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論文

Consistent description of light composite particle emission in deuteron-induced reactions

中山 梓介; 岩本 修; 渡辺 幸信*

Physical Review C, 100(4), p.044603_1 - 044603_8, 2019/10

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

重陽子は弱束縛であるため、他の原子核との相互作用を通じて容易に分解する。この分解過程は重陽子入射反応における様々な観測量に影響を与えると考えられる。本研究では、重陽子入射からの軽複合粒子(LCP)放出における分解過程の影響を調べることを目的とした。この目的を達成するための準備として、前平衡クラスター放出モデルを、分解過程を明示的に取り扱った重陽子用計算コードDEURACSに導入した。また、直接ピックアップ成分は半経験的モデルによって見積もった。改良したDEURACSを質量数$$27 leqslant A leqslant 90$$の標的に対する$$(d,xt)$$, $$(d,xmathrm{^{3}He})$$, $$(d,xalpha)$$反応の解析に適用したところ、標的や反応に依らず一貫して計算値は実験値を良く再現した。この結果から、分解過程はLCP放出にも大きな影響を与えていることが分かった。また、分解過程が適切に考慮されている限りにおいて、重陽子入射からのLCP放出は核子入射からのLCP放出と同様の描像で記述できることを示した。

論文

Enhancement of element production by incomplete fusion reaction with weakly bound deuteron

Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:17.89(Physics, Multidisciplinary)

陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、$$^{107}$$Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。

論文

Role of breakup processes in deuteron-induced spallation reactions at 100-200 MeV/nucleon

中山 梓介; 古立 直也; 岩本 修; 渡辺 幸信*

Physical Review C, 98(4), p.044606_1 - 044606_8, 2018/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:23.36(Physics, Nuclear)

近年、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換処理に中高エネルギーにおける重陽子入射核破砕反応を利用することが提案されている。重陽子ビームを用いた核変換システムの設計研究のためには、LLFPに対する精度の良い重陽子入射反応断面積のデータが不可欠である。本研究では、核子当たり100-200MeVでの$$^{93}$$Zrおよび$$^{107}$$Pdに対する重陽子入射反応からの残留核生成断面積を、分解過程を明示的に考慮した計算コードDEURACSで計算した。その結果、計算値は実験データを定量的に良く再現した。また、成分に分けた解析から、非弾性分解後の核子吸収過程が残留核生成に大きな寄与を果たしていることがわかった。こうした結果は、重陽子入射反応における残留核生成の精度の良い予測のためには分解過程を考慮することが本質的に重要であることを強く示すものである。

論文

部会・連絡会セッション,核データ部会「シグマ」特別専門委員会共催; 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,3; 重陽子入射断面積計算コードDEURACSの開発

中山 梓介

核データニュース(インターネット), (120), p.19 - 25, 2018/06

高精度の重陽子核データファイルの作成に向け、重陽子入射反応に特化した計算コードDEURACSの開発を行っている。日本原子力学会2018年春の年会での核データ部会・「シグマ」特別専門委員会の合同セッションにおいてDEURACSの現在までの開発状況や今後の展望等について発表したので、その概説を「核データニュース」誌に寄稿した。これまでの研究から、中性子源評価で重要となる軽核に対する$$(d,xn)$$反応やトリチウム発生量評価で重要となる$$(d,xt)$$反応をDEURACSで精度良く予測できるようになったこと、また、今後の展望として、中重核に対する核種生成断面積についても精度の良い予測ができるようDEURACS内の理論モデルを改良していく予定であること、等を述べた。

論文

Theoretical model analysis of $$(d,xn)$$ reactions on $$^7$$Li at 25, 40, and 102 MeV

定松 大樹*; 中山 梓介; 渡辺 幸信*; 岩本 修; 緒方 一介*

JAEA-Conf 2017-001, p.135 - 140, 2018/01

近年、高レベル放射性廃棄物の核変換や医療用放射性同位体の製造などの様々な応用において大強度中性子源への要望が高まっている。重陽子加速器を用いた中性子源はその有力な候補の一つとみなされている。それゆえ、我々はこれまでに重陽子入射反応用のコードシステムDEURACSを開発してきた。本研究では$$^7$$Li標的に対する重陽子入射による中性子放出に着目した。入射エネルギー25,40,100MeVにおける$$(d,xn)$$反応に対する二重微分断面積の計算値を実測値と比較し、DEURACSの適用性を議論する。

論文

Theoretical model analysis of composite-particle emission from deuteron-induced reactions

