40の試料をX線CTを用いて非破壊で測定し、それらの腐食量を分析した。分析した結果、1000年間での40mmという設定値よりも1桁低い腐食量が見いだされ、設定値の保守性が検証された。

RF property of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; 松岡 雅則*; et al.

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1042 - 1044, 2004/07

加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同でクライオモジュールの試作を実施した。クライオモジュールは、972MHz,9セル超伝導空洞を2台実装したものである。超伝導空洞は高純度ニオブ(RRR250)製であり、製作後のプリチューニングにより軸上電場分布98%以内を実現した。クライオモジュール組み込み前の最終洗浄として高圧超純水洗浄を実施した。超伝導空洞に高周波電力を導入するための高周波入力カプラは円盤状の窓を有する同軸型である。単体の大電力高周波試験においては、最終的にピーク電力1MW,パルス幅0.6ms,繰返し50Hzまでクリアした。高調波取り出しカプラのフィルタ特性については、HFSSコードによる計算結果と単体試験の結果との良好な一致を見た。クライオモジュールの冷温冷却試験において、低レベルの高周波特性試験を実施した。超伝導空洞の外部Q値については、設計値に対して20%程度低い測定結果となった。チューナーの感度については計算値と測定値の一致は良好であった。

ガラスの高アルカリ変質試験に関する研究

林 真紀*; 上野 健一; 吉川 英樹; 油井 三和

JNC TN8400 2003-029, 33 Pages, 2003/11

JNC-TN8400-2003-029.pdf:3.55MB

ガラス固化体の処分環境における溶解/鉱物化とそれに伴う核種浸出の機構を実験的、解析的に明らかにし、より現実的な長期浸出挙動の評価およびモデル化に資することを目的として、模擬ガラス(P0798 ガラス)を用いて変質試験を行った。本研究では、溶液pH 一定(pH = 11)でNa 濃度を変化させた条件でP0798 ガラスの変質試験を行い、ガラスの溶解、鉱物化、Cs 浸出に及ぼすNa 濃度の影響を評価した。試験後、浸出液について、ICP-AAS,ICP-AES,ICP-MS 分析法を用いて元素浸出量を分析した。また反応前後ガラスについて、X 線回折装置(XRD)、比表面積測定装置(BET)、電子顕微鏡(SEM/EDS)を用いてガラスの状態を分析した。これらの試験、分析から以下の結論を得た。1) 本試験条件では、Na-バイデライト(スメクタイトグループ)が生成する可能性がある。2) ガラス(P0798 ガラス)の溶解量は時間の平方根に比例して増加し、本試験条件では溶液中の溶存Na 濃度に依存しないことがわかる。3) ガラス(P0798 ガラス)から浸出したCs の多くは、ガラス表面の変質層形成と係わることが推定される。

Analysis of the Excavated Archaeological Iron Using X-ray-CT as Natural Analogue

吉川 英樹; 上野 健一; 油井 三和; 本田 卓*; 山口 新吾*

9th International Conference on Environmental Remediation Ra, 0 Pages, 2003/00

ナチュラルアナログ研究として、土壌中に長期間埋まっていた鉄製品についての腐食評価を行った。試料は、約700年前の出雲大社境内遺跡から出土した鉄製品について、X線CT装置を用いて母材鉄部分と錆部分の測定を行い腐食量を見積もった。その結果出土した鉄製品の腐食量は、100年以下の埋没試料から外挿して推定した約700年相当の値を超えないことが分かった。

Electric quadrupole moment measurement using a new RF-application system

長江 大輔; 竹村 真*; 上野 秀樹*; 亀田 大輔*; 旭 耕一郎*; 吉見 彰洋*; 杉本 崇*; 長友 傑*; 小林 義男*; 内田 誠*; et al.

no journal, , 

電気四重極モーメント(モーメント)は原子核の電荷分布に敏感な物理量で、これを測定することによって核の形が球形からどれだけ変形したかがわかる。不安定核のモーメント測定には-detected nuclear-quadrupole resonance法を用いた。モーメント測定では電気四重極相互作用によって個(は核スピン)に分離した共鳴周波数を印加しなくてはならない。この個の周波数を印加する方法は2つある。一つは個の周波数を順次印加する方法(時系列法)で一つのRFに対して十分なパワーを供給できるため、スピン反転で有利となる。もう一つは個の周波数を同時に印加する方法(混合周波数法)でRF印加時間が短くできるため、短寿命の原子核に対して有効である。われわれはこの二つの印加方法を一つの装置で行えるようなシステムを新たに構築した。システム評価のため、機知であるBのモーメントを二つの印加方法で測定し、どちらでもスピン反転に成功した。このシステムを使って、未知のAlのモーメント測定を行い、それぞれmb and mbを得た。

気体廃棄物処理設備が水銀ターゲット容器交換で果たす役割

甲斐 哲也; 内田 敏嗣; 木下 秀孝; 関 正和; 植野 英樹; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 高田 弘

no journal, , 

J-PARC核破砕中性子源施設では、2014年夏に水銀ターゲット容器からの照射後試験(PIE)試料片切出し、及び容器交換作業を行った。容器内に生成・蓄積したトリチウムは、作業前にヘリウムを注入しこれを気体廃棄物処理設備に引き込むフラッシングを行っても十分に回収できず、容器が大気開放された時に設計目標の放出管理値に近い量が排気される懸念があった。対策として、大気開放時には気体廃棄物処理設備でガス引込運転を行い、水銀循環系の内部へ向かう気流を形成し、外部への放射性ガスの放出を抑制した。この結果、PIE試験片切出作業における放射性ガス放出量を、2011年に行った気流制御を伴わない同作業と比較して、1/6程度に留めることができた。今回の累積ビーム照射量を考慮すると、気流制御による実質的な抑制効果は1/30程度と評価できる。また、ターゲット容器交換作業(2011年にも気流制御を実施)では、使用済ターゲット容器配管に閉止栓をすることや、合理的な気流制御を行った結果、放出量は累積ビーム照射量の比から推定した量の7割程度となった。この一連の作業により、放射性ガスの放出量を、施設計画時の設計目標値を下回るように制御する手法の見通しを得た。