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, He
, C
and Ne
ions岩松 和宏; 山下 真一*; 田口 光正; 木村 敦; 倉島 俊; 勝村 庸介
no journal, ,
高LET放射線であるイオンビームは低LET放射線である
線や電子線などとは異なる照射効果を引き起こす。その照射効果はイオンビームの飛跡にそった高密度かつ不均一な活性種分布に由来する。イオンビームの照射効果の解明を目的に、低LET放射線での蓄積から放射線分解の挙動がよくわかっている水を媒体として研究を行った。水分解生成物のうち生成量も多く強力な酸化剤である水酸化(OH)ラジカルに着目し、そのプローブとしてBr
イオンを用い時間分解光吸収測定実験を行った。イオン種としては19.2MeV/uのH、11.4MeV/uのHe、15.8MeV/uのC、12.8MeV/uのNeを用いた。OHラジカルとBrとの反応で過渡的に生成するBr
の光吸収が375nm(
[Br]=9000M
cm)の波長で観測され、照射直後から2分子反応により減少した。吸光度から生成収率(個/100eV)を求めたところ、照射直後の収率は、原子番号の増加とともに1.8から0.6まで減少した。原子番号が大きくなるにつれ、トラック内のラジカル初期密度が増加し、ラジカル同士が反応し、その結果Brと反応したOHラジカルが減少したためと考えられる。Brの減少速度は原子番号の増加とともに早くなった。これは、二分子反応で消滅するBrの濃度が、LETすなわち原子番号の増加に伴い増加したことが原因と考えられる。現在、トラック構造モデルに基づいた3次元化学反応解析を進めている。
-ray irradiation熊谷 友多
no journal, ,
ゼオライト-水混合系での2-クロロフェノール(2-ClPh)の放射線分解について研究した。本研究ではモルデナイト型ハイシリカゼオライト(MOR)を用いた。MORは2-ClPhを吸着することに注目し、ゼオライト-水系の放射線分解に対する吸着と界面での反応の影響を調べた。その結果、線照射によりMORに吸着した2-ClPhが分解することが分かった。吸着した2-ClPhの分解は水溶液中での分解と同種の生成物を生じた。また、吸着した2-ClPhの分解効率は水溶液中と同程度であった。しかし、2-ClPhの脱塩素化で生じる塩化物イオンの濃度はMORの添加により増加した。これは、塩化物イオンはMORにほとんど吸着しないため、吸着した2-ClPhの分解で生じた塩化物イオンが水溶液に溶出したためと考えられる。これらの結果は、吸着と界面での反応がゼオライト-水混合系の放射線分解において重要な役割を持つことを示すものである。
甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏*; 渡辺 立子
no journal, ,
放射線によるDNA損傷において、電子の衝突電離により発生した2次電子が損傷の高密度化に重要な役割を果たすと考えられているが、2次電子が減速し熱化するまでの過程や活性種が生成される空間分布は未だ解明されていない。その原因の一つとして、電子の減速過程で重要な液体水の回転励起・フォノン断面積の不備が挙げられる。本研究では、それらの断面積を理論的に求め、その他の電子分子衝突過程の断面積も含め、液体水の電子衝突断面積データベースを作成した。これらの断面積データを利用し、水中に照射した電子の減速過程について調べたところ、熱化距離については実験値とよく一致するが、本研究により得られた熱化時間は数100fsとなり、従来予測より1桁程度長くなることが分かった。数100fsの時間スケールはH
O
が生成される様な化学反応の時間スケールに相当するため、従来予測に反し、水中で電子の熱平衡化が完了する以前に化学反応が誘発され始める可能性がある。本研究の成果から、電子の熱化過程は化学反応過程に深く関与する可能性が示唆され、これらの知見は放射線によるDNA損傷の推定や水溶液中の放射線作用初期過程の基礎となる重要な情報である。
端 邦樹; 松山 太一*; 山下 真一*; 室屋 裕佐*; 勝村 庸介*; 塚田 隆
no journal, ,
海水ラジオリシス計算の精度向上のため、ラジオリシス計算において必要となるプライマリ収量の取得を進めている。NaCl水溶液の放射線分解初期過程を既往の反応速度定数等のパラメータを用いたモデル計算によって予測し、この結果をパルスラジオリシス法によるマイクロ秒オーダーの放射線分解挙動の測定結果と比較した。計算結果は実験結果を過小評価しており、既往のパラメータを用いた計算ではプライマリ収量の評価を正確に行えないことが示された。計算結果に大きな影響を及ぼす反応速度定数を感度解析によって抽出し、今後それらの反応速度定数の再評価を行うことを計画している。
