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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

Neutron capture cross section measurements of $$^{120}$$Sn, $$^{122}$$Sn and $$^{124}$$Sn with the array of Ge spectrometer at the J-PARC/MLF/ANNRI

木村 敦; 原田 秀郎; 中村 詔司; 藤 暢輔; 井頭 政之*; 片渕 竜也*; 水本 元治*; 堀 順一*

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.11031_1 - 11031_4, 2017/09

 パーセンタイル:100

Accurate neutron capture cross section data of $$^{126}$$Sn, which is one of the most important long-lived fission products (LLFPs), is required in the study of transmutation of radioactive waste. However, there is only one experimental data at the thermal energy. A $$^{126}$$Sn sample for a nuclear data experiment contaminated with a large amount of tin stable isotopes, $$^{115, 117-120, 122, 124}$$Sn, because these stable isotopes also have fission yields. These isotopes have large effects on neutron-capture cross-section measurements for $$^{126}$$Sn. To obtain accurate cross-section data for $$^{126}$$Sn, a series of neutron-capture cross-section measurements of all the tin stable isotopes are required. Therefore, the measurements of all tin stable isotopes have been started with Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI) of Materials and Life science experimental Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In this presentation, preliminary results of the neutron-capture cross-section measurements of $$^{120, 122, 124}$$Sn are reported in the neutron energy region from 10 meV to 2 keV.

論文

Measurement of the isomer production ratio for the $$^{112}$$Cd($$n,gamma$$)$$^{113}$$Cd reaction using neutron beams at J-PARC

早川 岳人*; 藤 暢輔; Huang, M.; 静間 俊行*; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎; 岩本 信之; 千葉 敏*; 梶野 敏貴*

Physical Review C, 94(5), p.055803_1 - 055803_6, 2016/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.57(Physics, Nuclear)

The astrophysical origin of a rare isotope $$^{115}$$Sn has remained still an open question. An isomer ($$T_{1/2}$$=14.1 y) in $$^{113}$$Cd is an s-process branching point from which a nucleosynthesis flow reaches to $$^{115}$$Sn. The $$s$$-process abundance of $$^{115}$$Sn depends on the isomer production ratio in the $$^{112}$$Cd($$n,gamma$$)$$^{113}$$Cd reaction. However, the ratio has not been measured in an energy region higher than the thermal energy. We have measured $$gamma$$ rays following neutron capture reactions on $$^{112}$$Cd using two cluster HPGe detectors in conjunction with a time-of-flight method at J-PARC. We have obtained the result that the relative $$gamma$$-ray intensity ratio of the isomer is almost constant in an energy region of up to 5 keV. This result suggests that the $$s$$-process contribution to the solar abundance of $$^{115}$$Sn is negligibly small. We have found that the ratio of a resonance at 737 eV shows about 1.5 times higher than other ratios. This enhancement can be explained by a $$p$$-wave neutron capture. This result suggests measurements of decay $$gamma$$ rays to isomers are effective to assign the spin and parity for neutron capture resonances.

論文

「第5回ANNRI研究会」会議報告

中村 詔司; 藤 暢輔; 木村 敦; 片渕 竜也*

核データニュース(インターネット), (115), p.49 - 60, 2016/10

2016年8月4日、東京工業大学先導原子力研究所にて開催された「第5回ANNRI研究会」の会議内容について報告するものである。本研究会は、日本原子力研究開発機構(JAEA)原子力基礎工学研究センター、J-PARCセンター(JAEA & KEK)、東京工業大学先導原子力研究所、及び首都大学東京との共同主催にて開催された。本研究会では、ANNRIにより切り拓かれつつある研究を中心に、関連する分野の最前線の研究成果について講演頂き、専門分野を超えて議論すると共に今後の利用を推進する上での課題や必要な取組について討議された。また、今回はANNRI建設にご尽力頂いた東京工業大学井頭政之教授の特別講演も併せて開催された。

