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眞田 幸尚; 阿部 智久; 佐々木 美雪; 菅野 麻里奈*; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 宮崎 信之*; 押切 圭介*; 渡部 浩司*
Journal of Nuclear Science and Technology, 10 Pages, 2023/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)主な放射性物質を除去した「処理水」にはトリチウムが含まれており、日本のステークホルダーからはどのように処理するかが議論されている。施設内の処理水の量は限界に達しており、日本政府は、2023年度(年度:年度)までに海に放流することを決定した。本研究では、福島第一原子力発電所(FDNPS)のトリチウム水放出用のシンプルで実用的なトリチウムモニターを開発した。シンプルで実用的なトリチウムモニターは、薄いプラスチックシンチレーターシートに基づくFDNPSトリチウム水放出用に開発された。開発されたデバイスは、標準的なトリチウム溶液と最小検出可能活性を計算する方法を使用して較正された。厚さ0.25mmのシンチレータ15個を0.26Lのフローセルに配置して、サンプル水を供給し、3,200mm
の有効表面積を得ることができる。完全な水でのトリチウム水の効率は0.000035cpsBq
である。単純なシールド条件下で検出可能な最小活性は7,800BqLであった(測定時間は3,600秒であった)。
渡部 浩司*; 佐藤 達彦; Yu, K. N.*; Zivkovic, M.*; Krstic, D.*; Nikezic, D.*; Kim, K. M.*; 山谷 泰賀*; 河地 有木*; 田中 浩基*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 13 Pages, 2023/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Environmental Sciences)DynamicMCは、人体ファントムが単色線源に照射されたときの3次元線量分布を簡単に計算可能なGUIソフトウェアである。従来は、米国産放射線挙動解析コードMCNPと接続して使うよう設計されていた。本研究では、DynamicMCをPHITSと接続して使うように改良し、いくつかの新機能を付加した。具体的な改良点は以下の通りである。(1)単色のみならず放射性同位元素の崩壊により生じる様々なエネルギースペクトルを持つ線源に対応可能とした、(2)臓器吸収線量を計算可能とした、(3)複数の条件に対する平均線量を計算可能とした、(4)遮蔽物の影響を考慮可能とした。本改良により、DynamicMCは放射線防護の研究や教育など様々な目的で利用可能となった。
Cs tracer鈴井 伸郎*; 柴田 卓弥; 尹 永根*; 船木 善仁*; 栗田 圭輔; 保科 宏行*; 山口 充孝*; 藤巻 秀*; 瀬古 典明*; 渡部 浩司*; et al.
Scientific Reports (Internet), 10, p.16155_1 - 16155_9, 2020/10
被引用回数：2 パーセンタイル：23.17(Multidisciplinary Sciences)Visualizing the dynamics of cesium (Cs) is desirable to understand the impact of radiocesium when accidentally ingested or inhaled by humans. The positron-emitting nuclide Cs was produced using the I (
, 4n) Cs reaction, which was induced by irradiation of sodium iodide with a 
He
beam from a cyclotron. We excluded sodium ions by using a material that specifically adsorbs Cs as a purification column and successfully eluted Cs by flowing a solution of ammonium sulfate into the column. We injected the purified Cs tracer solution into living rats and the dynamics of Cs were visualized using positron emission tomography; the distributional images showed the same tendency as the results of previous studies using disruptive methods. Thus, this method is useful for the non-invasive investigation of radiocesium in a living animal.
