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橋本 慎太郎; 佐藤 達彦; 岩元 洋介; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 仁井田 浩二*
核データニュース(インターネット), (120), p.26 - 34, 2018/06
放射線の挙動を模擬できる粒子・重イオン輸送計算コードPHITSは、加速器の遮へい設計や宇宙線・地球科学、放射線防護研究等の広範な分野で利用されている。PHITSでは、放射線が引き起こす物理現象を輸送過程と衝突過程の2つに分けて記述しており、さらに核反応が含まれる衝突過程を「核反応の発生」、「前平衡過程」、「複合核過程」の3段階的に分けて計算することで模擬している。これらの計算では断面積モデルKurotamaや核反応モデルINCL4.6やJQMDといった数多くの物理モデルが使用されており、PHITSの信頼性を高めるために、我々は各モデルの高度化を行ってきた。本稿は、日本原子力学会2018年春の年会の企画セッション「我が国における核データ計算コード開発の現状と将来ビジョン」における報告を踏まえ、PHITSにおける核反応モデルの役割を解説するとともに、近年我々が行ってきた様々なモデルの高度化や今後の展開についてまとめたものである。
榎戸 輝揚*; 和田 有希*; 古田 禄大*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 奥田 和史*; 牧島 一夫*; 佐藤 光輝*; 佐藤 陽祐*; 中野 俊男*; et al.
Nature, 551(7681), p.481 - 484, 2017/11
被引用回数：26 パーセンタイル：3.91(Multidisciplinary Sciences)Relativistic electrons accelerated by electric fields of lightnings and thunderclouds emit bremsstrahlung 
rays, which have been detected at ground observations. The energy of the rays is sufficiently high to potentially invoke atmospheric photonuclear reactions 
N(, n)
N, which would produce neutrons and eventually positrons via 
decay of generated unstable radioactive isotopes, especially N. However, no clear observational evidence for the reaction has been reported to date. Here we report the first detection of neutron and positron signals from lightning with a ground observation. During a thunderstorm on 6 February 2017 in Japan, an intense -ray flash (
1 ms) was detected at our monitoring sites. The subsequent initial burst quickly subsided with an exponential decay constant of 40-60 ms, followed by a prolonged line emission at 
0.511MeV, lasting for a minute. The observed decay timescale and spectral cutoff at 10 MeV of the initial emission are well explained with de-excitation rays from the nuclei excited by neutron capture. The centre energy of the prolonged line emission corresponds to the electron-positron annihilation, and hence is the conclusive indication of positrons produced after the lightning. Our detection of neutrons and positrons is unequivocal evidence that natural lightning triggers photonuclear reactions.
Li(
,n)
B reaction in a lower-energy region below the Coulomb barrierDas, S. K.*; 福田 共和*; 溝井 浩*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; Jeong, S. C.*; 池添 博*; 松田 誠; et al.
Physical Review C, 95(5), p.055805_1 - 055805_4, 2017/05
パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)The Li(,n)B reaction is regarded as the key reaction in the inhomogeneous big bang and in type-II supernova nucleosynthesis. Recently, the importance of this reaction to solving the 
Li problem, i.e., the inconsistency between the predicted and the observed primordial Li abundances, has also been noted. The most recent cross-section data published by our collaboration group in 2006 [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] cover the 0.7- to 2.6-MeV energy region in the center-of-mass system. Here, we present additional data spanning the 0.45- to 1.80-MeV energy region. Thus, the predominant energy region for the big bang nucleosynthesis, corresponding to T
= 1 (where T is a temperature unit equivalent to 109 K), is almost completely spanned by the previous [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] and present results together.
-ray analysisHuang, M.; 藤 暢輔; 海老原 充*; 木村 敦; 中村 詔司
Journal of Applied Physics, 121(10), p.104901_1 - 104901_7, 2017/03
パーセンタイル：100(Physics, Applied)A new analytical technique, time-of-flight prompt -ray analysis, has been developed at the Japan Proton Accelerator Research Complex. In order to apply it to accurate elemental analysis, a set of standard Fe and Au samples were measured to examine the factors which affect the number of detected events. It was found that the main contributing factors included the attenuations of neutrons and rays in the sample, live-time ratio of the data acquisition system and signal pile-up correction factor. A simulation model was built for the estimations of neutron and -ray attenuations. A simple empirical formula was proposed to calculate the signal pile-up correction factor. The whole correction method has proven to be accurate and reliable.
