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論文

Evaluation of neutron resonance parameters for Zr isotopes

市原 晃

JAEA-Conf 2017-001, p.103 - 108, 2018/01

核データ研究グループでは、中期計画として汎用評価済核データライブラリーJENDL-4.0改訂のための活動に取り組んでいる。ジルコニウム(Zr)は原子炉構造材として重要であり、燃料被覆管にはジルコニウム合金が使用されている。また、$$^{93}$$Zrは半減期が100万年を超える長寿命核分裂生成物である。原子力技術向上のため、信頼できるZr同位体の中性子核データは不可欠である。現在、JENDL-4.0評価後に公開された実験データを用いてZr同位体の共鳴パラメーターを再評価している。$$^{93}$$Zrに対しては、J-PARC/MLF/ANRRIの測定値との一致を改善するため、負の共鳴を削除した。天然のZr同位体の共鳴パラメーターについては、CERNのn-TOF施設の実験結果を参照して修正していく。

論文

Status of the JENDL project

岩本 修; 柴田 恵一; 岩本 信之; 国枝 賢; 湊 太志; 市原 晃; 中山 梓介

EPJ Web of Conferences (Internet), 146, p.02005_1 - 02005_6, 2017/09

The latest version of the general purpose file JENDL-4.0 was released in 2010 with enhancing data of fission products and minor actinides. After that, the neutron energy range of JENDL-4.0 were extended up to 200 MeV adding proton induced reaction data. They were compiled as JENDL-4.0/HE and released in 2015. An activation cross section library for decommission of nuclear reactor, JENDL/AD-2016, is under development and will be released by 2017. It will contain neutron reaction data for approximately 300 nuclides in energy range of $$10^{-5}$$ eV to 20 MeV including isomer production cross sections. Evaluation of nuclear data for the next version of the general purpose file is also in progress. It is planned to be released by 2022. Several new evaluations mainly for fission products that had not been updated in JENDL-4.0 were already done. Data for light nuclei and structure material will be updated. Minor actinides data are still important to develop transmutation system of nuclear waste. They will be updated using new measurements especially done in J-PARC. Status of the JENDL project in developing the general and special purpose files will be presented.

論文

Calculation of cross sections for metastable state production in the $$(n,gamma)$$, $$(n,n')$$, $$(n,2n)$$ and $$(n,3n)$$ reactions of $$^{93}$$Nb

市原 晃

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(12), p.2049 - 2055, 2016/12

 被引用回数:1

JENDL-4.0の改訂に向けて、$$^{93}$$Nbの$$(n,gamma)$$, $$(n,n')$$, $$(n,2n)$$及び$$(n,3n)$$反応で生じる準安定状態の生成断面積を、入射エネルギーが7keVから20MeVの範囲で計算した。計算には汎用核データ評価コードCCONEを使用し、核反応模型(球形核光学模型、多段階統計模型、前平衡模型、歪曲波ボルン近似)に基づき断面積を求めた。本研究では、考慮する原子核の離散準位の上限と準位密度のスピン分布を調整することにより、実験データをよく再現する準安定状態生成断面積が得られた。$$(n,n')$$反応に対しては、放射化ライブラリーJENDL/A-96の評価値と比較して、入射エネルギーが10MeV以下において実験値の再現性を改善できた。本研究の手法は、他の反応における準安定状態生成断面積の評価に利用できると期待される。

論文

Evaluation of neutron cross sections of $$^{93}$$Nb in the energy range between 10$$^{-5}$$ eV and 20 MeV

市原 晃

JAEA-Conf 2016-004, p.141 - 146, 2016/09

平成27年度より、評価済み核データライブラリーJENDL-4.0の改訂作業を開始した。次期JENDLは核変換技術に資することを目指し、原子炉構造材のデータ改訂に重点を置くとともに、準安定状態生成データを補強する予定である。本研究では、高融点合金の材料である$$^{93}$$Nbの中性子断面積を再評価した。そして中性子エネルギーが2.6-7.0keVの分離共鳴領域において共鳴パラメーターを修正し、平均捕獲断面積の実測値との一致を若干改善させた。また、分離共鳴領域より上のエネルギー領域に対して、汎用核データ評価システムCCONEを用いて断面積を計算した。その際、$$(n,gamma)$$, $$(n,n')$$, $$(n,2n)$$, $$(n,3n)$$, $$(n,alpha)$$, $$(n,nalpha)$$反応において、各反応の断面積と準安定状態生成割合の両者が実験値を再現するように、スピン分布関数のパラメーターを調整した。

