シリコン３０とキュリウム２４８の融合反応による原子番号１１０の新同位体合成

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22540316
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 西尾 勝久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (70343928)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 超重元素 / 核融合 / 核分裂 / アクチノイド原子核

研究概要

シリコン30(Si30)とキュリウム248(Cm248)のサブバリア融合反応によって、原子番号110の新同位体Ds274を合成するための融合反応機構を解明することを目的とする。
超重原子核を合成するため、重イオン融合反応で生成するのに最適な反応エネルギーを決定し、生成断面積を予測することが重要である。このため原子核どうしが融合して複合核を生成する確率（融合確率）を知る必要がある。本研究では、反応で生成される核分裂片の質量数分布を測定し、揺動散逸理論を用いた解析を適用して融合確率を導出するという新しい方法を導いた。特に、アクチノイド原子核はラグビーボール型に変形しており、融合確率に及ぼす原子核の変形効果を初めて明らかにした。放射性の高いアクチノイド原子核Cm248を利用する代りにウラン238(U238)を標的核とし、入射原子核を系統的に変化させて反応過程を調べることで、より一般性の高い融合確率の導出方法を確立した。
実験は原子力機構タンデム加速器施設において行った。Si30,P31,S36,Ar40,Ca40,Ca48ビームを U238 薄膜標的に照射し、生成される核分裂片の質量数分布を決定した。質量非対称度の異なる核分裂成分を観測し、融合核分裂と準核分裂の特徴的なスペクトルを得た。揺動散逸理論を用いた解析を行うことにより、Si30+U238 反応では30％、Ca48+U238では3～5%の融合確率があることを示した。同様のモデル計算評価をSi30+Cm248 反応で行い、18%の融合確率が存在すると評価した。核分裂特性の測定は短時間で完了することから、本手法は、Ds274の合成実験など広く超重元素合成実験の計画を立てる上での有用な指針を与えることができる。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Beta-delayed fission of 186,188Bi isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: J.F. Lane et al.,
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 87 ページ: 014318(1-7)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.87.014318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-delayed fission of 192,194At isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: A.N. Andreyev et al.,
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 87 ページ: 014317(1-8)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.87.014317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for hindrance in fusion between sulfur and lead nuclei (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Khuyagbaatar, K. Nishio, S. Hofmann, D. Ackermann, M. Block, S. Heinz, F. P. Hesberger, K. Hirose, H. Ikezoe, B. Kinlder, B. Lommel, H. Makii, S. Mitsuoka, I. Nishinaka, T. Ohtsuki, Y. Wakabayashi, and S. Yan
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 86 ページ: 064602 (1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevC.86.064602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fusion probabilities in the reactions 40,48Ca + 238U at energies around the Coulomb barrier (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio et al.,
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 86 ページ: 034608(1-6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.86.034608
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical approach to heavy-ion induced fission using actinide target nuclei around the Coulomb barri (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Aritomo et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 85 ページ: 044614(1-15)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.85.044614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fission-barrier heights of neutron-deficient mercury nuclei (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Veselsky et al.,
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 86 ページ: 024308(1-8)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.86.024308
  • 査読あり
• [雑誌論文] The reaction 48Ca + 248Cm -> 296-116* studied at the GSI-SHIP (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Hofmann et al.,
  • 雑誌名: European Physics Journal A 巻: 48 ページ: 62 (1-23)
  • DOI: 10.1140/epja/i2012-12062-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alpha-gamma decay studies of 253No and its daughter products 253Md, 249Fm (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Hessberger et al.,
  • 雑誌名: European Physics Journal A 巻: 48 ページ: 75 (1-9)
  • DOI: 10.1140/epja/i2012-12075-8
  • 査読あり
• [学会発表] Study of heavy-ion induced fission for heavy-element synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference, 2013 (INPC2013)
  • 発表場所: Firenze, Italy
  • 年月日: 20130602-20130607
• [学会発表] In-beam fission study for heavy element synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: Fifth International Workshop on Nuclear Fssion and Fission-Product Spectroscopy (FISSION2013)
  • 発表場所: CAEN, France
  • 年月日: 20130528-20130531
  • 招待講演
• [学会発表] In-beam Fission Study at JAEA (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: Heavy Ion Accelerator Symposium, HIAS2013
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 20130408-20130412
  • 招待講演
• [学会発表] Fission research program at JAEA (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: The 10th ASRC International Workshop on “Nuclear Fission and Decay of Exotic Nuclei”
  • 発表場所: Tokai, Japan
  • 年月日: 20130321-20130322
  • 招待講演
• [学会発表] Study for heavy-ion induced fission for heavy element synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: International Conference on Nuclear Data for Science and Technology, ND2013
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 20130304-20130308
• [学会発表] Experimental study for heavy-ion induced fission (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: The 4th RIBF workshop on Fission of Heavy Nuclei
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 20121227-20121227
  • 招待講演
• [学会発表] Fusion and fission study at JAEA (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: Seminar at Department of Physics, University of York
  • 発表場所: York, UK
  • 年月日: 20121211-20121211
  • 招待講演
• [学会発表] Fusion-fission study at JAEA for heavy-element synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: Scientific workshop on Nuclear Fission Dynamics and the Emission of Prompt Neutrons and Gamma Rays (Theory-2)
  • 発表場所: Biarritz, France
  • 年月日: 20121128-20121130
  • 招待講演
• [学会発表] In-beam fission study at JAEA for heavy-element synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: International Conference on Recent Trends in Nuclear Physics 2012
  • 発表場所: Chandigarh, India
  • 年月日: 20121119-21
• [学会発表] 陽子過剰原子核の核分裂 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西尾勝久
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学、京都
  • 年月日: 20120911-20120914
• [学会発表] Fusion-fission study at JAEA for heavy element synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio
  • 学会等名: VIII Tours Symposium on Nuclear Physics and Astrophysics
  • 発表場所: Lenzkirch-Saig, Germany
  • 年月日: 20120902-07
• [備考] 日本原子力研究開発機構・先端基礎研究センター
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/asr_eng/index.html
• [備考] 日本原子力研究開発機構・先端基礎研究センター・重原子核反応フロンティア研究Gr
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/chiba_gr/index_e.html
• [備考] 第１０回ASRC国際会議 "核分裂とエキゾチック原子核の崩壊 "
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/chiba_gr/workshop2/index2.html
• [備考] 第５回ＡＳＲＣ国際会議”核分裂研究の展望”
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/fission_workshop/index.html