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論文

Validation of the multinucleon transfer method for the determination of the fission barrier height

Kean, K. R.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Vermeulen, M. J.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Andreyev, A.; Tsekhanovich, I.*; 千葉 敏*

Physical Review C, 100(1), p.014611_1 - 014611_6, 2019/07

The validity of the multinucleon transfer (MNT) approach for deduction of fission barrier heights was investigated in an experiment carried out at the JAEA tandem accelerator facility. By using the $$^{18}$$O+$$^{237}$$Np reaction, fission barrier heights were inferred from fission probabilities of the nuclei $$^{239}$$Np and $$^{239,240}$$Pu produced in the $$2n$$ and $$pn/p2n$$ transfer channels, respectively. The deduced values of fission barriers agree well with the literature data, thus demonstrating the potential of the MNT reactions for obtaining fission-barrier data for nuclei not accessible for fission studies via neutron- or light charged particle-induced reactions.

論文

Remarks on the fission barriers of super-heavy nuclei

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; M$"u$nzenberg, G.*; Antalic, S.*; Barth, W.*; Dahl, L.*; Eberhardt, K.*; Grzywacz, R.*; et al.

European Physical Journal A, 52(4), p.116_1 - 116_12, 2016/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:10.27(Physics, Nuclear)

Shell-correction energies of super-heavy nuclei are approximated by using Q$$_{alpha}$$ values of measured decay chains. Five decay chains were analyzed, which start at the isotopes $$^{285}$$Fl, $$^{294}$$118, $$^{291}$$Lv, $$^{292}$$Lv and $$^{293}$$Lv. The data are compared with predictions of macroscopic-microscopic models. Fission barriers are estimated that can be used to eliminate uncertainties in partial fission half-lives and in calculations of evaporation-residue cross-sections. In that calculations, fission probability of the compound nucleus is a major factor contributing to the total cross-section. The data also provide constraints on the cross-sections of capture and quasi-fission in the entrance channel of the fusion reaction. Arguments are presented that fusion reactions for synthesis of isotopes of elements 118 and 120 may have higher cross-sections than assumed so far.

論文

Fission barrier of superheavy nuclei and persistence of shell effects at high spin; Cases of $$^{254}$$No and $$^{220}$$Th

Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Lopez-Martens, A.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review Letters, 113(26), p.262505_1 - 262505_6, 2014/12

 被引用回数:22 パーセンタイル:14.95(Physics, Multidisciplinary)

殻効果によって安定に存在する超重核である$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを実験的に決定した。核反応で生成した$$^{254}$$Noからの脱励起$$gamma$$線の本数と全エネルギーを測定することで$$gamma$$崩壊の開始点の励起エネルギーとスピン値を導出し、その分布から核分裂障壁の高さをスピンの関数として19$$hbar$$まで決定した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さは、スピン15$$hbar$$において6.0MeV、スピン0$$hbar$$における外挿値として6.6MeVと決定された。この結果は、殻効果が、このような重い原子核の核分裂障壁を高くしていることを明確に示し、またその高さが高スピン状態まで保持されていることを証明するものである。

論文

Exploring the stability of super heavy elements; First measurement of the fission barrier of $$^{254}$$No

Henning, G.*; Lopez-Martens, A.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 66, p.02046_1 - 02046_8, 2014/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:19.3

初期状態分布法により$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを決定した。初期状態分布とは、核融合-粒子蒸発反応によって励起された原子核が$$gamma$$線放出による脱励起を開始する励起エネルギーとスピンの状態を二次元で表示したものであり、$$gamma$$線多重度と全$$gamma$$線エネルギーの測定から求めることができる。本論文では、初期状態分布法の詳細を詳しく記述し、$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを初めて決定した実験結果について報告する。なお、$$^{254}$$Noは核分裂障壁が測定された最も重い原子核である。