論文

Isotope-selective dissociation of diatomic molecules by terahertz optical pulses

市原 晃; 松岡 雷士*; 瀬川 悦生*; 横山 啓一

Physical Review A, 91(4), p.043404_1 - 043404_7, 2015/04

 被引用回数:7

二種類のテラヘルツ光学パルスを用いて二原子分子を気層中で同位体選択的に解離する方法を提案する。この方法ではまず、周波数櫛を形成するテラヘルツパルス列により分子の回転状態を同位体選択的に励起する。そして、回転励起した分子を別の高強度テラヘルツパルスにより解離する。提案した方法の有効性を示すため、塩化リチウム$$^{7}$$Li$$^{35}$$Clと$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clを用いて波束法による計算機シミュレーションを実施した。その結果、基底振動回転状態の$$^{7}$$Li$$^{37}$$Clの約20%を同位体選択的に解離することができた。この方法はLiCl以外の二原子分子に適用可能であり、更に、回転状態が熱分布を取る分子集団に適用可能であると期待できる。

論文

Quantum control of isotope-selective rovibrational excitation of diatomic molecules in the thermal distribution

市原 晃; 松岡 雷士*; 黒崎 譲; 横山 啓一

Optical Review, 22(1), p.153 - 156, 2015/02

 被引用回数:3

気体二原子分子を光学パルスにより同位体選択的に振動回転励起させる方法を提案する。この方法では、指定した同位体分子の回転状態をテラヘルツ周波数コムにより励起させる。更に、回転励起した分子を別のパルスでP枝中の基本遷移を通して振動励起させる。提案した同位体選択的励起法の有効性を実証するため、70Kで熱平衡にあるLiCl分子集団に対してコンピューターシミュレーションを実施した。計算には量子力学の基づく緊密結合法を使用し、光学パルスと分子の相互作用はパルス電場と分子の遷移双極子モーメントの積で近似した。その結果、これら二種類のパルスを用いて$$^7$$Li$$^{35}$$Clと$$^7$$Li$$^{37}$$Clのうち$$^7$$Li$$^{37}$$Cl集団を選択的に振動励起できることを確認した。

論文

Theoretical study on isotope-selective dissociation of the lithium chloride molecule using a designed terahertz-wave field

市原 晃; 松岡 雷士; 黒崎 譲; 横山 啓一

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.013093_1 - 013093_4, 2014/03

塩化リチウム(LiCl)分子の同位体選択的解離過程を、量子力学計算に基づき調べた。基底振動回転状態(v=0, J=0)にある$$^7$$Li$$^{35}$$Cl及び$$^7$$Li$$^{37}$$Clに対して、スペクトル周波数を$$^7$$Li$$^{35}$$Clの回転遷移周波数に一致させた光周波数コムを照射することにより、$$^7$$Li$$^{35}$$Clだけを選択的に高回転状態に励起できた。コム照射中の分子の振動回転状態分布は、緊密結合法により求めた。コム照射後の第2パルスによるLiClの解離過程は、波束法を用いて計算した。その際、緊密結合計算で得られた振幅を波束計算の入力として使用した。解離確率は減衰関数を用いて波束を吸収させることにより見積もった。その結果、設定した光学パルスによって$$^7$$Li$$^{35}$$Clの約60%が解離した。$$^7$$Li$$^{37}$$Clの解離確率は2%未満であった。