研究炉加速器管理部
JAEA-Review 2016-025, 101 Pages, 2016/12
JAEA-Review-2016-025.pdf:7.86MB
原子力機構-東海タンデム加速器は、重イオンを用いた原子核科学や物質科学等様々な分野において原子力機構の職員をはじめ、大学や研究機関、民間企業の研究者に利用されている。本年次報告は、2013年4月1日から2014年3月31日までの期間に、当施設のタンデム加速器を用いて実施された研究活動の要約をまとめたものである。総数31件の要約を以下の7分野に分類した;(1)加速器の運転状況、(2)原子核構造、(3)原子核反応、(4)核化学、(5)原子核理論、(6)原子物理および固体物理、(7)材料の照射効果。また、発表論文と会議での口頭発表、タンデム加速器に関係する技術者と研究者, 委員会, 大学等との共同研究課題および施設共用課題等の一覧を掲載した。
Se(,n)断面積測定と
Se(n,)断面積の不確かさ評価北谷 文人
核データニュース(インターネット), (114), p.44 - 49, 2016/06
Seは長寿命核分裂生成物(LLFP)の一つで、地層処分負荷軽減のために、短寿命核種・安定核種への核変換の対象である。この中性子捕獲反応断面積について不確かさを考慮したものを算出するために実施した研究についてレビューする。現時点ではSeは、測定用試料の入手が困難で、断面積の直接測定ができない。そのため、この断面積は統計モデル計算等を用いて見積られている。しかし、現状では、計算値には不確かさが付与されていない不十分なものである。線強度関数(SF)法を利用して不確かさを明らかにしたSeの(n,)断面積データを導出するため、
Seの光核反応断面積に加えSeの光核反応断面積の測定を(,n)反応のしきい値から(,2n)反応のしきい値の領域で行った。これから得られた光核反応断面積を基に統計モデル計算での共通の物理量であるSFを求めた。求めたSFを用いてSeの中性子捕獲反応断面積を統計モデルによって計算した。この結果、不確かさ
26%を付加したSeの(n,)断面積データを得ることができた。得られたSeの(n,)断面積は、JENDL-4.0の1/3から1/4と大きく異なる値を得た。
Li + 
Pb reaction西中 一朗; 横山 明彦*; 鷲山 幸信*; 前田 英太*; 渡辺 茂樹; 橋本 和幸; 石岡 典子; 牧井 宏之; 豊嶋 厚史; 山田 記大*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 304(3), p.1077 - 1083, 2015/06
被引用回数：3 パーセンタイル：53.75(Chemistry, Analytical)29-57MeVのLiビームとPb標的核の反応においてアスタチン同位体
Atの生成断面積を線, 線スペクトルメトリーで測定した。生成断面積の励起関数を統計模型モデル計算と比較することで、Li + Pbの反応機構を調べた。44MeVより大きい入射エネルギーでの
Atと
Atの生成断面積が理論値よりも小さいことから、分解反応が存在することを明らかにした。照射した鉛標的からのアスタチンの化学分離を乾式蒸留法に基づいて調べ、アスタチン製造の相補的な手法を開発した。
superconductor町田 昌彦; 小山 富男*; 加藤 勝*; 石田 武和*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 559(2), p.594 - 596, 2006/04
被引用回数：11 パーセンタイル：32.09(Instruments & Instrumentation)本研究では、超伝導体MgBに中性子を照射した場合に生じる核反応後の超伝導非平衡現象を大規模数値シミュレーションにより明らかにする。一般に、超伝導体は、超伝導転移点近傍で電気抵抗が二桁程度変化することから、微弱な熱的信号も電気信号として捕らえることが可能である。したがって、本研究の目的は、中性子1つ1つを個々に検出できるような高精度中性子検出過程を上記の超伝導非平衡現象をシミュレーションすることで電気的にどれほどの精度でキャッチできるかを明らかにすることである。発表においては、シミュレーションにおいて得られた検出器としての空間分解能,時間分解能、そして、X線等で既に実用に供されている電圧バイアス状態での数値シミュレーション結果についても考察する。
早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*