論文

Five-dimensional fission-barrier calculations from $$^{70}$$Se to $$^{252}$$Cf

M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*; 岩本 昭

Physical Review Letters, 92(7), p.072501_1 - 072501_4, 2004/02

 被引用回数:125 パーセンタイル:4.43(Physics, Multidisciplinary)

周期律表全体にある原子核の核分裂障壁の高さを、現実的な巨視的-微視的模型により計算したものを示す。他の計算と比べて優れているのは以下の点においてである。(1)核分裂ポテンシャルの地勢学を記述するのに必要な、十分高い次元で密にとったグリッドの変形空間の使用,(2)この空間での曖昧さナシでの物理的な障壁の決定,(3)一体的な形状と2つの殻分裂片または2つの衝突核との分かれ目でのポテンシャルエネルギーの連続性を保証する模型の様定式,(4)その結果として、周期律表全体に渡る核の核分裂障壁と基底状態質量の決定。

論文

Fragment mass distribution of the $$^{239}$$Pu(${it d,pf}$) reaction via the superdeformed $$beta$$-vibrational resonance

西尾 勝久; 池添 博; 永目 諭一郎; 光岡 真一; 西中 一朗; Duan, L.*; 佐藤 健一郎; 後藤 真一*; 浅井 雅人; 羽場 宏光; et al.

Physical Review C, 67(1), p.014604_1 - 014604_5, 2003/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:46.1(Physics, Nuclear)

核分裂の双山障壁の第二の谷には、$$beta$$-振動準位が存在する。本研究は、この振動準位を経由したときの核分裂片質量数分布を初めて測定したものである。かつて、障壁上にある$$gamma$$振動準位を経由したとされる核分裂実験が行われたことがあり、その結果は質量非対称成分が増加したと報告されている。$$beta$$振動準位を経由すれば、対称分裂が支配的になると考えた。$$beta$$振動レベルに励起状態が一致すると、共鳴トンネル核分裂によって核分裂断面積が増大するので、この共鳴ピークにゲートをかけて質量数分布を測定した。得られた結果は、($$^{240}$$Puの核分裂),Pu-239熱中性子核分裂や、$$^{240}$$Pu isomerと同じような質量非対称な分布であった。$$beta$$振動準位を経由しても、系は従来の質量非対称ポテンシャルの谷をころがり落ちること、つまり質量対称のポテンシャルの谷には現れないことがわかった。

論文

Fission characteristics of individual deformation paths in heavy elements

Zhao, Y. L.*; 西中 一朗; 永目 諭一郎; 塚田 和明; 末木 啓介*; 谷川 勝至*; 後藤 真一*; 中原 弘道*

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 3(1), p.103 - 107, 2002/06

$$^{210}$$Po,$$^{227}$$Ac,$$^{233}$$Pa,$$^{249}$$Bk,$$^{259}$$Mdの核分裂における質量分布,運動エネルギー分布の相関を系統的に調べ、非対称分裂経路と対称分裂経路の観点から切断時形状,全運動エネルギーと質量分布の核分裂特性を明らかにした。核分裂経路の終点の切断時形状は、分裂核の励起エネルギーによらず、非対称分裂経路では変形度$$beta$$~1.65であり、対称分裂経路では$$beta$$~1.53であった。このことからそれぞれの分裂経路に対応した運動エネルギーの系統性を分裂核の質量数と原子番号だけで記述できる経験式を見いだした。また、質量分布の分布幅や分布のピーク位置などの形状についての特徴は、二つの分裂経路の始点に対応する核分裂障壁位置での変形度の対称性や相対的な高さと強く関係していることがわかった。

論文

Nuclear fission modes and fragment mass asymmetries in a five-dimensional deformation space

M$"o$ller, P.*; Madland, D. G.*; Sierk, A. J.*; 岩本 昭

Nature, 409(6822), p.785 - 789, 2001/02

 被引用回数:218 パーセンタイル:0.79(Multidisciplinary Sciences)