Tsai, P.-E.; 岩元 洋介; 萩原 雅之*; 佐藤 達彦; 小川 達彦; 佐藤 大樹; 安部 晋一郎; 伊藤 正俊*; 渡部 浩司*
Proceedings of 2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2017) (Internet), 3 Pages, 2018/11
一次はじき出し原子(PKA)のエネルギースペクトルは、モンテカロル放射線輸送コードを用いた加速器施設設計の放射線損傷評価において重要である。しかし、計算コードに組み込まれている物理モデルは、PKAスペクトル について実験値の不足から十分に検証されていない。これまで、従来の固体検出器を用いた原子核物理実験の測定体系において、劣った質量分解能や核子あたり数MeV以上と高い測定下限エネルギーのため、実験値は限られていた。そこで本研究では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、PKAスペクトルを測定するための2つの時間検出器と1つのdE-Eガス検出器からなる新しい測定体系を設計した。その結果、本測定体系は、質量数20から30のPKAにおいて、核子当たり0.3MeV以上のエネルギーを持つPKA同位体を区別できる。一方で、質量数20以下のPKAにおいては、PKAの質量数を識別できる下限エネルギーは核子当たり0.1MeV以下に減少する。今後、原子力機構のタンデム施設、及び東北大学のサイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにおいて、設計した測定体系の動作テストを行う予定である。
尹 永根; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 112, 2016/02
Large areas of agricultural fields were contaminated with radiocesium (
Cs and 
Cs) in Japan by the accident of The Tokyo Electric Power Company Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011. Many agricultural studies, such as fertilizer management and plant breeding, are undertaken for reducing radiocesium uptake in crops or enhancing of uptake and transportation via phytoremediation. These studies examine the control of radiocesium transport into/within plant bodies from the viewpoint of plant physiology. Radiotracer imaging is one of the few methods that enable the observation of the movement of substances in a living plant, like a video camera, without sampling of the plant tissues. In this study, we performed the imaging of Cs uptake and transport from root to aerial part by using a new gamma camera in intact soybean plants because contamination of soybean by radiocesium has currently become a major problem in agriculture in Fukushima.
Cs movement in a plant body河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 94, 2016/02
We developed an original gamma camera system to image radiocesium in a plant. The gamma camera was designed for high-energy gamma photons from Cs radiocesium (662 keV). We performed tests to evaluate the position resolution and quantitative linearity of the gamma camera. The best spatial resolution of this gamma camera was determined to be 19.1 mm in full width at half maximum at the center of the field-of-view. And a result shows a quantitative linearity of the image data with a correlation of 
= 0.9985 between the source activity and the count rate. We conclude the gamma camera system has sufficiently high capability to obtain quantitative and dynamic images of Cs movement in intact plants.
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
Journal of Environmental Radioactivity, 151(Part 2), p.461 - 467, 2016/01
被引用回数：14 パーセンタイル：41.00(Environmental Sciences)We developed a new gamma camera specifically for plant nutritional research and successfully performed live imaging of the uptake and partitioning of Cs in intact plants. The gamma camera was specially designed for high-energy 
photons from Cs (662 keV). To obtain reliable images, a pinhole collimator made of tungsten heavy alloy was used to reduce penetration and scattering of photons. The array block of the GAGG scintillator was coupled to a high-quantum efficiency position sensitive photomultiplier tube to obtain accurate images. The completed gamma camera had a sensitivity of 0.83 count s MBq for Cs, and a spatial resolution of 23.5 mm. We used this gamma camera to study soybean plants that were hydroponically grown and fed with 2.0 MBq of Cs for 6 days to visualize and investigate the transport dynamics in aerial plant parts. Cs gradually appeared in the shoot several hours after feeding, and then accumulated preferentially and intensively in growing pods and seeds; very little accumulation was observed in mature leaves. Our results also suggested that this gamma-camera method may serve as a practical analyzing tool for breeding crops and improving cultivation techniques resulting in low accumulation of radiocesium into the consumable parts of plants.
山本 誠一*; 渡部 浩司*; 河地 有木; 藤巻 秀; 加藤 克彦*; 畑澤 順*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 743, p.124 - 129, 2014/04
被引用回数：10 パーセンタイル：60.52(Instruments & Instrumentation)Using Ce-doped GSO of different Ce concentrations, three-layer depth-of-interaction (DOI) block detectors were developed to reduce the parallax error at the edges of a pinhole gamma camera for high-energy photons. GSOs with Ce concentrations of 1.5 mol%, 0.5 mol% crystal, 0.4 mol% were selected for the DOI detectors. These three types of GSOs were optically coupled in the depth direction, arranged in a 22 
22 matrix and coupled to a flat panel photomultiplier tube. With these combinations of GSOs, all spots corresponding to GSO cells were clearly resolved in the position histogram. Pulse shape spectra showed three peaks for these three decay times of GSOs. The block detector was contained in a tungsten shield, and a pinhole collimator was mounted. With pulse shape discrimination, we separated the point source images of the Cs-137 for each DOI layer. The point source image of the lower layer was detected at the most central part of the field-of-view (FOV), and the distribution was the smallest. The point source image of the higher layer was detected at the most peripheral part of the FOV, and the distribution was widest. With this information, the spatial resolution of the pinhole gamma camera can be improved. We conclude that DOI detection is effective for pinhole gamma cameras for high energy photons.
