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核破砕反応

索引 核破砕反応

核破砕反応(かくはさいはんのう、nuclear spallation reaction)とは、加速した原子核が標的原子核にあたったとき複数の破砕片に崩壊するような反応を言う。.

14 関係: 加速器加速器駆動未臨界炉原子核宇宙線による核破砕不安定核中性子過剰核光崩壊理研J-PARC放射性同位体漏洩事故RIビームRIビームファクトリー核変換核種放射性同位体

加速器

加速器(かそくき、particle accelerator)とは、荷電粒子を加速する装置の総称。原子核/素粒子の実験による基礎科学研究のほか、癌治療、新素材開発といった実用にも使われる。 前者の原子核/素粒子の加速器実験では、最大で光速近くまで粒子を加速させることができる。粒子を固定標的に当てる「フィックスドターゲット実験」と、向かい合わせに加速した粒子を正面衝突させる「コライダー実験」がある。.

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加速器駆動未臨界炉

加速器駆動未臨界炉(かそくきくどうみりんかいろ、accelerator-driven subcritical reactor、ADS)とは、加速器で未臨界状態の核燃料体系を駆動させるシステムをいう。より具体的には、加速器によって加速された陽子線をターゲットに照射して核破砕反応を起こし、それによって生成された中性子を臨界量に達しない核燃料を装荷した原子炉に照射することで核分裂反応を起こしてエネルギーを発生させる原子炉システムである。 原子炉自体は未臨界であるため、異常時には加速器を停止すれば急速に出力が低下するという利点があるが、技術的課題および同様のシステムの運転経験が無いことなど開発課題も多い。研究開発は進められているものの、2009年時点で全体として「基礎研究段階」にあるとされる。.

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原子核

原子核(げんしかく、atomic nucleus)は、単に核(かく、nucleus)ともいい、電子と共に原子を構成している。原子の中心に位置する核子の塊であり、正の電荷を帯びている。核子は、基本的には陽子と中性子から成っているが、通常の水素原子(軽水素)のみ、陽子1個だけである。陽子と中性子の個数、すなわち質量数によって原子核の種類(核種)が決まる。 原子核の質量を半経験的に説明する、ヴァイツゼッカー=ベーテの質量公式(原子核質量公式、他により改良された公式が存在する)がある。.

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宇宙線による核破砕

宇宙線による核破砕(Cosmic ray spallation)は、天然に起こる核分裂や原子核合成の形式である。宇宙線が対象に衝突することによって元素が形成される。宇宙線とは、地球外から来る高いエネルギーを持った粒子であり、自由電子からアルファ粒子まで様々なものからなる。これらが他の物質と衝突すると、核破砕反応を引き起こし、その結果、陽子や中性子等の核子が原子核から弾き出される。この過程は、大気圏外だけではなく、大気上層部でも生じる。 宇宙線による核破砕によって、リチウムやホウ素のような軽い元素が作られる。この過程は1970年代に偶然発見された。 ビッグバン原子核合成のモデルは、観測される重水素の量が宇宙の膨張速度から計算した値と一致しないほど多いことを示唆し、ビッグバン後に重水素を生成した過程について多くの関心が集まっている。 宇宙線による核破砕は、重水素を生成しうる過程として研究が行われた。結局、宇宙線による核破砕によってはそれほど多くの重水素が生成しないことが分かり、宇宙に存在する余分な重水素は、非バリオンの暗黒物質の存在を仮定することで説明が可能となった。しかし、宇宙線による核破砕の研究によって、この過程によりリチウム、ベリリウム、ホウ素等が生成されることが分かった。これらの元素は、実際に大気よりも宇宙線に多く存在する原子核である。(対して、水素やヘリウムは大気中と宇宙線で存在比は変わらない。) アルミニウムの同位体、炭素の同位体、塩素の同位体、ヨウ素の同位体、ネオンの同位体も宇宙線による核破砕で生じることが知られている。.