核分裂のポテンシャル表面に対する、多次元の現実的な理論計算の結果が述べられる。このポテンシャル表面は、分裂核の基底状態から出発して鞍部点を超えて、最後に二つの分裂核に至る形状を記述する。今までの計算では、実験結果を再現するのに必要となる、多重の極小点や谷筋の径、尾根の存在等を記述することができる多次元のポテンシャル表面を正確に計算したものはなかった。この論文でわれわれは、5次元の形状パラメーターを動員して、260万を越すグリッド点に対する計算を行った。その結果、対称及び非対称な核分裂障壁が独立に存在すること、核分裂片の質量や相対的運動エネルギーが5次元の形状パラメーター空間での谷筋の径や尾根の存在様式と強く相関していること、を初めて明らかにした。

論文

Realistic fission saddle-point shapes

M$"o$ller, P.*; 岩本 昭

Physical Review C, 61(4), p.047602_1 - 047602_4, 2000/04

核分裂現象を記述する最も重要な物理量として、核分裂障壁の高さ及びそのときの原子核の形がある。通常行われる計算では、これらはStrutinskyの模型により計算される。問題は核分裂の基底状態から始まり核分裂障壁を経由して核分裂片に分かれるまでを記述するには、最低5種類の形のパラメータを導入する必要があることである。すなわちポテンシャル表面を5次元空間で計算してそこでの極小点や鞍部点を求める必要がある。この計算を行うためのネックは、計算機の能力と、鞍部点を探す有効なアルゴリズムの開発にある。われわれはこの両方を解決して、何ら先入観に頼らない方法でアクチナイド核の鞍部点を初めて計算した。その結果、Ra,Th及びFm核などでは従来から議論されていたように外側の障壁が複雑に振る舞うこと、一方U,Pu領域ではよりシンプルな構造をすることなどを何ら経験に頼らずに示した。又核分裂障壁の高さは以前の計算に比べて系統的に下がること、外側の障壁では核分裂片の性質がはっきり現れていることなど、従来の常識を覆す数々の結果が得られた。

論文

Angular momentum effects on mass division in actinide fission

Zhao, Y.*; 谷川 勝至*; 末木 啓介*; 西中 一朗; 塚田 和明; 大浦 泰嗣*; 永目 諭一郎; 中原 弘道*

Radiochimica Acta, 86(3-4), p.79 - 88, 1999/00

核分裂での質量分布に系の角運動量がどうかかわってくるかを検討した。二つの反応系$$^{7}$$Li+$$^{232}$$Thとp+$$^{238}$$Uで同じ励起エネルギーで異なった角運動量をもつ複合核$$^{239}$$Npを形成させ、そこからの核分裂で得られる質量分布並びに核分裂断面積を詳細に測定した。対称、非対称核分裂収率は核分裂障壁に角運動量効果を導入することで定量的に解釈できた。一方質量分布幅に関しては角運動量効果による核分裂障壁の低下で分裂核の内部励起エネルギーが変化することと関連していることを示した。

論文

Nuclear fission of neutron-deficient protactinium nuclides

西中 一朗; 永目 諭一郎; 塚田 和明; 池添 博; 末木 啓介*; 中原 弘道*; 谷川 勝至*; 大槻 勤*

Physical Review C, 56(2), p.891 - 899, 1997/08

 被引用回数:19 パーセンタイル:27.19(Physics, Nuclear)

核反応$$^{16}$$O,$$^{18}$$O+$$^{209}$$Biにおいて、クーロン障壁近傍の照射エネルギーで中性子欠損プロトアクチニウム核種($$^{225}$$Pa,$$^{227}$$Pa)を生成し、それからの核分裂における核分裂片の飛行時間、運動エネルギー、質量分布、元素分布をインビーム実験と放射化法実験で測定した。これらの反応系での核分裂は、主に対称な質量分割であるが、非対称な質量分割が全体の約10パーセントの割合で存在することを新たに確認した。そして、対称な質量分割と非対称な質量分割の収率の比と、その励起エネルギー依存性から、非対称な質量分割の核分裂障壁が、対称な質量分割の核分裂障壁より、1MeV程度小さいことを統計模型計算を用いて導き出した。さらに中性子過剰プロトアクチニウム核種の実験値(文献値)との比較から、対称、非対称な質分割に対応する核分裂障壁が、分裂核の中性子数による核構造に強く依存していることが明らかになった。

