The Fe(n,)Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10

https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac12ce

The long-lived Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction Fe(n,)Fe on Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 -ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the Fe(n,)Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.53.5 mb at = 30 keV and 13.41.7 mb at = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of Fe from the Fe(n,)Fe rate are at most 25. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of Fe.

高速重イオン照射したセラミックスにおける照射損傷メカニズム

石川 法人; 田口 富嗣*; 大久保 成彰

しょうとつ, 18(3), p.43 - 55, 2021/05

数十MeV以上の高速重イオンをセラミックス材料に照射すると、高い電子的阻止能に起因した照射損傷(イオントラック)が形成される。イオントラックの形成メカニズムである熱スパイク理論を用いると、多くの材料において、イオントラックの寸法が正確に予測できる。しかし、ある時期から、熱スパイク理論の予測が通用しない材料が相次いで報告されるようになった。なぜ、特定の材料でこの理論が通用しないのか?材料表面のイオン入射点に形成される10nm弱のナノ隆起物(ナノヒロック)を透過型電子顕微鏡で観察していくうちに、その理由が明らかになってきた。我々の研究によって、照射損傷のメカニズム解明がどのように進んだかを解説する。

平成29年度研究炉加速器管理部年報(JRR-3, JRR-4, NSRR,タンデム加速器, RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟の運転、利用及び技術開発)

研究炉加速器技術部

JAEA-Review 2020-073, 113 Pages, 2021/03

JAEA-Review-2020-073.pdf:3.87MB

研究炉加速器管理部は、JRR-3 (Japan Research Reactor No.3)、JRR-4 (Japan Research Reactor No.4)、NSRR (Nuclear Safety Research Reactor)の研究炉、タンデム加速器、RI製造棟及びトリチウムプロセス研究棟を運転管理し、それらを利用に供するとともに関連する技術開発を行っている。本年次報告は平成29年度における当部の実施した運転管理、利用、利用技術の高度化、安全管理、国際協力について業務活動をまとめたものである。さらに、論文、口頭発表一覧、官庁許認可及び業務の実施結果一覧を掲載した。

High-spin states in S

郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 青井 考*; Azaiez, F.*; 古高 和禎; 初川 雄一; 木村 敦; 木佐森 慶一*; 小林 幹*; et al.

Physical Review C, 103(3), p.034327_1 - 034327_8, 2021/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.103.034327

Excited states in S were investigated by in-beam -ray spectroscopy using the Mg(O, 21) fusion-evaporation reaction. The de-exciting -rays were measured with germanium detector arrays along with the measurement of evaporated charged particles in a segmented Si detector array. The level scheme was extended up to 12470 keV. The obtained level structure is compared with the large-scale shell-model calculations. The possibility of isoscalar-pair excited states is discussed for states with comparison between the experimental and theoretical results.

Comprehensive understanding of hillocks and ion tracks in ceramics irradiated with swift heavy ions

石川 法人; 田口 富嗣*; 小河 浩晃

Quantum Beam Science (Internet), 4(4), p.43_1 - 43_14, 2020/12

https://doi.org/10.3390/qubs4040043

LiNbO, ZrSiO, GdGaO, SrTiOについて、200MeV Auイオンを照射し、透過型電子顕微鏡で、照射損傷組織(イオントラックとヒロック)を詳細に観察した。その結果、LiNbO, ZrSiO, GdGaOは、イオントラックとヒロックともにアモルファス化していることが確認され、耐照射性の低い「アモルファス化可能材料」に分類されることが確認された。一方で、CaFなどのフッ化物は、耐照射性の高い「非アモルファス化可能材料」に分類されることが、我々の前回の研究で判明している。ところが、本研究で調べたSrTiOは、2つの分類の中間に当たることが判明した。耐照射性の観点から区別される2つの材料分類を分ける材料基準が何なのか従来から問題となっていたが、本研究により、イオン結合性の強さ、結晶対称性の高さが、その材料基準となることが示唆された。

Measurement of fission-fragment mass distributions in the multinucleon transfer channels of the O+Np reaction

Vermeulen, M. J.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Kean, K. R.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Tsekhanovich, I.*; Andreyev, A. N.; 石崎 翔馬*; et al.