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 100, 2014/03
Because of the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant of the Tokyo Electric Power Company, Inc., an extensive area of agricultural fields was contaminated with radioactive materials. Cs-137 is the most of soil contaminant, which was reported to have a 16 - 18 years half-life in agricultural fields affected by physical decay and soil erosion. Therefore, further research is required on the behavior of radiocesium and its transfer from contaminated soil to agricultural products. In this study, we have developed a gamma camera for ray imaging of Cs-137 emitting at 662 keV. A pinhole collimator was fabricated with heavy metal of tungsten to avoid the penetration and scattering of rays, since high-energy incident ray originates from Cs-137 tracer inside a test plant. A gadolinium oxyorthosilicate (GSO) scintillator and a flat panel position sensitive photomultiplier tube were adapted to the gamma camera to obtain adequate high sensitivity. Giant knotweed, which has potential as a cleanup plant with high uptake capacity for cesium, was grown in hydroponic solutions. After exposed to approximately 400 kBq of Cs-137, images were taken for 15 h. Sequential images reveal the changing distribution of cesium into the plant from the hydroponic solutions via the root system. We have indicated real-time visualization of uptake of radiocesium within an intact plant in the first time successfully.
尹 永根; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 山口 充孝; 田野井 慶太朗*; 石井 里美; 中西 友子*; 茅野 充男*; 中村 進一*; 渡部 浩司*; et al.
放射線と産業, (133), p.45 - 48, 2012/12
東京電力福島第一原子力発電所事故から飛散した放射性セシウム(Cs-134, Cs-137)による農地の汚染が深刻な問題となっている。生産者, 消費者双方からの極めて強い関心に伴い、土壌や肥料, 農産物などの放射性セシウムの計測や、農作物における放射性セシウムの追跡と、その動態解明といった研究の取り組みが必要である。そこで本稿では、(1)タリウムヨウ化ナトリウムシンチレーションスペクトロメーター(NaI(Tl) spectrometer)を利用した試料中のCs-134及びCs-137の弁別と定量分析の手法の開発や、(2)Cs-137のイメージングが可能なガンマカメラの開発について、われわれが取り組んできた研究やその成果の内容を紹介する。
河地 有木; 菊地 郁*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 藤巻 秀; 石岡 典子; 渡部 浩司*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 58(2), p.395 - 399, 2011/04
被引用回数：17 パーセンタイル：77.20(Engineering, Electrical & Electronic)Carbon kinetics into the fruit is an agricultural issue on the growth and development of the sink organs to be harvested. Particularly, photoassimilate translocation and distribution are important topics for understanding the mechanism. In the present work, carbon-11 (
C) labeled photoassimilate translocation into fruits of tomato has been imaged using carbon-11-labeled carbon dioxide and the positron emission tomography (PET). Dynamic PET data of gradual increasing of C activity and its distribution is acquired quantitatively in intact plant body. This indicates that the three dimensional photoassimilate translocation into the fruits is imaged successfully and carbon kinetics is analyzable to understand the plant physiology and nutrition.
CO
and positron emission tomography河地 有木; 菊地 郁*; 渡部 浩司*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 石岡 典子; 藤巻 秀
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 101, 2009/12
Photoassimilate translocation and distribution are important topics for understanding the mechanism of the growth and development of the organ to be harvested. Carbon-11 (C) labeled photoassimilate translocation into fruits of tomato has been imaged using carbon-11-labeled carbon dioxide and the positron emission tomography (PET). Dynamic PET data of gradual increasing of C activity and its distribution is acquired quantitatively in intact plant body. This indicates that the three dimensional photoassimilate translocation into the fruits is imaged successfully and carbon kinetics is analyzed to understand the plant physiology and nutrition.
