3. 平成 27 年度の実施内容及び成果 10
3.3 核分裂片独立収率計算手法の開発
3.3.4 まとめ
本事業では、原子炉内で起こる原子核の崩壊過程を把握するために、原子炉内で実現される低 温領域において予言力を持つ理論模型を構築し、実験データとの比較を重ねながら予測精度向上 を図ることを目標の一つとしていた。そこで原子炉動特性を評価するために不可欠な同位体収率 を与えるための拡張（平成24年度）や核分裂時の複合核の形状をより現実的に記述するための 改良（平成25年度）、低温での運動で重要となるポテンシャルと矛盾しない輸送係数の導入（平 成26年度）を行うことによって理論模型の高精度化を実現してきた。その成果は本節で示した 多数の計算例からも見て取れる。本事業で開発された核分裂片独立収率計算手法は低励起状態か ら高励起状態での独立収率の実験値を様々な核種において精度良く再現する。また計算過程に調 整パラメータが入らない、純粋な物理描像に基づく理論模型であるため、実験値のない核種に対 しても十分な予言力を保っている。高燃焼度原子炉動特性の評価への応用という面では同位体収 率の更なる精度向上が望まれる部分もあるが、原子力の基礎となる低温での核分裂現象を少ない 基本的な変数で説明できる理論模型が構築できた。
参考文献
[1] J. Maruhn and W. Greiner, Z. Phys.251, 431 (1972).
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-233,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-233,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-233,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-233,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-233,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-233,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-233,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-233,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-233,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-233,Ex=10MeV
図 3.3.4-1: 中性子入射で形成される複合核233Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-234,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-234,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-234,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-234,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-234,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-234,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-234,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-234,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-234,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-234,Ex=10MeV
図 3.3.4-2: 中性子入射で形成される複合核234Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-235,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-235,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-235,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-235,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-235,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-235,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-235,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-235,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-235,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-235,Ex=10MeV
図 3.3.4-3: 中性子入射で形成される複合核235Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-236,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-236,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-236,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-236,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-236,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-236,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-236,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-236,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-236,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-236,Ex=10MeV
図 3.3.4-4: 中性子入射で形成される複合核236Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-237,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-237,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-237,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-237,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-237,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-237,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-237,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-237,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-237,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-237,Ex=10MeV
図 3.3.4-5: 中性子入射で形成される複合核237Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-238,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-238,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-238,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-238,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-238,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-238,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-238,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-238,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-238,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-238,Ex=10MeV
図 3.3.4-6: 中性子入射で形成される複合核238Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-239,Ex=30MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-239,Ex=25MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-239,Ex=20MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-239,Ex=15MeV
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
60 80 100 120 140 160 180
Fragment yield(a.u.)
Fragment Mass number U-239,Ex=10MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-239,Ex=30MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-239,Ex=25MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-239,Ex=20MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-239,Ex=15MeV
0 50 100 150 200
100 110 120 130 140 150 160 170
TKE(MeV)
Fragment Mass number U-239,Ex=10MeV
図 3.3.4-7: 中性子入射で形成される複合核239Uの核分裂時の分裂片の質量分布（左側の５つの
パネル）と全運動エネルギー分布（右側の５つのパネル）。
120 125 130 135 140 145 10−7
10−6 10−5 10−4 10−3 10−2 10−1
A
FPY(A)
JENDL/FPY-2011 JEFF-3.1.1 ENDF/B-VII GEF Present cal.
Z= 52
図3.3.4-8: 陽子数Z=52を持つ分裂片の分布。誤差棒付きの赤い点がランジュバン模型による計算
結果。他の参照値はいずれも代表的な核データライブラリの値で、各々、黒丸印が JENDL/FPY-2011、青い四角印がJEFF-3.1.1、紫色の三角印がENDF/B-VIIに対応している。緑色の逆三角 は様々なパラメータを用いて精密に調整された現象論的な模型GEFの予測値である。
図3.3.4-9: 軽及び重核分裂片の平均質量の複合核の質量に対する遷移。三角印はランジュバン模 型による計算であり、青色と赤色のバツ印はJENDL/FPY-2011に格納されたデータである。青 色の実線は複合核の質量数A=250までの重い核の平均を示し、緑色の実線はA=250までの軽い 核の最適合値を示す。
[2] Y. Aritomo and S. Chiba, “Fission process of low excited nuclei with Langevin approach”, Phys. Rev. C88, 044614-1-7 (Oct. 2013).
[3] F. A. Ivaniuk, S. Chiba, Y. Aritomo “The Transport Coefficient of Collective Mo-tion within the Two-Center Shell Model Shape ParametrizaMo-tion”, J. Nucl. Sci. Tech., DOI:10.1080/00223131.2015.1070111.
[4] Y. Aritomo, S. Chiba and K. Nishio “Independent fission yields studied based on Langevin equation” Progress in Nuclear Energy, 85 (2015) 568-572.
3.4 核データ及び原子炉動特性の評価