論文

Bimodal nature in low energy fission of light actinides

永目 諭一郎; 西中 一朗; 塚田 和明; 市川 進一; 池添 博; Y.L.Zhao*; 大浦 泰嗣*; 末木 啓介*; 中原 弘道*; 谷川 勝至*; et al.

Radiochimica Acta, 78, p.3 - 10, 1997/00

ウラン、トリウムなどの軽アクチノイド核の低エネルギー核分裂において、しきい値近傍から分裂点に至るまで、少なくとも二つの独立した変形径路の存在を初めて実験的に検証した。またそれぞれの変形過程と対称、非対称質量分割モードとの関連を明らかにした。

論文

Two deformation paths in proton-induced fission of $$^{232}$$Th

永目 諭一郎; 西中 一朗; 塚田 和明; 大浦 泰嗣*; 市川 進一; 池添 博; Y.L.Zhao*; 末木 啓介*; 中原 弘道*; 谷川 勝至*; et al.

Physics Letters B, 387, p.26 - 30, 1996/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:12.83

$$^{232}$$Thの陽子誘起核分裂において、二つの独立した変形径路(二重モード核分裂)の存在を初めて直接的に実験で検証した。すなわち、低い核分裂障壁を通る変形過程では核分裂片の殻構造によって安定化の影響を受けあまり変形しないで分裂するが、高い核分裂障壁を通る変形過程では、大きく変形してから分裂する。そして前者の過程では非対称な質量分割を引き起こし、後者では対称質量分割が優勢になることを明らかにした。

報告書

Consistent calculations of fast neutron induced fission, (n,2n) and (n,3n) cross-sections for 71 isotopes of Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk and Cf

V.A.Konshin*

JAERI-Research 95-010, 110 Pages, 1995/02

JAERI-Research-95-010.pdf:2.19MB

Hauser-Feshbach統計模型に基づくSTAPREコードを用いて、$$^{227~234}$$Th、$$^{229~233}$$Pa、$$^{230~240}$$U、$$^{235~239}$$Np、$$^{236~247}$$Pu、$$^{239~245}$$Am、$$^{238~251}$$Cm、$$^{245~249}$$Bk及び$$^{249}$$~$$^{252}$$Cfの核分裂断面積、(n,2n)及び(n,3n)反応断面積の計算を統一的に行った。前平衡励起子モデルの主なパラメータは、$$^{238}$$Uの非弾性散乱中性子スペクトルの実験データで検証された。レベル密度には、殻効果、超流動効果及び集団運動効果を考慮した。中性子透過係数は、チャンネル結合理論に基づくECISコードで計算した。上記核種のうち核分裂断面積と(n,2n)反応断面積の実験データがあるものはそれを計算モデルの検証に使用した。

論文

Systematic variation of fission barrier heights for symmetric and asymmetric mass divisions

大槻 勤*; 中原 弘道*; 永目 諭一郎

Physical Review C, 48(4), p.1667 - 1676, 1993/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:17.68(Physics, Nuclear)

種々のアクチノイド核をターゲットとした陽子誘起核分裂における分裂片の励起関数と質量収率曲線を求めた。統計モデルに基づく励起関数の解析から対称及び非対称質量分割に対する核分裂障壁値を各々の核分裂核(A$$_{f}$$)について求めた。これらの値はA$$_{f}$$の質量数が増加すると減少し、また両者の差はA$$_{f}$$の中性子数の関数として系統的に変化していることが明らかになった。

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