論文

分子回転励起の量子制御

市原 晃

しょうとつ, 11(1), P. 5, 2014/01

近年のレーザー技術の進展に伴い、分子の回転周波数に対応するテラヘルツ領域のパルスを、強度が数100MW/cm$$^{2}$$程度まで生成可能になった。テラヘルツパルスの分子への応用例として、周波数コムと呼ばれる光学パルス列を用いた二原子分子の回転励起がある。この励起機構の概要を記した。まず、レーザーによる分子の配向及び配列制御について紹介し、分子とレーザー場の相互作用を導入した。次に、周波数コムを周期的デルタ関数で表現し、コムのスペクトル周波数を分子の回転遷移周波数と一致させることにより、分子の回転状態が励起できることを説明した。更に、LiCl分子に対する数値計算により、パルスが照射される毎に分子の回転状態が遷移していく過程を示した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

An Analytic formula for describing the transient rotational dynamics of diatomic molecules in an optical frequency comb

市原 晃; 松岡 雷士*; 黒崎 譲; 横山 啓一

Chinese Journal of Physics, 51(6), p.1230 - 1240, 2013/12

光周波数コムによる二原子分子の回転状態遷移の確率を定式化した。分子を剛体回転子で近似し、コムのスペクトル周波数を分子の回転遷移周波数と一致させた場合の確率式を誘導した。相互作用は、コムによる電場と分子の遷移双極子モーメントの積で定義した。定式化はデルタキックトローター模型に基づく。異なる時間におけるデルタ関数の直行性を仮定し、スペクトル分解法を用いて解析式を導いた。得られた確率振幅は、第一種ベッセル関数に対応する項と、それ以外の振動関数の部分に分離できることを示した。この確率振幅から得られる遷移確率の時間依存性は、階段関数として表現される。解析式の有効性を証明するため、コム場中のCsI分子に対する回転状態の時間変化を数値計算し、解析式から見積もられる値と比較した。その結果、この解析式により数値計算結果が再現できることを確認した。

論文

Theoretical study on isotope-selective excitation of diatomic molecules by a terahertz frequency comb

市原 晃; 松岡 雷士; 黒崎 譲; 横山 啓一

Proceedings of 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim and 18th OptoElectronics and Communications Conference and Photonics in Switching 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013) (USB Flash Drive), 2 Pages, 2013/06

光周波数コムにより、塩化リチウム分子を同位体選択的に回転励起させるためのコンピュータシミュレーションを実施した。振動回転状態の時間発展は、緊密結合法を用いて計算した。コムのスペクトル周波数を$$^7$$Li$$^{35}$$Clの回転遷移周波数に一致させることにより、$$^7$$Li$$^{35}$$Clと$$^7$$Li$$^{37}$$Clに対して、$$^7$$Li$$^{35}$$Clだけを高回転状態(J$$geq$$100)に励起することができた。使用したコムでは、振動状態励起は誘起されなかった。さらに、高回転状態の$$^7$$Li$$^{35}$$Clの第二パルスによる解離過程を、波束法を用いて計算した。設定したパルスパラメータにより、振動回転状態(v=0, J=150)にある$$^7$$Li$$^{35}$$Clの約50%を解離することができた。これらの結果により、テラヘルツ領域の光学パルスを用いた二原子分子の同位体分離法の可能性を示した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化; NUMO-JAEA共同研究報告書(2011年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB

原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。

論文

Theoretical study for laser isotope separation of heavy-element molecules in a thermal distribution

松岡 雷士; 市原 晃; 橋本 雅史; 横山 啓一

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 7 Pages, 2011/12

We proposed a new laser isotope separation scheme that can be applied for the gas-phase diatomic molecules in a thermal distribution. We consider irradiating a train of terahertz-wave pulses to the molecules. The repetition period of the pulses is synchronized with the rotational period of the molecules. The pulses induce cascade rotational transitions only in the selected isotope molecules due to the difference on the rotational period among the isotopes. Because the cascade rotational transitions start from any initial rotational states, this scheme is applicable to the molecules in a thermal distribution even at high temperature. Our numerical simulation by coupled Schr$"o$dinger equations has shown that the enrichment factors get extremely higher than that of the conventional laser schemes.