河地 有木; 菊地 郁*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 藤巻 秀; 石岡 典子; 渡部 浩司*
Proceedings of 1st International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2009) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2009/06
Carbon-11-labeled carbon dioxide (CO) has a potential candidate for imaging photosynthesis and photosynthate translocation and estimating the physiological parameters in a sink-source relation ship. In order to validate the present technique, we performed positron emission tomography (PET) studies on a plant with a fruit, a "sink organ". As a result, we have successfully obtained serial 3D images of the carbon translocation to a fruit and analyzed the velocities of the carbon dynamics in the phloem. This experimental method will be useful in not only investigating plant physiology, such as the mechanism of fruit growth, but also in solving certain environmental and food problems.
カメラを駆使した農地汚染問題への取り組み尹 永根; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 山口 充孝; 田野井 慶太朗*; 中西 友子*; 茅野 充男*; 中村 進一*; 渡部 浩司*; et al.
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故から飛散した放射性セシウムにより、広い範囲に及ぶ地域が汚染された。その後、放射性セシウムの定量分析の需要が急激に増加し、4月から食品に対する新基準値の適用に伴い、その分析の負担はさらに増えると予測される。このような状況に対応するには、安価な計測機器を用いた平易な定量分析の方法を開発し、あらゆる現場へ広く普及させる必要がある。それに加え、Cs-137は水田土壌中で物理的減衰と降雨による溶脱を合わせて、半減するまで17年かかると推定した報告があり、長期化する汚染問題の解決に直結した「安全な農作物の作出」や「ファイトレメディエーション」といった、セシウムの動態を人為的に制御しようとする研究がこれから加速すると予想される。そのためには、放射性セシウムの動態を非破壊的かつ連続的に捉える計測技術が必要不可欠である。そこで本研究では、(1)NaI(Tl) spectrometerでは困難だった、試料中のCs-134及びCs-137の弁別と定量解析の手法の開発を行うと同時に、(2)Cs-137のイメージングが可能なカメラの開発に着手した。
カメラを用いた植物中放射性セシウムイメージングの試み河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
no journal, ,
土壌と植物中のセシウム分布を非侵襲的に可視化し、土壌-植物系における放射性セシウムの動態解析や応用技術開発といった研究基盤の構築を目的としたRIイメージング技術の開発を行った。放射性セシウム(Cs-137: 662keV)を対象としたイメージング装置にはカメラを選択した。広く普及している医療用のガンマカメラは100keV前後の線を可視化するものが主流であるため、本研究ではコリメータ中の透過や散乱を極力抑えられるタングステン製ピンホール型コリメータを製作した。また、十分な感度を確保するため、高エネルギー線を高感度で検出できる15mm厚のシンチレータとフラットパネル位置弁別型光電子増倍管を用いた。評価試験として、セシウム高吸収候補植物であるオオイタドリの水耕液にCs-137溶液を投与後、15時間の撮像を実施した。この結果、根系を含む水耕液中のセシウムが経時的に吸収されて行く連続画像が得られ、本手法を用いることで植物中Cs-137の吸収・移行動態を非侵襲的に可視化できることが示された。今後の放射性物質による汚染に対応する研究への貢献が大いに期待できる。
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
no journal, ,
The uptake of radiocesium in plants from contaminated soil is a pressing issue, and a variety of agricultural research focusing on plant nutrition, including fertilizer management and plant breeding, has considered effective methods for both reducing uptake in crops and enhancing uptake in phytoremediation with plants. To investigate the uptake dynamics and behavior of radiocesium in plant, we employed a modified gamma camera previously used in biological and medical imaging experiments for imaging 662-keV photons from a Cs-137 source. The camera is composed of 22 22 gadolinium oxyorthosilicate (GSO) scintillators (15 mm thick) and a flat-panel position sensitive photomultiplier tube to obtain an adequately high sensitivity. A tungsten pinhole collimator was fabricated and mounted on the camera to prevent the penetration and scattering of the high-energy rays inside the collimator. Soybean plants, grown in hydroponic solutions and injected to approximately 2 MBq of Cs-137 were imaged after 21 h to investigate and visualize the uptake dynamics into the intact shoot system in real-time.
