Study of neutron-rich actinide isotopes toward elucidation of the r-process termination
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20H00169
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
渡邉 裕 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50353363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 賀一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (30391733)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥44,720,000 (Direct Cost: ¥34,400,000、Indirect Cost: ¥10,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
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| Keywords | ｒ過程 / 中性子過剰アクチノイド同位体 / 質量測定 / ｒ過程元素合成 / 多核子移行反応 / レーザー共鳴イオン化 / 中性子過剰アクチノイド / 核分光 / ガス・セル / r過程 |
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| Outline of Research at the Start |
天体での元素合成過程の一つである速い中性子捕獲過程(r過程)は通常の原子核よりも中性子が過剰な不安定原子核を生成して進行し、核分裂反応により終焉すると考えられているが、その詳細は未だ明らかでない。r過程の終端部も含めたr過程元素合成の包括的な理解のためには中性子過剰アクチノイド・超アクチノイド核の崩壊様式の決定が不可欠であり、原子核模型による崩壊様式の予測精度を高めるためには中性子過剰アクチノイド同位体の質量測定が重要な鍵となる。本研究では、多核子移行反応により中性子過剰アクチノイド同位体を生成・分離する手法を確立し、質量と寿命の測定を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、KEK同位体分離装置(KISS)において、ウラン・ビームとウラン標的による多核子移行反応で中性子過剰アクチノイド同位体を生成し、ガスセルで収集、レーザー共鳴イオン化と双極電磁石により単一核種を分離した後、精密質量測定や分光実験を行うこと目的としている。本年度は大型ガスセルの試験、ウラン標的の製作、および中性子過剰アクチノイド同位体のレーザー共鳴イオン化と質量測定を行った。
昨年度製作した大型ガスセルをKISSの真空槽内に設置してアルゴンガスを流して圧力のガス流量依存性を測定し、所定の圧力を達成した。ガスセル内部の白金フィラメントから蒸発させた白金原子をレーザー共鳴イオン化法によりイオン化して双極電磁石で質量分析したところ、不純物イオンが大量に検出され、白金原子のレーザー共鳴イオン化を確認できなかった。ガスセルにベーキング用のヒーターを取り付けてベーキング後に同様の試験を行ったところ、不純物イオンが劇的に減少し、レーザー共鳴イオン化された白金イオンを検出することができた。
昨年度高エネルギー加速器研究機構から理化学研究所に移管したウラン箔を用いて回転ウラン標的の製作を行った。ウラン箔をステンレス板に挟んで圧延器で圧延することにより所定の厚さの天然ウラン標的を2片製作することに成功した。
理化学研究所仁科加速器科学研究センターのリングサイクロトロンにより加速されるウラン・ビームを白金標的に照射して多核子移行反応で生成される中性子過剰アクチノイド同位体を従来のアルゴンガスセルを用いて引き出すことで、レーザー共鳴イオン化と質量測定を実施した。241U同位体を初めて同定し、241Uと242Uの質量を初めて測定した。また、241Npと242Npの質量の測定精度を向上させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
大型ガスセルのオフライン試験により大量の不純物イオンが検出され、ガスセルを分解してパーツごとにベーキングを行うなど、その対策に時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
大型ガスセルを用いたオンライン試験を実施する。すでに確立している136Xeビームと198Pt標的を用いた多核子移行反応により生成される198Pt近傍の中性子過剰核を大型ガスセルによって収集してレーザー共鳴イオン化と双極電磁石にで核種を選別する。生成核種の収量を測定し、従来のガスセルと比較することで大型ガスセルの性能を評価する。本年度確立した天然ウラン標的の製作法を用いて回転標的を完成させ、ウランビームとウラン標的の多核子移行反応による中性子過剰アクチノイド同位体生成の準備を整え、可能であれば測定を実施する。
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