中山 梓介; 岩本 修; 渡辺 幸信*

JAEA-Conf 2017-001, p.91 - 96, 2018/01

重陽子核データ評価に向け、重陽子入射反応用の計算コードシステムDEURACSを開発している。本研究ではDEURACSを改良し、重陽子入射反応からの複合粒子放出に適用した。DEURACSによる計算値は、入射エネルギー80MeVにおける$$^{27}$$Alおよび$$^{58}$$Niに対する$$(d,xd)$$, $$(d,xt)$$, $$(d,x^3 {rm He})$$, $$(d,xalpha)$$反応の二重微分断面積を良く再現した。この解析結果から、重陽子誘起の複合粒子放出の計算には非弾性散乱およびピックアップ反応の取り扱いが重要であることが示された。

論文

Deuteron nuclear data for the design of accelerator-based neutron sources: Measurement, model analysis, evaluation, and application

渡辺 幸信*; 金 政浩*; 荒木 祥平*; 中山 梓介; 岩本 修

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.03006_1 - 03006_6, 2017/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

$$(d,xn)$$中性子源の設計のためには、重陽子入射反応に対する広範な核データが必要である。このため、我々はこれまでに、測定・理論モデルコード開発・断面積評価・医療用放射性同位体製造への応用、からなる重陽子核データに関する研究プロジェクトを立ち上げてきた。本プロジェクトの目標は重陽子ビームを用いた加速器中性子源の設計に必要となる200MeVまでの重陽子核データライブラリを開発することである。このプロジェクトの現状について報告する。

論文

Development of a code system DEURACS for theoretical analysis and prediction of deuteron-induced reactions

中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.12025_1 - 12025_4, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:21.12

近年、重陽子加速器を使った大強度中性子源が様々な応用に対して提案されている。このような中性子源の設計のためには、高精度かつ広範な重陽子核データライブラリが必要不可欠である。それゆえ、我々はDEURACS (DEUteron-induced Reaction Analysis Code System)という、重陽子入射反応の解析と理論予測用の統合コードシステムを開発している。本研究では、$$(d,xn)$$反応の解析をこれまでよりも高い100MeV近傍まで拡張した上、DEURACSを80および100MeVにおける$$(d,xd)$$反応にも適用した。その結果、DEURACSの計算値は$$(d,xn)$$および$$(d,xd)$$反応の二重微分断面積の実験値を良く再現した。

論文

Analysis of $$(d,xn)$$ reactions on $$^{9}$$Be and $$^{12}$$C

中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; 緒方 一介*

RCNP Annual Report 2016 (Internet), 2 Pages, 2017/05

原子力機構では重陽子入射反応に関する理論研究を九州大学および大阪大学核物理研究センター(RCNP)と共同で行っている。本研究に関して、2016年度に得られた成果を大阪大学RCNPのアニュアルレポートに報告した。重陽子入射反応に関しては、近年、軽核(Li, Be, C等)に対する$$(d,xn)$$反応を用いた加速器中性子源が様々な応用分野において提案されているところである。このような施設の工学設計の際には、幅広い入射エネルギーにおいて軽核に対する$$(d,xn)$$反応を精度良く予測する必要がある。このため、本共同研究グループではこれまでに物理モデルに基づいた重陽子入射反応用の断面積計算コードDEURACSを開発してきた。2016年度の成果として、DEURACSを用いて厚い$$^{9}$$Beおよび$$^{12}$$C標的を重陽子で照射した際の二重微分中性子収量を計算したところ、入射エネルギー50MeVまでの範囲で計算値が実験値をよく再現した。このことからDEURACSが幅広い入射エネルギー範囲で軽核に対する$$(d,xn)$$反応を精度よく予測できることがわかったことや、反応成分ごとに分解した分析の結果、非弾性分解反応が中性子生成に支配的な寄与をしていることがわかったこと等を報告した。

論文

Theoretical model analysis of $$(d,xn)$$ reactions on beryllium

河野 広*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

JAEA-Conf 2016-004, p.165 - 170, 2016/09

重陽子加速器中性子源の工学的設計のためには、中性子コンバータ(Li, Be, C等)や加速器構造材(Fe, Cr, Ni等)に対する重陽子核データが必要不可欠である。それゆえ、これまでに物理モデルに基づいた重陽子核データ評価用の計算コードシステムを開発してきた。本研究では、重陽子入射エネルギー65MeVまでのベリリウムに対する$$(d,xn)$$反応の解析を行った。厚い標的からの中性子収量(TTNY)は実測データが多くあるため、上記コードシステムで$$(d,xn)$$の二重微分断面積を計算した後、そこからTTNYを求めて実測値と比較をした。TTNYの計算値は低放出エネルギー領域を除いて実測値を概ね再現した。

論文

Theoretical model analysis of $$(d,xn)$$ reactions on $$^9$$Be and $$^{12}$$C at incident energies up to 50 MeV