論文

J-PARC/ANNRIにおける即発$$gamma$$線分析法開発

藤 暢輔; 海老原 充*; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎

放射化学, (33), p.1 - 9, 2016/03

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)は、中性子捕獲反応に伴って放出される即発$$gamma$$線により元素分析を行う方法で、迅速に多元素を非破壊分析できるという特長がある。そのため、宇宙化学・環境・考古学・材料など幅広い分野で用いられ、多くの研究に貢献している。PGAはこれまでに同時計数法や反同時計数法によって検出限界や峻別性能の改良がおこなわれてきたが、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)における大強度パルス中性子ビームによって、飛行時間法を用いた即発$$gamma$$線分析(TOF-PGA)の利用が可能となった。本稿では同時計数法による即発$$gamma$$線分析(MPGA)のほか、MLFに設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)の概要と本装置によって可能となるTOF-PGAについて解説する。

論文

BL04「ANNRI」における元素分析法の開発

藤 暢輔; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎; 海老原 充*

四季, 28, P. 4, 2015/09

中性子核反応測定装置ANNRIは、高検出効率の即発$$gamma$$線検出装置、高性能なデータ収集系等を備えているほか、広いエネルギーレンジの中性子を用いることができる。中性子を用いた非破壊分析法の一つである即発$$gamma$$線分析(PGA)は、非破壊・多元素同時・バルク分析などの特徴を持つため貴重な試料や破壊が困難な試料の分析に有効である。ANNRIではパルス中性子を用いることができるため、中性子捕獲反応における共鳴を使った分析(中性子共鳴捕獲分析法)も行うことができる。物質・生命科学実験施設MLFから得られる大強度パルス中性子と大立体角を持つゲルマニウム検出器等を用いることによってゲルマニウム検出器でも中性子共鳴捕獲分析を行うことを可能とし、2つの手法を融合した新しい手法を確立した。これによってPGAと中性子共鳴捕獲分析の2つの結果が同時に得られるだけでなく、2つの分析手法の融合による相乗効果が得られる。つまり、PGAでも中性子共鳴捕獲分析でも測定が困難であるものでも分析できるようになった。本論文では、開発した手法について混合標準試料を用いた実験をもとにその特長についての解説を行う。

論文

大強度パルス中性子ビームを用いた新しい非破壊元素分析法の開発

藤 暢輔; 海老原 充*; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎

Isotope News, (736), p.22 - 26, 2015/08

中性子核反応測定装置(ANNRI)は、J-PARC MLFに設置された即発$$gamma$$線測定実験のための装置であり、主に核データ測定、天体核物理および元素分析の研究開発が行われている。中性子ビームを用いた元素分析法には2つの代表的な手法があり、一つは中性子捕獲$$gamma$$線のエネルギーを用いる即発$$gamma$$線分析(PGA)、もう一つは飛行時間法(TOF)から得られる中性子エネルギーを用いる中性子共鳴捕獲分析である。ANNRIでは大強度パルス中性子ビームと高効率Ge検出器を用いることによって、前述の2つの元素分析法を融合した新しい元素分析法を行うことができる。新しい手法では3次元スペクトル(TOF-PGAスペクトル)を解析することによって従来法では解析が困難な場合でも正確な値が得られることを混合標準試料の測定結果によって示した。今後は非破壊分析が望まれる様々な分野において用いられるものと期待している。

口頭

飛行時間法を用いた多重即発$$gamma$$線分析法開発の現状

藤 暢輔

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04に設置された中性子核反応測定装置(ANNRI)は、核データ、元素分析(即発$$gamma$$線分析)、天体核物理等の研究において用いられている。ANNRIでは大強度パルス中性子源と高性能$$gamma$$線検出器により、高い精度で即発$$gamma$$線の測定が可能となっている。本発表では、即発$$gamma$$線分析研究を推進する上で重要な機器の性能やこれまでに行ってきたANNRI装置の高度化についてハード・ソフト両面から述べるほか、ANNRI装置を用いることによって初めて可能となる解析法の紹介及びこれからの開発計画についても言及する。具体的には$$gamma$$線検出器、中性子ビーム特性、バックグラウンド、解析ソフト開発及び飛行時間法を用いた多重即発$$gamma$$線分析法開発等についての現状とその展望を述べる。