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不安定核

不安定核(ふあんていかく)は、陽子と中性子のどちらかが過剰なせいで、短命な核種。エキゾチック核ともいう。 原子核は陽子と中性子で構成され、軽く安定な原子核でのその比はおおよそ1対1である(質量数の大きい原子核では陽子間のクーロン力のためエネルギーを損して中性子の方が多くなる)。 中性子数が通常より多いものを中性子過剰核、陽子数が通常より多いものを陽子過剰核と呼び、今までの安定核の物理には見られなかった現象、例えば中性子ハローや中性子スキンの存在、魔法数の変化などが確認されている。 これらの原子核は主に核分裂の際の分裂破片中に含まれていることが知られていた。RIビームの手法を用いて重イオン加速器を使ってエキゾチック原子核を系統的に合成することが可能となり、その性質を詳しく調べていくことが可能となってきている。 r過程は不安定核を経由して起きる過程と考えられており、宇宙における元素合成や、星の生成に関するメカニズムなどの研究にも密接な関わりを持っている。 Category:同位体.

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中性子過剰核

中性子過剰核(ちゅうせいしかじょうかく)とは、不安定核の一形態で、同じ陽子数の安定同位体と比較して中性子を多く含んだ核種を指す。.

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光崩壊

光崩壊 (英: Photodisintegration) は非常に高エネルギーのガンマ線が原子核に作用することによって原子が崩壊する過程のこと。高エネルギーのガンマ線は光子ともよばれ、ここから光崩壊と呼ばれ、光壊変や光分解ともよばれる。原子核がガンマ線を受けることで励起状態になることが原因であり、原子核を構成する陽子や中性子を放出することで即座に崩壊する。原子核の中に侵入したガンマ線によって一粒の陽子や中性子が効果的に叩きだされる。 この過程は本質的には軽い元素が高温で融合して重い元素を生成し、エネルギーを解放する核融合とは逆の過程である。光崩壊は原子核が鉄より軽い時は吸熱性であり、原子核が鉄より重い時には放熱を行う。光崩壊は少なくとも超新星で起きるp過程を通して生成される重く陽子に富んだ元素の一部を合成する原因である。.

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理研

(りけん).

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J-PARC放射性同位体漏洩事故

J-PARC放射性同位体漏洩事故(ジェイパークほうしゃせいどういたいろうえいじこ)とは、日本標準時2013年5月23日11時55分、茨城県那珂郡東海村にある大強度陽子加速器施設J-PARCの施設の1つであるハドロン実験施設で発生した放射性同位体の漏洩事故である。装置の誤作動に起因する放射性同位体の拡散と、事故発生後の対応が誤っていた事によって、当時施設内にいた作業員や研究者102人のうち34人が被曝したほか、管理区域外にも微量の放射性同位体が漏洩した。原子力規制委員会は、本事案を暫定的に国際原子力事象評価尺度レベル1(逸脱)に相当する事象と評価した。.

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RIビーム

RIビーム(あーるあいびーむ)とは、不安定な放射性同位体である不安定核のビーム。不安定核は、粒子加速器で加速した重イオン粒子を標的原子核にぶつけて壊す核破砕反応によって作り、これを選別して使う。.

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RIビームファクトリー

RIビームファクトリー(RIBF)とは、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で、平成9年度から整備が始まった既存設備に増設し全RIビームを種類と強度において現在(計画当初)の水準を遥かに凌ぐ性能で発生させる重イオン加速器施設の計画。完成後は理研加速器施設そのものを指すことがある。.

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核変換

核変換(かくへんかん、、核種変換ともよばれる)とは、原子核が放射性崩壊や人工的な核反応によって他の種類の原子核に変わることを言う。元素変換(transmutation of elements)、原子核変換とも呼ばれる。 使用済み核燃料に含まれる半減期が極めて長い核種を、短寿命の核種に変える群分離・核変換技術により、環境負荷を低減する研究開発が進められている。.

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核種

核種(かくしゅ、、または nuclear species小田稔ほか編、『』、研究社、1998年、項目「nuclide」より。ISBN 978-4-7674-3456-8)とは、原子核の組成、すなわち核の中の陽子の数、中性子の数及び核のエネルギー準位によって規定される特定の原子の種類を言う。米国の核化学者 T. P. Kohman によって提案された。 核種は原子核の同位体やその他の性質を区別するために利用される。放射能を持つ核種を放射性核種、そうではない安定した核種を安定核種と呼ぶ。.

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放射性同位体

放射性同位体(ほうしゃせいどういたい、radioisotope、RI)とは、ある元素の同位体で、その核種の不安定性から放射線を放出して放射性崩壊を起こす能力(放射能)を持つ元素を言う。.

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