European Physical Journal A, 27(S1), p.123 - 128, 2006/03
パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)ビックバンで、水素からリシウムまでの軽元素が生成された。より重い元素は、銀河系内に存在した、さまざまな恒星の中の核反応で生成され、星間物質に蓄積されていった。その中から、約46億年前に太陽系が誕生した。そのため、太陽組成には過去に行われた銀河系内の元素合成が記録されている。鉄より重い重元素の約99%は、2つの中性子捕獲反応過程で生成されたことが判明している。その一方で、中性子では生成できないp核と呼ばれる原子核が存在しており、過去50年間にわたり天体起源が研究されてきた。これまで提案された仮説は、高エネルギー宇宙線により破砕反応,中性子のX線バーストによる急速な陽子捕獲反応,超新星爆発の光核反応による生成,超新星爆発のニュートリノ反応による生成等である。われわれは、太陽組成から、このp核が、中性子で生成された種となる原子核から、超新星爆発のような膨大な光による光核反応で生成された証拠を発見した。
Capote, R.*; Soukhovitskij, E. Sh.*; Quesada, J. M.*; 千葉 敏
Physical Review C, 72(6), p.064610_1 - 064610_6, 2005/12
被引用回数：40 パーセンタイル：8.53(Physics, Nuclear)核力の非局所性の効果を含む分散関係に基づくアイソスピン依存のチャンネル結合ポテンシャルを構築し、
Uと
Thの中性子反応データ(強度関数,散乱半径,全断面積,散乱断面積)と陽子反応データ(散乱断面積)を同時に解析した。ポテンシャルの形状因子は質量によらないと仮定し、分散関係が与える滑らかなエネルギー依存性がThとUの全断面積の差をよく再現できることがわかった。一方、分散関係を用いない従来型のポテンシャルではこの差を再現することはできない。この研究により、今回構築したポテンシャルが近接するアクチノイド領域核に対して拡張可能であることが示唆された。
W, 
Re and 
Os; Implications for the Re-Os cosmochronology静間 俊行; 宇都宮 弘章*; Mohr, P.*; 早川 岳人; 後神 進史*; 牧永 あや乃*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 太田 雅久*; 大垣 英明*; et al.
Physical Review C, 72(2), p.025808_1 - 025808_9, 2005/08
被引用回数：34 パーセンタイル：10.9(Physics, Nuclear)産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン線を用いて、W, Re, Os核の光核反応実験を行い、中性子放出のしきい値エネルギー近傍の詳細な断面積を測定した。得られた実験データと核統計模型による計算値との比較を行い、良い一致が得られた。Os核には、励起エネルギー9.75keVに第一励起状態が存在しており、元素合成過程の高温状態下では、この状態が強く生成されていたと考えられる。そこで、今回得た光核反応Os(
)の断面積データを用いて、Os第一励起状態からの中性子捕獲反応断面積の評価を行い、Re-Os宇宙時計に適用した。
W, Re and Os for cosmochronology静間 俊行; 宇都宮 弘章*; 後神 進史*; Mohr, P.*; 早川 岳人; 牧永 あや乃*; 原 かおる*; 大垣 英明*; Lui, Y.-W.*; Goriely, S.*
Nuclear Physics A, 758, p.561c - 564c, 2005/07
産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン線を用いて、W, Re, Os核に対する光核反応断面積の精密測定を行った。Hauser-Feshbach核統計模型に基づき、逆過程である
W, Re及びOs核の中性子捕獲反応断面積を評価した。s過程分岐点核W, Re及びOsの第一励起状態からの中性子捕獲のs過程に対する寄与について明らかにした。さらに、この結果を、Re-Os宇宙時計に適用し、元素合成時からの年代について議論する。
-process and the 
Lu nuclear cosmochronometer早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*