photon imaging河地 有木; 藤巻 秀; 渡部 浩司*; 山本 誠一*
no journal, ,
We have developed a gamma camera that employs a newly developed single-crystal scintillator, Ce-doped Gd
AlGaO
(Ce:GAGG), which has no natural radioactivity, a relatively high density, and a large light output, as well as being nonhygroscopic. A 44 44 matrix of the Ce:GAGG pixels, 0.85 mm 0.85 mm 10 mm in size, was coupled to a high quantum efficiency position sensitive photomultiplier tube (HQE-PSPMT), and performance measurements indicate that almost all of the Ce:GAGG pixels were separated in the two-dimensional position histograms of Cs (662 keV) photons with an average peak-to-valley (P/V) ratio of 2. An energy resolution of 12.5
0.62% relative to the 662-keV photons was achieved. The camera was constructed by encasing the GAGG detector in a 20-mm-thick tungsten container with a pinhole collimator mounted on the front and setting the device on a positioning stand for both horizontal and vertical movement. Using the camera, we successfully imaged photons emitted from Cs (600 and 800 keV) and Cs (662 keV) solutions. Image data obtained at a distance of 300 mm from a Cs point source indicated that the position resolution was 13 mm, and the sensitivity obtained with a 1-mm-diameter collimator was 20 cpm/300 kBq.
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
no journal, ,
We developed a gamma camera specifically for use in plant nutrition research. The collimator of the gamma camera was designed for imaging high-energy photons from Cs. However, the prototype pinhole collimator causes small artifacts in the acquired images; moreover, the imaging time is quite long with the use of this collimator. To improve the image quality and to increase the sensitivity of the gamma camera, we designed new collimators made of tungsten, which has one of the highest attenuation coefficients for imaging 662 keV photons. These collimators are manufactured using wire-cut electrical discharge machining. One collimator is similar to a collimator that undergoes edge treatment, and the other has a smaller acceptance angle (13
) than the collimator currently in use. We will use the latter collimator to make a clustered multi-pinhole collimator. Experiments for evaluating the collimators installed in the gamma camera were performed with point sources of Cs. The images obtained indicated an improvement in the FWHM to 7.5% with the new single-hole collimator; a slight cancelation of image artifacts was also observed. The latter pinhole collimator maintains the image quality and sensitivity despite the smaller acceptance angle.
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
no journal, ,
植物体内のセシウム動態を非侵襲的にイメージングする技術の中核となる、ガンマカメラを開発した。このガンマカメラは、662keVの高エネルギー線の飛来方向を同定するピンホールコリメータ, 遮蔽体, シンチレータアレイと位置弁別型の放射線検出器部分、計数回路からなる。取得画像のノイズを低減するため、穴を形成する角度をより狭めたピンホールコリメータを製作した。また、バックグランドノイズを低減するため、20mm以上の厚さを持つタングステン高比重合金で製作した遮蔽体を用いて、検出器全体を覆った。さらに、画像の高分解能化を目的とし、細分化したシンチレータアレイを採用した。シンチレータは高エネルギー線に対して効率の優れたGAGGを用いている。これに、浜松ホトニクス製H10966シリーズマルチアノード光電子増倍管アッセンブリを組み合わせ、検出器部分を構築した。Cs-137点線源を用いて性能評価試験を実施した結果、植物RIイメージング実験を行うのに十分な視野、感度を持ち、測定対象となる300mm先の植物の茎や葉を識別できる空間分解能を持つことがわかった。試作したピンホール型ガンマカメラの実証実験としてCs-137溶液を実際に植物に投与し撮像する実験を行った。その結果、ダイズの子実に流入するCs-137の動態が可視化され、開発したピンホール型ガンマカメラの有用性が示された。
河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀
no journal, ,
原子力発電所事故後の放射性セシウムによる作物への汚染を植物栄養学的な視点で研究するため、Cs-137が放出する高エネルギー線に対応できるタングステン製ピンホールコリメータを備えたガンマカメラの開発を行った。この開発過程で明らかになった課題は、高エネルギー線に対応するためのピンホールコリメータは孔径が小さいため、感度が低く、時間分解能に限界がある点であった。これを解決するためには、同じ孔径を持つピンホールコリメータを束ねる手法が有効であると考えられた。そこで、硬度の高いタングステン合金を精度よく掘削できる、ワイヤ放電加工技術でピンホールコリメータを製作した。Cs-137点線源を撮像する評価試験を行った結果、新しいピンホールコリメータで画質の改善が見られた。さらにピンホールコリメータを束ねる手法を採用した際にも、画質が劣化することなく感度を高められることが示された。