口頭

飛行時間法を用いた即発$$gamma$$線分析のためのJ-PARC ANNRI開発

藤 暢輔

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のBL04にANNRIが設置された。ANNRIでは主に核データ、天体核物理、元素分析に関する研究開発が行われている。本発表では、ANNRI装置の開発項目のうちで元素分析にとって重要な事項に関して述べるとともに、パルス中性子を用いた新しい即発$$gamma$$線分析法開発の状況について報告する。J-PARC・MLFの概要について述べた後に即発$$gamma$$線分析と飛行時間法を簡単に解説し、ANNRIのゲルマニウム検出器とサンプルチェンジャーの性能及び標準試料を用いた測定結果について報告する。また、解析ソフトや解析に必要なデータベース等についても紹介する。

口頭

Prompt $$gamma$$-ray analysis using pulsed neutrons at J-PARC

藤 暢輔; 海老原 充*; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎

no journal, , 

Prompt Gamma-ray Analysis (PGA) is an analytical method which uses the energy of the $$gamma$$-rays. Elemental analysis by time of flight (TOF) uses the energy of neutron resonances. Both PGA and TOF are known as non-destructive method and use a neutron beam for sample activation and the $$gamma$$-rays in neutron capture reactions. However, PGA and TOF have never been applied simultaneously before. We developed a technique which combines PGA and TOF by using an intense pulsed neutron beam and a large solid angle Ge detector system. It allows us to obtain the results from both methods at the same time. PGA and TOF have different sensitivity and specificity. Therefore, the technique has considerable potential as a useful tool for non-destructive elemental analysis. Moreover, significant synergy has been achieved. Specifically, analysis of a spectrum of TOF-PGA makes it possible to quantify element concentrations in the sample that neither PGA nor TOF methods can be applied to. To assess the feasibility of the technique, we conducted experiments at the Accurate Neutron-Nucleus Reaction measurement Instrument (ANNRI). As a consequence, the developed technique allows us to eliminate or at least to greatly suppress the overlaps of $$gamma$$-rays, and provides a highly accurate determination of an elemental composition even with the presence of undesirable elements.

口頭

Nondestructive analysis of difficult-to-measure radionuclides by TOF-PGA

藤 暢輔; 海老原 充*; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎

no journal, , 

The determination of radioactivity is needed for each radioactive nuclide before nuclear waste can be accepted for storage and disposal or is recycled. The $$gamma$$-ray measurement usually makes it possible to determine these of radioactive nuclides, because energies of $$gamma$$ rays are characteristic for each nuclide. However, the $$gamma$$-ray measurement cannot apply to the pure alpha or beta emitters, which are called as Difficult-to-Measure (DTM) nuclides. Elements in a high-level liquid waste are separated into several groups; transuranium elements, platinum group metals (PGM), Sr-Cs and the others by the partitioning process. Among them, the PGM are required in wide variety of industrial applications such as catalysts, medical implants and electronics; however, PGM includes DTM radioisotopes. In order to improve the accuracy and sensitivity, we developed a non-destructive multi-elemental analytical technique (TOF-PGA). The feasibility study was conducted using TOF-PGA for analysis of DTM nuclides. The results indicate that TOF-PGA offers significant advantages of the determination of DTM nuclides.

口頭

J-PARC/ANNRI-NaI(Tl)検出器を用いたAm-241の中性子捕獲断面積の測定

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

no journal, , 

J-PARC/MLF/ANNRIにおいてNaI(Tl)検出器を用いて飛行時間法により$$^{241}$$Amの中性子捕獲断面積の測定を行った。熱領域から共鳴領域の断面積を導出し、過去の実験値、評価値と比較した。結果について報告する。

口頭

ANNRIにおけるSn安定同位体の断面積測定

木村 敦

no journal, , 

長寿命核分裂生成物(LLFP)の一つである$$^{126}$$Snの中性子捕獲反応断面積の測定データは熱中性子に1点あるだけであり、精度の良い断面積測定が強く求められている。しかしながら、Snの安定同位体にも核分裂収率があるため、将来用いる$$^{126}$$Sn試料には多くのSn安定同位体が混入すると推測される。そのため、$$^{126}$$Snの中性子捕獲反応断面積導出のためには、不純物となるSnの安定同位体の精度の良い断面積が必要とされる。そこで、核データ研究グループではすべてのSn安定同位体の断面積測定を進めており、その結果、Snの安定同位体の評価値に多くの共鳴のミスアサインが含まれる事を確認した。本発表ではSnの安定同位体の一つである$$^{120}$$Snの測定結果を中心に、これまでの測定結果を紹介する。