Physical Review C, 102(5), p.054610_1 - 054610_11, 2020/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.054610

Fission fragment mass distributions for 23 nuclei (U, Np, Pu, Am, Cm, and Bk) were measured using the multi-nucleon transfer approach in the reaction of O+Np, and their excitation-energy dependence was obtained up to a maximum of 70 MeV. Among them, the low energy fission of Np, Pu, and Cm is reported for the first time. The experimental data for all the studied nuclei were compared to the Langevin calculations. The calculation which takes into account the effects of multi-chance fission well reproduced the peak-to-valley ratio and mass-asymmetric peak positions of the distributions. The angular momenta given to the fissioning nucleus is also discussed.

フェルミウム原子核で起きるユニークな核分裂; 動力学模型の視点から

有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 西尾 勝久

日本物理学会誌, 75(10), p.631 - 636, 2020/10

フェルミウム元素(Fm, 原子番号100)の核分裂において、1980年代の実験で興味深い結果が報告された。FmからFmへと原子核の質量数が1つ変化しただけで、ウランで見られるような質量非対称核分裂から、シャープな質量対称核分裂へと変化した。この変化の原因を説明するため多くの理論モデルが提案されてきたが、実験データを定量的に説明できる模型はなかった。本研究では、ランジュバンモデルを用いた動力学計算を行うことにより、この変化の原因を説明することができた。このモデルの構築のため、原子力科学研究所タンデム加速器で測定した核分裂データを使用した。核分裂の発見と理論の歴史を概説しつつ、Fmで起こる現象について分かりやすく解説した。

原子力機構-東海タンデム加速器の現状

松田 誠; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 阿部 信市; et al.

Proceedings of 17th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.948 - 952, 2020/09

https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2020/proceedings/PDF/FRSP/FRSP02.pdf

原子力機構-東海タンデム加速器は最高加速電圧が約18MVの大型静電加速器であり、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの分野に利用されている。2019年度の利用運転日数は118日であり、主として核物理実験に利用された。最高加速電圧は16.2MVであった。加速電圧が上がらない原因は、高電圧端子内の発電機を駆動するための絶縁シャフトが放電により放電痕ができ破損するなど絶縁性能が劣化したためであった。2019年度はSF高圧ガス施設において貯槽の開放検査実施のため7月から約3ヵ月をの施設検査に充てることになり、7月から5か月の長期の運転停止(定期整備)となった。2020年度も同様の検査のため長期の整備となる予定である。発表では加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。

Degradation prediction using displacement damage dose method for AlInGaP solar cells by changing displacement threshold energy under irradiation with low-energy electrons

奥野 泰希*; 石川 法人; 秋吉 優史*; 安藤 太一*; 春元 雅貴*; 今泉 充*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(7), p.074001_1 - 074001_7, 2020/07

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab9713

AlInGaP太陽電池における低エネルギー電子線照射環境における照射損傷を予測する際には変位損傷量法が用いられるが、原子変位しきい値エネルギーの設定によって予測値が大きく異なってしまう。したがって、妥当な原子変位しきい値エネルギーを設定することが不可欠である。本研究では、60keV電子線をAlInGaP太陽電池に照射し、P原子の原子変位しきい値エネルギーを正確に導出した。さらに、本研究で得られた原子変位しきい値エネルギーを利用して、太陽電池の性能劣化を予測できることも実験的に立証した。

Matrix-material dependence on the elongation of embedded gold nanoparticles induced by 4 MeV C and 200 MeV Xe ion irradiation

Li, R.*; 鳴海 一雅*; 千葉 敦也*; 平野 優*; 津谷 大樹*; 山本 春也*; 斎藤 勇一*; 大久保 成彰; 石川 法人; Pang, C.*; et al.

Nanotechnology, 31(26), p.265606_1 - 265606_9, 2020/06

https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab7e70

材料中に埋め込まれた金ナノ粒子に4MeV Cイオンと200MeV Xeイオンを照射した時の伸長変形現象について、3つの材料(アモルファスカーボン,CaF,結晶酸化インジウムスズ(ITO))について調べ、その材料依存性を調べた。どの材料についても、イオン照射に伴って結晶性を失う傾向が見られた。ITOが、最も金ナノ粒子の変形が顕著であり、かつ照射後にもかかわらず結晶性を保っていた。結晶性の材料において金ナノ粒子の変形を報告する初めて報告例となる。