2019 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02130
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
永目 諭一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究嘱託 (80354885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚田 和明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (30343916)
佐藤 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超重元素 / 超重原子ビーム / 価電子構造 / 吸着エンタルピー / シングルアトム / 表面電離 / 真空クロマトグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器で合成される原子番号100を超える超重元素の化学的研究に、量子（原子、分子及びイオン）ビームの手法を導入して新たな研究の展開を図ることを目的とする。本研究では、シングルアトムレベルで合成される超重元素を低速原子ビームとして取り出す技術を開発し、超重原子の価電子構造を明らかにする。併せて、イオンビーム法の高度化を進め、超重元素のイオン化エネルギーや超重原子の金属表面への吸着挙動を調べ、相対論効果の影響を受けた 価電子構造と化学挙動の関連を明らかにする。
2019年度は、以下の３テーマをもとに遂行した。
（１）低速超重原子ビーム取り出し技術の開発：高温ノズル型原子ビーム生成装置を用いて、核反応生成物を原子ビームとして取り出すテスト実験を行った。ノズルからの取り出し効率、原子ビームの放出角度分布などを測定した。また、核反応生成物を効率的に原子ビーム装置へと導入するため、アエロダイナミックレンズ装置の開発を行った。詳細は解析中である。
（２）イオンビーム生成技術の高度化：表面電離型のイオン源を用いた重アクチノイド元素のイオン化エネルギーの測定に成功し、前年度論文として取りまとめることができた。今年度はさらに原子番号104を超える超アクチノイド元素のイオン化を目指して、電子衝撃型イオン源の設計・製作を開始した。
（３）超重原子の金属表面への吸着：開発（２）の表面電離に用いた金属製イオン源（円筒型キャビティ）を真空クロマトグラフ装置として使用し、これまでに103番元素ローレンシウムの吸着挙動を観測した。今年度も引き続き吸着挙動を評価（吸着エンタルピーの取得）するために金属表面での吸脱着とイオン化のプロセスを仮定したシミュレーション計算のコード開発を継続した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
超重原子ビーム発生装置の性能試験を、実際の核反応で生成する原子をビームとして取り出す実験を行った。詳細は解析中であるが、原子ビーム捕集効率が予想よりも小さく、超重元素への適用が可能かどうかを検討している。解析で若干の遅れがある。また原子ビームのノズル内挙動をシミュレーションし、実験結果と比較できるようになってきた。ローレンシウムの吸着挙動評価のためのシミュレーション計算コードの開発も予定より少し遅れているがほぼ終了し、実験結果と合わせて報告する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には「６．研究実績の概要」で述べた３研究課題を継続する。（１）では、加速器で合成した短寿命同位体を原子ビームとして取り出す実験を開始する。また原子のスピン状態を調べるための磁場フィルターの設計などを開始する。 （２）では、より高いイオン化エネルギーが予想される超アクチノイド元素ラザホージウム（原子番号104）のイオン化エネルギー測定に向けて新たなイオン源の開発を行う。 （３）ローレンシウムの吸着挙動を確認したので、シミュレーションや理論計算をもとに金属表面への吸着エンタルピーを求める。
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[Journal Article] Optimization of an isothermal gas-chromatographic setup for the chemical exploration of dubnium (Db, Z = 105) oxychlorides2019
Author(s)
N. M. Chiera, T. K. Sato, T. Tomitsuka, M. Asai, Y. Ito, K. Shirai, H. Suzuki, K. Tokoi, A. Toyoshima, K. Tsukada, and Y. Nagame
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Journal Title
J. Radioanal. Nucl. Chem. 320, 633-642 (2019)
Volume: 320
Pages: 633-642
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] α-decay properties of 200,202Fr2019
Author(s)
L. Ghys, A. N. Andreyev, M. Huyse, P. Van Duppen, S. Antalic, A. Barzakh, L. Capponi, T. E. Cocolios, J. Cubiss, X. Derkx, H. De Witte, J. Elseviers, F. P. Hessberger, Z. Kalaninova, U. Koester, J. F. W. Lane, V. Liberati, S. Mitsuoka, Y. Nagame, et al.
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Journal Title
Phys. Rev. C
Volume: 100
Pages: 054310-1-13
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] In-situ synthesis of volatile transition metal carbonyl complexws with short-lived radioisotopes2019
Author(s)
M. Goetz, Ch.E. Duemllmann, A. Yakushev, M. Asai, J. Ballof, A. Di Nitto, K. Eberhardt, H. Haba, Y. Kaneya, Y. Komori, J.-V. Kratz, J. Krier, B. Lommel, A. Mitsukai, Y. Nagame, et al.
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements
Int'l Joint Research
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[Presentation] Optimizations of the TASCA-COMPACT setup towards chemical studies of nihonium (element 113)2019
Author(s)
L. Lens, A. Yakushev, Ch.E. Duemllmann, M. Asai, M. Block, H. Brand, A. Di Nitto, L. Harkness-Brennan, R.-D. Herzberg, D. Hinde, J. Khuyagbaatar, J.V. Kratz, J. Krier, N. Kurz, M. Laatiaoui, S. Lahiri, B. Lommel, Y. Nagame, et al.
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements
Int'l Joint Research
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[Presentation] Establishment of the volatility trend in Group-5 elements via gas-chromatographic experiments with Nb-, Ta-, and Db-oxychlorides2019
Author(s)
N. M. Chiera, T. K. Sato, T. Tomitsuka, M. Asai, Y. Ito, K. Shirai, H. Suzuki, K. Tokoi, A. Toyoshima, K. Tsukada, and Y. Nagame
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements
Int'l Joint Research
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[Presentation] Atomic and chemical properties of Lawrencium (Lr, Z = 103) and an outlook to the transactinides2019
Author(s)
T. K. Sato, M. Asai, Y. Kaneya, A. Toyoshima, Y. Ito, K. Tsukada, K. Tokoi, T. Tomohiro, H. Suzuki, H. Makii, A. Osa, Y. Nagame, et al.
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements
Int'l Joint Research
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[Presentation] Chemical studies of superheavy elements at a recoil separator, with a focus on Fl2019
Author(s)
A. Yakushev, L. Lens, Ch.E. Duellmann, M. Asai, M. Block, H. Brand, H. M. David, J. Despotopulos, M. Maiti, A. Mistry, Ch. Mokry, K. Moody, Y. Nagame, et al.
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements
Int'l Joint Research / Invited
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