中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; 緒方 一介*

Physical Review C, 94(1), p.014618_1 - 014618_9, 2016/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:16.4(Physics, Nuclear)

厚いBeおよびC標的を重陽子で照射した際の二重微分中性子収量(TTNY)をDEURACS(DEUteron-induced Reaction Analysis Code System)を用いて解析した。TTNYの計算値は入射エネルギー50MeVまでの範囲で実測値をよく再現した。また、陽子ストリッピング反応が中性子生成に最も支配的な寄与をすることがわかった。これらの解析からDEURACSが$$(d,xn)$$反応に適用可能であること、また中性子収量の精度良い予測のためにはストリッピング反応を記述するモデルが重要であることがわかった。

論文

Modelling and analysis of nucleon emission from deuteron-induced reactions at incident energies up to 100 MeV

中山 梓介; 河野 広*; 渡辺 幸信*; 岩本 修; Ye, T.*; 緒方 一介*

EPJ Web of Conferences (Internet), 122, p.04004_1 - 04004_9, 2016/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:7.72

近年、$$^7$$Liや$$^9$$Be、$$^{12}$$Cに対する重陽子入射反応を用いた加速器中性子源が、様々な分野における応用に提案されている。このような施設の工学設計には、幅広い入射エネルギーにおける重陽子核データが必要不可欠である。このため、これまでにいくつかの理論モデルを組み合わせることで重陽子核データ評価用コードシステムを開発してきた。当コードシステムは、入射エネルギー100MeVまでにおける$$^{12}$$C、$$^{27}$$Al、$$^{58}$$Niに対する$$(d,xp)$$反応の二重微分断面積の解析に適用され成功を収めている。一方で、$$(d,xn)$$反応の二重微分断面積の実測データはほとんどない。よって、その代替として本研究では$$^9$$Beや$$^{12}$$Cといった軽核に対する厚い標的からの二重微分中性子収量について計算値と実測値を比較した。本発表では、実測値との比較を通じた重陽子入射反応からの核子放出に対する本モデリングの検証結果について報告する。

論文

Measurements of deuteron-induced activation cross sections for vanadium, iron, nickel and tantalum in 14-40 MeV region

中尾 誠*; 落合 謙太郎; 久保田 直義; 佐藤 聡; 石岡 典子; 西谷 健夫

JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, p.283 - 285, 2006/01

IFMIF加速器の構成材料であるバナジウム,鉄,ニッケル,タンタルの重陽子入射による放射化断面積の測定を行った。これにより$$^{51}$$V(d,x)$$^{49}$$Cr, $$^{nat}$$Fe(d,x)$$^{55,56}$$Co, $$^{nat}$$Ni(d,x)$$^{55}$$Co, $$^{60,61}$$Cu, $$^{181}$$Ta(d,x)$$^{178,180}$$Ta反応の断面積を14-40MeVの領域で得た。これらの断面積を従来の実験値及び計算値と比較した。

論文

放射線標準施設棟バンデグラフ加速器

山本 英明

加速器, 1(3), 294 Pages, 2004/12

加速器学会誌の「国内の加速器関連施設」紹介記事の1つとして、原研東海研の放射線標準施設棟バンデグラフ型加速器を紹介する。放射線標準施設棟では、バンデグラフ加速器を導入し、単色中性子校正場の整備を進めている。また、実際の作業場所の種々のスペクトルを模擬可能な校正場の開発も行っている。加速器は、米国NEC社製ペレトロンであり、陽子又は重陽子を4MeVまで加速可能である。発生中性子エネルギーを安定させるため、電圧の高安定化を実現しており、また、TOF実験を行うためにパルスビーム運転が可能である。

論文

Measurements of deuteron-induced activation cross sections for IFMIF accelerator structural materials in 22-40 MeV region

中尾 誠*; 堀 順一*; 落合 謙太郎; 佐藤 聡; 山内 通則*; 石岡 典子; 西谷 健夫

JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.245 - 247, 2004/11

IFMIF(International Fusion Materials Irradiation Facility)の加速器構成材料であるAl, Cu, Wの重陽子入射による放射化断面積の測定をTIARA施設のAVFサイクロトロンを用いて行った。測定対象とした反応は$$^{27}$$Al(d,x)$$^{27}$$Mg, $$^{24}$$Na, $$^{nat}$$Cu(d,x)$$^{62,63}$$Zn, $$^{61,64}$$Cu, $$^{nat}$$W(d,x)$$^{187}$$W, $$^{181-184,186}$$Reで、エネルギー領域は22$$sim$$40MeVである。得られた値を他の実験値及びACSELAMの計算値と比較した。

論文

Parity violation in deuteron photodisintegration

藤原 守; Titov, A. I.