Nuclear Physics A, 758, p.525c - 528c, 2005/07
太陽系に存在する重元素は、太陽系生成以前に存在した恒星の中で生成された。そのため、太陽系に存在する元素の同位体比(太陽組成)は、過去の元素生成を記録している。われわれは、太陽組成を分析して、p核と呼ばれる陽子過剰領域側に存在する安定同位体と、s核と呼ばれるベータ安定線に存在する安定同位体の比に、スケーリング則が存在することを発見した。これは、p核が、超新星爆発のような膨大な光が発生する環境下で、s核から光核反応で生成されたことを示す証拠である。これは、過程と呼ばれる元素合成モデルと一致する。また、過程において生成されるp核とs核の比が広い質量領域にわたって一定であるという過程の普遍性を提案する。さらに、このスケーリング則を応用することで超新星爆発の新しい原子核宇宙時計を提案する。
市川 隆敏; 岩本 昭; M
ller, P.*; Sierk, A. J.*
Physical Review C, 71(4), p.044608_1 - 044608_11, 2005/04
被引用回数：38 パーセンタイル：9.14(Physics, Nuclear)超重元素合成の重イオン核反応における入射チャネルでのコールドフュージョン反応の有効融合障壁を見積もった。有効融合障壁は入射核の零点振動が考慮されており、入射核の変形に関して系が不安定になるエネルギーと定義される。われわれはまた合成された複合核に関する5次元のポテンシャルエネルギー面の計算を行った。重い系では接触までの融合障壁が融合核の基底状態に至るまでに越えなければならない分裂障壁よりも低くなる。この障壁の高さの関係が変わる近傍において、蒸発残留核の合成に関する最適な入射エネルギーは接触までの融合障壁,複合系での分裂障壁、そして1個もしくは2個の中性子分離エネルギーに依存する。得られた結果は入射核が二重魔法核の反応を除いて観測された蒸発残留核の最適エネルギーと一致した。
久保田 直義; 落合 謙太郎; 沓掛 忠三; 林 孝夫; 洲 亘; 西 正孝; 西谷 健夫
プラズマ・核融合学会誌, 81(4), p.296 - 301, 2005/04
核融合炉におけるプラズマ対向壁表面近傍の水素同位体挙動は燃料リサイクリングを考えるうえで重要であり、特にDT燃焼炉においては安全管理のうえでも同様に重要である。原研FNSでは、核反応分析法を用いて、DD放電で使用されたJT-60Uプラズマ対向壁の分析を試み、ミクロンオーダーでの重水素分布及び、DD反応で生成されたトリチウム分布を明らかにしてきた。本研究では、DT放電で使用されたTFTRプラズマ対向壁表面近傍の元素深さ分布を測定し、トリチウムの挙動を明らかにすることを目的とした。分析した試料は、TFTR内側リミッタに使用されていた炭素繊維複合材タイルの一部を切り出したものである。核反応分析の結果、重水素とリチウムが一様に分布している一方で、トリチウムは深さ0.5
mにピークを持つ分布を示すことがわかった。燃焼法によって報告されたバルクでの平均トリチウム密度と比較すると、タイル表面近傍にはトリチウムが1桁多く保持されていた。DD放電で使用したJT-60のタイルの場合、トリチウムは1.5mより深い場所に蓄積しているのに対し、 DT放電で使用したTFTRのタイルでは表面近くに蓄積しており、低エネルギーのトリチウムがおもに寄与していることを示している。
Soukhovitskij, E. Sh.*; 千葉 敏; 岩本 修; 柴田 恵一; 深堀 智生; Morogovskij, G. B.*
JAERI-Data/Code 2005-002, 78 Pages, 2005/03
JAERI-Data-Code-2005-002.pdf:7.7MB
軟回転体模型ハミルトニアンに基づくチャンネル結合光学模型によって原子核の集団励起構造と反応断面積を記述する計算コードOPTMANにおいて用いられている理論,数値計算手法と入出力フォーマットの説明を行う。同時に軟回転体模型によって原子核ハミルトニアンのパラメータを求めるコードSHEMMANの説明も行う。本研究は、国際科学技術センター(ISTCモスクワ)のプロジェクトB-521として、日本のサポートの下で行われている。本プロジェクトによりOPTMANにおける数値計算アルゴリズムは完全に改訂され、またユーザーフレンドリーなインターフェースが設けられた。
parity determination in the reaction 
Titov, A. I.; 江尻 宏泰*; Haberzettl, H.*; 中山 健三*
