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水銀中生成トリチウム及びヨウ素の気相への移行挙動に関する研究

Research on release of tritium and iodine formed in mercury to gas-phase

横山 須美; 真辺 健太郎

Yokoyama, Sumi; Manabe, Kentaro

J-PARCの物質・生命科学実験施設では、核破砕中性子源として、水銀ターゲットが使用される。水銀ターゲット中には、高エネルギー陽子と水銀との核破砕反応により、気相に放出されやすい放射性核種であるトリチウムやヨウ素が生成される。これらが施設内空気中に漏えいした場合、内部被ばくが発生する。しかし、被ばく線量評価に必要となるこれらの化学形や水銀から気相への移行挙動等、十分な知見が得られていない。そこで、本研究では、水銀ターゲット中で生成されるトリチウムとヨウ素に着目し、実験的にこれらの化学形及び気相移行挙動を明らかにし、内部被ばく防護の観点から考察を行った。この結果、トリチウムの場合、水銀中ではトリチウムガスとトリチウム水の両方の化学形が生成されるが、予想される水銀ターゲット容器内の気相条件下では、水として存在し、そのほとんどが水銀から気相へ移行すること、一方、ヨウ素は、ヨウ化水銀として存在し、気相へはほとんど移行しないことが明らかとなった。

At Material and Life Science facility of J-PARC, a mercury target as spallation neutron source is used. In the mercury target, airborne radionuclides such as tritium and iodine are formed by spallation reaction with high energy and intensity proton beam. There is possibility that the airborne radionuclides leaked from the target vessel to the air of the facilities may cause internal exposure. However, there is insufficient information about these chemical forms and behavior in mercury to estimate internal doses. We clarified chemical forms and release rates of tritium and iodine from mercury by experiments and discussed from the viewpoint of internal radiation protection. In this study, we found that most tritium formed in mercury is released to the gas-phase as HTO, while iodine is not released under the condition of gas phase in the mercury target.

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