論文

Quantum optimal control for the full ensemble of randomly oriented molecules having different field-free Hamiltonians

黒崎 譲; 市原 晃; 横山 啓一

Journal of Chemical Physics, 135(5), p.054103_1 - 054103_6, 2011/08

 被引用回数:3

We have presented the OCT formulation to calculate optimal fields that can control the full ensemble of randomly-oriented molecules having different field-free Hamiltonians. The theory is applied to the fifty-fifty mixture of randomly-oriented $$^{133}$$CsI and $$^{135}$$CsI isotopomers and an optimal field is sought to achieve isotope-selective vibrational excitations with high efficiency. Rotational motion is frozen and two total times $$T$$'s of electric field duration, 460000 and 920000 au (11.1 and 22.2 ps), are chosen in the present calculation. As a result, the final yields for $$T$$ = 460000 and 920000 a.u. are calculated to be 0.706 and 0.815, respectively. The relatively high final yield obtained for $$T$$ = 920000 a.u. strongly suggests that a single laser pulse can control the full ensemble of randomly-oriented non-identical molecules. The result is quite encouraging in terms of the application to isotope-separation processes.

論文

JENDL-4.0; A New library for innovative nuclear energy systems

柴田 恵一; 岩本 修; 中川 庸雄; 岩本 信之; 市原 晃; 国枝 賢; 千葉 敏; 片倉 純一; 大塚 直彦*

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1046 - 1051, 2011/08

 被引用回数:7

革新的原子力システムのための基礎データとすべく、最新ライブラリーJENDL-4の整備が2005年にスタートした。JENDL-4の開発では、FP及びMA核データの信頼度向上に重点を置いた。これらの核種では、実験データが乏しいため、断面積評価用の核反応モデルコードPOD及びCCONEを開発した。広い質量範囲をカバーする信頼性の高い光学模型パラメータをチャネル結合法により導出し、断面積の理論計算に使用した。アクチノイド核種の熱中性子断面積は実験値を慎重に検討して決定した。$$^{235}$$Uの共鳴領域断面積を再検討して、U燃料高速炉心の臨界性及びナトリウムボイド反応度の予測精度を向上させた。U及びPu同位体の核分裂断面積は10keV以上のエネルギーで同時評価により求めた。FPに関しては、100以上の核種の分離共鳴パラメータを更新した。共鳴領域より高いエネルギーでのFP断面積は、POD及びCCONEコードによる理論計算で評価した。また、核分裂収率はENDF/B-VII.0をベースに3体核分裂を考慮して計算した。406核種のデータを収納した最新ライブラリーJENDL-4.0は2010年に公開される。

論文

Evaluation of neutron nuclear data on bromine and krypton isotopes for JENDL-4.0

柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(3), p.429 - 439, 2011/03

 被引用回数:5

評価済み核データライブラリJENDL-4.0のために$$^{79,81}Br$$及び$$^{78,80,82,83,84,85,86}Kr$$の中性子核データを$$10^{-5}$$eVから20MeVのエネルギー範囲で評価した。幾つかの同位体の分離共鳴パラメータを、熱中性子捕獲断面積の推奨値あるいは測定値を再現するように調節した。共鳴領域以上のエネルギーの断面積は統計模型により計算した。計算では、中性子に対してはチャネル結合光学模型パラメータを用いた。複合核過程に加えて、前平衡及び直接過程を考慮した。評価結果は、既存の実験値をよく再現しており、JENDL-4.0のデータとして採用した。

報告書

Deduced soft-rotator model Hamiltonian parameters and collective properties of medium-to-heavy even-even nuclei