Physical Review C, 69(6), p.065503_1 - 065503_10, 2004/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:40.47(Physics, Nuclear)

しきい値付近での重陽子光分解反応での2つのタイプのパリティ非保存のエネルギー依存性を研究した。一つは円偏向$$gamma$$線を用いたものであり、他の一つは重陽子が偏極し、$$gamma$$線が偏極していないものである。二つのタイプのパリティ対称性に関する観測量は全く異なるエネルギー依存性を示し、パリティ非保存の中間子交換結合定数に敏感であることがわかった。将来の実験的研究のための予測を議論した。

論文

核融合中性子照射施設-IFMIFのためのリニアック設計の現状

杉本 昌義

Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.141 - 143, 2000/07

核融合炉材料開発のための中性子照射施設である国際核融合材料照射施設(IFMIF)はアンペア級の40MeV重陽子ビームを連続で加速するリニアックが必要であり、125mAの加速モジュールの設計を進めている。概念設計を完了するにあたり最終目標である250mAを3段階に分けて建設する合理化設計が実施され、リニアックについても第1段階で50mA加速を最小コストで実現し第2段階に125mAまで増力可能な方式を採用した。今年から主要な要素技術についての確証試験を開始するためRFQ, DTL, RFシステムに関するこれまでの設計内容を総合的に見直し、試験項目を確定することが必要である。各要素について設計の現状をまとめるとともに、確証試験の実施課題との係わりについて述べる。

論文

Development of high intensity deuteron ion source for fusion intense neutron source

金正 倫計; 杉本 昌義; 関 正和; 小栗 英知; 奥村 義和

Review of Scientific Instruments, 71(2), p.963 - 965, 2000/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:78.78(Instruments & Instrumentation)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)用のイオン源の設計検討を行った。今回設計したイオン源の特徴は、(1)ビーム引き出し部の電子温度を下げるための磁気フィルタを設置、(2)カスプ磁場領域の最弱磁場強度部分にフィラメントを設置、(3)マイクロ波入力可能なフランジ形状等である。ビーム引き出し部に磁気フィルタを設置することにより、引き出し部の電子温度が下がり、重水重分子イオンの生成率が小さくなるので、重陽子ビーム強度を大きくすることができる。また、カスプ磁場領域の低磁場部分にフィラメントを設置することにより、フィラメントの局部的な加熱が減少し、フィラメントの長寿命化が期待できる。さらに、マイクロ波放電も可能な構造であるので、1つのイオン源で2種類の違ったプラズマ生成法で、ビームの引き出しが可能となる。今回、イオン源本体とビーム引き出し系の形状について設計検討を行ったので報告を行う。

論文

Concept of staged approach for international fusion materials irradiation facility

杉本 昌義; 金正 倫計; 竹内 浩

Proceedings of 20th International Linac Conference, p.651 - 653, 2000/00

国際核融合材料照射施設(IFMIF)はIEA協力で検討を実施している核融合炉材料開発のための中性子重照射施設である。照射要件を満たすには250mA, 40MeVの重陽子ビームが必要であり、2台の125mA, 175MHzリニアックで構成するシステムの設計を進めてきた。本施設を50-125-250mAの3段階に分けて建設する方式が日本から提案され、最終目標である原型炉材料の開発に先行して、実験炉テストブランケット材料の選定や工学データ取得といった目的に利用可能な計画になった。加速器技術面では建設に先立ち重陽子入射器,長尺RFQ,ビームロスの抑制といった重要課題を解決する必要がある。各課題ごとに、設計及び実験両面からの研究開発の現状と今後の取り組みについて述べる。

論文

Thermal-hydraulic analysis of liquid lithium target for international fusion materials irradiatioin facility (IFMIF)

井田 瑞穂*; 中村 秀夫; 中村 博雄; 竹内 浩

Proceedings of Japan-US Workshop on High Heat Flux Components and Plasma Surface Interactions for Next Fusion Devices, p.59 - 68, 2000/00

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の設計活動の一環として、凹面壁沿い流れる液体リチウムターゲットの熱流動特性を研究した。IFMIFは加速器を用いた重陽子-リチウム(D-Li)中性子源であり、最大で40MeV,250mAの重陽子ビームによる発熱を除去するため、大面積自由表面を有する液体Liは最大20m/sの高速で安定に流れる必要がある。このようなLiターゲットに関し、FLOW-3Dコードを用いて熱流動解析を実施した。その結果、真空(0.001Pa)のジェット表面から、凹面壁上の強力な遠心力において静圧が増加するジェット内部まで、すべての場所においてLi温度は飽和温度を上回った。この解析により、最大10MW,1GW/m$$^{2}$$の高熱負荷でもLiターゲットが沸騰しないことが予測され、IFMIFターゲット仕様の妥当性を確認した。

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