Study of neutron-rich actinide isotopes toward elucidation of the r-process termination

研究富中子锕系元素同位素以阐明 r 过程终止

• 批准号: 20H00169
• 负责人: 渡邉 裕
• 金额: $ 28.62万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00169/
• 关键词: 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

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。

在这项研究中，在 KEK 同位素分离系统 (KISS) 中，通过使用铀束和铀靶的多核子转移反应生成富中子锕系元素同位素，收集在气室中，并使用激光共振电离和分离技术收集单核素。分离后的偶极电磁体，目的是进行精确的质量测量和光谱实验。今年，我们测试了大型气体电池，制造了铀靶，并对富中子锕系同位素进行了激光共振电离和质量测量。我们将去年制造的大型气体电池安装在KISS真空室中，通入氩气，测量压力对气体流量的依赖性，并达到预定的压力。当使用激光共振电离法将从气室内部的铂丝蒸发的铂原子电离并使用偶极电磁铁进行质谱分析时，检测到大量的杂质离子，并且无法确认铂原子的激光共振电离。当用安装在气室上的烘烤加热器进行烘烤后进行类似的测试时，杂质离子显着减少，并且可以检测到通过激光共振而电离的铂离子。去年，使用从高能加速器研究组织转移到RIKEN的铀箔制造了旋转铀靶。通过将铀箔夹在不锈钢板之间并用轧机轧制，我们成功地生产出了两块指定厚度的天然铀靶材。通过在RIKEN仁科加速器科学研究中心用环形回旋加速器加速的铀束照射铂靶，并使用传统的氩气池提取通过多核子转移反应产生的富中子锕系元素同位素，进行激光共振电离和质量测量。首次鉴定了241U同位素，首次测量了241U和242U的质量。此外，241Np和242Np质量的测量精度也得到了提高。

项目成果

ヨーク大学(英国)

约克大学（英国）

Discovery of New Isotope U241 and Systematic High-Precision Atomic Mass Measurements of Neutron-Rich Pa-Pu Nuclei Produced via Multinucleon Transfer Reactions

新同位素 U241 的发现以及多核子转移反应产生的富中子 Pa-Pu 核的系统高精度原子质量测量

• DOI: 10.1103/physrevlett.130.132502
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Niwase T.;Watanabe Y.?X.;Hirayama Y.;Mukai M.;Schury P.;Andreyev A.N.;Hashimoto T.;Iimura S.;Ishiyama H.;Ito Y.;Jeong S.C.;Kaji D.;Kimura S.;Miyatake H.;Morimoto K.;Moon J.-Y.;Oyaizu M.;Rosenbusch M.;Taniguchi A.;Wada M.
• 通讯作者: Wada M.

基礎科学院(韓国)

基础科学院（韩国）

精密質量測定による新同位体241Uの発見

通过精确质量测量发现新同位素 241U

• 发表时间: 2022
• 作者: 庭瀬暁隆;渡辺裕;平山賀一;向井もも;P. Schury;A. N. Andreyev;飯村俊;石山博恒;鄭淳讃;宮武宇也;M. Rosenbusch;谷口秋洋;和田道治
• 通讯作者: 和田道治