国枝 賢; 千葉 敏; 柴田 恵一; 市原 晃; 岩本 修; 岩本 信之; 深堀 智生; Sukhovitskij, E.*

JAEA-Research 2010-053, 59 Pages, 2011/02

JAEA-Research-2010-053.pdf:1.24MB

質量数56から238までの中重核領域における63種の偶-偶核に対して軟回転体模型ハミルトニアンパラメータを導出した。パラメータの値は、軟回転体模型による離散励起レベル構造の解析及びチャネル結合光学模型による陽子非散乱微分断面積の解析を同時に行って推定した。得られた実効的な四重極及び八重極変形の値は測定値に基づく結果と比べて大きな矛盾がなく、重核の基底変形パラメータは原子核質量モデルによる理論計算結果と比較的よく一致した。このレポートでは核種ごとに完全なハミルトニアンパラメータセットを示す。原子核の中性子数や陽子数が異なるごとにパラメータの値が不規則に変化するケースが多々見られたが、主要なパラメータ間には明らかな相関が見られた。

論文

JENDL-4.0; A New library for nuclear science and engineering

柴田 恵一; 岩本 修; 中川 庸雄*; 岩本 信之; 市原 晃; 国枝 賢; 千葉 敏; 古高 和禎; 大塚 直彦*; 大澤 孝明*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(1), p.1 - 30, 2011/01

 被引用回数:721

日本の評価済み核データライブラリー(JENDL)の第4版JENDL-4.0を作成した。JENDL-4.0の開発においてはFP及びMAデータの信頼度向上に重点を置いた。そのため、核反応モデルに基づく2つの計算コードを開発した。広い質量及びエネルギーをカバーする光学模型パラメータをチャネル結合法により求め、核データ評価に使用した。アクチノイド核種の熱中性子断面積は最新の実験値又は近傍核の系統性から決定した。重要なウラン及びプルトニウムの核分裂断面積は10keV以上のエネルギー領域で同時評価法により評価した。FPに関しても再評価を行うとともに、新規に30核種のデータを作成した。軽元素及び構造材核種についても再評価を行った。評価済みデータは2010年5月に公開されており、原子力機構核データ評価研究グループ,米国BNL国立核データセンター及びIAEA核データ部門のホームページからダウンロード可能である。

論文

Calculation of neutron nuclear data on rubidium and strontium isotopes for JENDL-4

柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(11), p.1055 - 1064, 2010/10

評価済み核データライブラリーJENDL-4のために$$^{85,86,87}$$Rb及び$$^{84,86,87,88,89,90}$$Sr中性子核データの理論計算を行った。計算した物理量は、全断面積,弾性・非弾性散乱断面積,放射性捕獲断面積,($$n$$,$$p$$),($$n$$,$$d$$),($$n$$,$$t$$),($$n$$,$$rm{^{3}He}$$),($$n$$,$$alpha$$),($$n$$,$$np$$),($$n$$,$$nd$$),($$n$$,$$n$$$$alpha$$),($$n$$,2$$n$$),($$n$$,3$$n$$)反応断面積,放出粒子の角度分布及び放出粒子,$$gamma$$線のエネルギー分布である。計算には統計模型コードであるPODを用いた。中性子に対しては、国枝等によって求められたチャネル結合光学模型パラメータを使用した。複合核過程に加えて、前平衡及び直接反応過程を考慮した。計算結果は、既存の実験値をよく再現しており、JENDL-4のデータとして採用することになった。

論文

Calculation of neutron nuclear data on selenium isotopes for JENDL-4

鎌田 創*; 柴田 恵一; 市原 晃; 国枝 賢

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(4), p.329 - 339, 2010/04

評価済み核データライブラリーJENDL-4のために$$^{74,76,77,78,79,80,82}Se$$中性子核データの理論計算を行った。計算した物理量は、全断面積,弾性・非弾性散乱断面積,(n,p),(n,d),(n,t),(n,$$^{3}He$$),(n,$$alpha$$),(n,np),(n,nd),(n,n$$alpha$$),(n,2n),(n,3n)反応断面積,放出粒子の角度分布及び放出粒子,$$gamma$$線のエネルギー分布である。計算には統計模型コードであるPODを用いた。中性子に対しては、国枝等によって求められたチャネル結合光学模型パラメータを使用した。複合核過程に加えて、前平衡及び直接反応過程を考慮した。計算結果は、既存の実験値をよく再現しており、JENDL-4のデータとして採用することになった。

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