口頭

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,7; J-PARC ANNRIを用いた高速中性子捕獲断面積の測定

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

no journal, , 

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、J-PARC ANNRIにおいてNaI(Tl)検出器を用いた中性子捕獲断面積の測定を行っている。特に高速中性子領域での測定に力を注いでおり、長寿命核分裂生成物やマイナーアクチニドの測定を行った。

口頭

LLFP安定核種化・短寿命化のための核変換法の開発,7; J-PARC MLF ANNRIにおけるCs, Se同位体の中性子捕獲反応断面積測定

中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物にかかわる環境負荷低減技術の基礎データとして、長寿命放射性核種の中性子核データが求められている。高レベル放射性核種に対し低減化、資源化を目指した革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)事業に係る原子力機構の分担研究として「J-PARC MLF ANNRIにおける中性子捕獲反応断面積測定研究」を進めている。LLFP対象核種(LLFP)の中からCs-135を選択し、その中性子捕獲断面積測定研究を進めている。現在までの中性子捕獲断面積測定の進捗について報告する。

口頭

核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究,2; J-PARC ANNRIでの中性子フィルタ装置開発と捕獲反応断面積測定

木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 岩本 修; 片渕 竜也*; 寺田 和司*; Rovira, G.*; 堀 順一*; 芝原 雄司*

no journal, , 

「核変換システム開発のための長寿命MA核種の高速中性子捕獲反応データの精度向上に関する研究」において、J-PARC ANNRIでの高速中性子エネルギー領域における捕獲反応断面積測定を進めている。ANNRIでの測定はJ-PARCの大強度中性子ビームが利用可能なため、統計精度が改善し、中性子捕獲断面積の高精度化が可能となる。しかしながら、中性子ビームがダブルパルスの構造を持つため中性子エネルギー分解能が悪いという問題があった。この問題を解決するため、中性子ビームを準単色化する中性子フィルタ装置の開発を行った。本発表では、開発した中性子フィルタ装置と断面積の測定計画について報告を行う。

口頭

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減・資源化,4-6; 長寿命核分裂生成核種Cs-135の中性子捕獲反応断面積測定

中村 詔司; 木村 敦; Hales, B. P.; 岩本 修; 芝原 雄司*; 上原 章寛*; 藤井 俊行*

no journal, , 

核変換による高レベル放射性廃棄物の大幅な低減化・資源化を目指した革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)において、長寿命核分裂生成核種Cs-135の中性子捕獲断面積測定研究をJ-PARCと京都大学複合原子力科学研究所にて進めてきた。本発表においては、J-PARC MLFのANNRIを用いたCs-135のエネルギー依存の中性子捕獲断面積測定とともに、京大原子炉(KUR)を用いたCs-135の熱中性子捕獲断面積と共鳴積分の測定について報告する。

口頭

J-PARC MLFにおける高時間分解能中性子パルスを用いた$$^{244}$$Cm, $$^{246}$$Cmの中性子捕獲断面積の測定

川瀬 頌一郎; 木村 敦; 原田 秀郎; 岩本 信之; 岩本 修; 中村 詔司; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の減容化や放射能毒性低減のため、マイナーアクチノイドについての高精度な核データが必要とされている。キュリウムは代表的なマイナーアクチノイド核種の一つであり、特にキュリウム244は使用済核燃料の処理で問題となる主要な中性子源・崩壊熱源とされている。今回、J-PARC MLFの中性子核反応測定装置ANNRIを使い、キュリウム244および246の中性子捕獲断面積の中性子飛行時間法による測定を1$$sim$$1000eVのエネルギー領域について行った。シングルバンチ構造の中性子パルスを用いることで、以前のJ-PARCにおける測定に比べ、高いエネルギー領域まで中性子捕獲断面積データを得ることができた。本発表では、実験の概要、即発ガンマ線解析、中性子捕獲断面積の測定データ、そして過去の測定データや既存の核データと今回の測定結果の比較について報告する。

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