Physical Review C, 71(3), p.035203_1 - 035203_19, 2005/03
被引用回数：10 パーセンタイル：37.13(Physics, Nuclear)SPring-8のGeVエネルギーのレーザー電子ビームによるペンタクォークに関する実験は新しい問題を切り開いた。その中で、最近の問題の1つは、粒子のパリティを決定することである。陽子ないし中性子にGeVエネルギーの線を照射することで、反応が発生する。この反応で生成される粒子のパリティをどのように決定するかについて、われわれは分析を行った。われわれの計算によれば、反応において、バックグランドを形成する非共鳴状態の影響は決して小さくないことがわかった。つまり、反応の第一過程である
反応から、明確にパリティを決めることはできないのである。これらのさまざまなメカニズムに関して議論する。
桜井 健; 小迫 和明*; 森 貴正
モンテカルロ計算法高度化の現状; 第3回モンテカルロシミュレーション研究会報文集, p.168 - 176, 2004/12
ウラン濃縮施設等からは、ウランを含む廃棄物(以下、「ウラン廃棄物」)が発生する。このうち、ウラン濃度が低い廃棄物については浅地中処分が可能とされている。放射性廃棄物の処分においては廃棄物にかかわる精度の高い放射能評価が必要となることから、ウラン廃棄物の浅地中処分等を進めるためには、検出感度が高くかつ迅速なウラン濃度の検認法の開発が不可欠となる。このため、本研究では光核反応を用いるウラン濃度の非破壊検認法の概念検討とこれに必要となる計算コードの作成を行った。まず、概念検討に用いるために、中性子・光子輸送計算モンテカルロコードMVPを改良し、光核反応とその結果発生する光中性子の輸送を取り扱う機能を付加した。このコード用の光核反応データライブラリーは、IAEA Photonuclear Data Library等を処理して作成した。次に、検認システムの概念検討は、金属のウラン廃棄物を溶融処理して作製される金属インゴットの廃棄物を対象として実施した。その結果、深地/浅地中処分の分別レベルをはるかに下回るクリアランスレベル相当のウラン濃度にも余裕を持つ検出限界が達成可能となる見込みを得た。
He + 
C scattering松本 琢磨*; 肥山 詠美子*; 緒方 一介*; 井芹 康統*; 上村 正康*; 千葉 敏; 八尋 正信*
Physical Review C, 70(6), p.061601_1 - 061601_5, 2004/12
被引用回数：127 パーセンタイル：1.76(Physics, Nuclear)He+C反応におけるハロー構造の影響を調べるために、4体CDCC(離散化連続準位チャンネル結合法)法を提案する。この手法を用いて核子あたり38.3MeVでの弾性散乱断面積の研究を行った。Heをガウス展開法を用いて+n+nという三体波動関数の形で記述し、Cの波動関数の密度分布とともに二重たたみ込み法によりチャンネル結合ポテンシャルを求めた。He+C反応とLi+C反応を比較することによりHeのハロー構造の影響についての議論を行う。
process; Universal scaling for 
-nuclei早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*
Physical Review Letters, 93(16), p.161102_1 - 161102_4, 2004/10
被引用回数：50 パーセンタイル：13.57(Physics, Multidisciplinary)太陽系に存在している重元素は、太陽系生成以前に存在した恒星中の元素合成過程で生成された。そのため、太陽系の元素比・同位体比(太陽組成)は、過去の元素合成過程を記録している点で重要である。鉄より重たい重元素の約99%は、s核,r核と呼ばれ、中性子捕獲反応過程によって生成されたと考えられている。その一方で、陽子過剰領域側には小さい同位体比(0.1%から1%程度)を持つp核と呼ばれる原子核が存在しており、その起源は確定していない。われわれは、太陽組成の解析を行い、p核と、p核より中性子数が2個多いs核の同位体比に比例関係が存在する経験則を発見した。これは、過程、すなわち膨大な光が発生する超新星爆発において、s核からp核が(,n)光核反応で生成されたことを示す証拠である。さらに、この経験則から、超新星爆発の環境に寄らない過程の普遍性,銀河系の化学的進化に対して重要な新しいパラメーター,超新星爆発の原子核宇宙時計、の3つの新しい概念を提案する。
