GARIS-II用アクチノイド標的照射システムとその高度利用技術の開発

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05116
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 加治 大哉 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 仁科センター研究員 (00391912)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 超重元素 / 標的 / 薄膜 / アクチノイド

研究実績の概要

応募者が中心となり開発した(アクチノイドを標的とした重イオン融合反応に特化した)新しい気体充填型反跳イオン分離装置GARIS-IIを用いて、原子番号119番以降の新元素探索が計画されている。本研究では、新元素探索へ向けたGARIS-IIの高度利用技術の開発に取り組む。具体的には、①ガス冷却型アクチノイド標的照射システムの構築、②Double layered rotating wheelと標的個別ID化技術を組合せた効率的な励起関数測定法の確立③大強度重イオンビーム照射に対する標的の健全性モニターシステムの開発を行う。これにより、新元素探索・超重核の化学研究・超重核の精密核分光研究への道を広げる。
超重核の合成は極めて小さな反応断面積に起因して、大強度重イオンビーム照射に耐えうる標的が必要となる。アクチノイド標的に特化したガス冷却型アクチノイド標的照射システムを設計・製作した。円盤上に二枚のセクター型標的を挟み込めるサンドイッチ構造とし、標的の一つにタグをつけることで個別モニタリングが可能となった。焦点面検出器で観測される事象と標的ID情報を関連づけることで、観測事象がどの標的に由来するかを判別する事ができ、多様な標的使用法が可能になった。
開発した標的ID技術を超重核の精密核分光研究において適用し、効率的に研究を行う事ができた。
これまで、標的枠への不要な照射を避けるためフォトインタラプタ－によるビームチョッパーシステムを利用してきたが、放射線ダメージによる劣化の問題が生じていた。放射線ダメージによる影響を回避するため、光ファイバーセンサーを用いたビームチョッパーシステムを新規に導入し、問題を解決した。
新素材であるバッキング材を用いた電着法によるアクチノイド標的の開発をおこなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画に基づき、①ガス冷却型アクチノイド標的照射システムの構築、②Double layered rotating wheelと標的個別ID化技術を組合せた効率的な励起関数測定法の確立③大強度重イオンビーム照射に対する標的の健全性モニターシステムの開発を行った。これらの開発結果の一部を学術論文として報告した。
D. Kaji et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 792, 11 (2015).
開発した標的技術が超重核の精密核分光研究へ実戦投入され、結果の一部が学術論文として報告された。
P. Schury, M. Wada, Y. Ito, D. Kaji et al, Phys. Rev. C 95, 011305(R) (2017).
本論文以外にも複数件、投稿に向けて準備をすすめている。

今後の研究の推進方策

27、28年度に取得した加速器オンライン実験データの解析を進め、学術論文としてまとめを行う。これらに基づき、学会で口頭発表を行う。
27、28年度に開発したGARIS-IIの高度利用技術を種々の超重核研究に適用していく。

研究成果

• [雑誌論文] First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion evaporation reactions: Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Schury, M. Wada, Y. Ito, D. Kaji et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 95 ページ: 011305(R) 1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.011305
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of the Reaction 48Ca + 248Cm → 296Lv* at RIKEN-GARIS (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Kaji et al
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 86 ページ: 034201 1-7
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.86.034201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decay Properties of New Isotopes 234Bk and 230Am, and Even-Even Nuclides 234Cm and 230Pu (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kaji et al
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. of Jpn. 巻: 85 ページ: 015002 1-2
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.85.015002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detector Calibration to Spontaneous Fission for the Study of Superheavy Elements Using Gas-Filled Recoil Ion Separator (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Takeyama, D. Kaji et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 11 ページ: 030004 1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.11.030004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] GARIS-II を用いたホットフュージョン反48Ca+238U→286Cn*に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加治大哉
  • 学会等名: 第60回放射化学討論会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10 – 2016-09-12
• [学会発表] GARIS を用いた超重元素研究の最前線 ―新元素認定までの道のり、周期表の拡張を目指した挑戦― (2016)
  • 著者名/発表者名: 加治大哉
  • 学会等名: 第60回放射化学討論会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10 – 2016-09-12
  • 招待講演