平出 哲也
no journal, ,
ポジトロニウム(陽電子と電子の結合状態)は物質中で負の仕事関数を持つため、液体中ではサブナノサイズのバブルを形成する。バブルが形成される際に、その大きさが安定するまでに、バブルの大きさの変化が起こり、振動すると考えられる。陽電子消滅は消滅線によって検出できるが、その時間分解能は100-200ピコ秒程度であり、この時間分解能では、液体中のバブル形成過程は速過ぎるため計測された例はない。室温イオン液体中における陽電子消滅過程では不思議な現象が多く見られてきたが、最近、これらが、バブル形成に時間を要するためであることが明らかとなってきた。そこで、バブル形成時の振動などが計測できる可能性があり、実際に、バブルサイズに依存する、三重項ポジトロニウムの消滅率の振動として捕らえることに成功した。この振動の周期や減衰は、サブナノスケールにおける動的粘弾性を示しており、新しい、室温イオン液体をはじめとする液体の動的特性評価法となりえることを示している。今回、新たに、振動が温度依存することを示すことで、動的特性を示していることを確認した。
廣木 章博; 山下 真一*; 木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正
no journal, ,
電子線照射により作製したヒドロキシプロピルセルロースゲル母材に、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロリドから成る放射線検出液を含浸し、ポリマーゲル線量計を作製した。作製したゲル線量計に150MeV/uヘリウム線,290MeV/u炭素線,500MeV/u鉄線を照射した結果、ゲル線量計の吸光度は10Gyまでの線量増加に伴い増加した。0.1-6.8Gy/minの線量率範囲で、トータル5Gy照射したサンプルを比較すると、吸光度は線量率が高いほど低くなることが分かった。また、ヘリウム線, 炭素線, 鉄線の順に吸光度は低下し、線エネルギー付与(LET)依存性を示すことが分かった。これは、高LETほど飛跡でのラジカル再結合・不均化の停止反応が起こり、ポリマー生成量が減少したためと考えられる。
木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正
no journal, ,
天然多糖類は資源循環型材料であるものの、加工性が低く放射線分解型であるため、新たな用途開発が困難であった。本研究では、新規機能性溶媒であるイオン液体Diethylmethyl-2-(methoxyethyl)ammonium formateを用いて天然多糖類の一種であるセルロースを溶液化し、17%含水条件で放射線を照射することで、環境にやさしい新規セルロースゲルの開発に成功した。今回は、セルロースゲルの生成に起因する放射線誘起活性種を明らかにするため、イオン液体に電子捕捉剤であるクロロフェノールおよび水酸化(OH)ラジカル捕捉剤であるフェノールを添加して線照射を行った。その結果、17%の水を含むイオン液体中ではOHラジカルおよび溶媒和電子の生成が確認され、それぞれの放射線化学収率が9.0
10
mol/L/Gyおよび4.010mol/L/Gyであった。2種類の放射線誘起活性種のうち、溶媒和電子は空気飽和条件において酸素に捕捉されるため、セルロースの橋かけ反応に寄与しないことが考えられる。以上より、セルロースゲルの橋かけ反応にOHラジカルが関与していることを明らかにした。
Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成
no journal, ,
電気透析法を利用した水処理では、高分子電解質膜と電力を利用してイオン性物質を分離するプロセスが重要である。陽極及び陰極の間に、陰イオンのみを透過させるアニオン交換膜と陽イオンのみを透過させるカチオン交換膜を交互に配列させ、原水を流すことでイオン性物質が除去される。電気透析の最も重要な構成部材であるアニオン交換膜およびカチオン交換膜は、主として化学的な方法で合成されているが、特性などはほとんど明らかにされておらず、十分に実用的なものが得られているとは言い難い。そこで、本研究では、市販の高分子膜を基材として、放射線グラフト重合によるアニオン交換膜およびカチオン交換膜を合成し、電気透析用高分子電解質膜として必要な性能を評価した。更に、硝酸セシウム水溶液を模擬溶液として、セシウムイオン分離性能を評価することで、水溶液中のセシウムイオンの除去速度および除去効率に及ぼす高分子電解質膜のイオン交換容量への影響を明らかにした。
瀬口 忠男*; 田村 清俊*; 工藤 久明*; 島田 明彦; 杉本 雅樹
no journal, ,
原子力発電所のケーブル絶縁材として用いられているエチレンプロピレンゴムと架橋ポリエチレンについて厚さ1-2mmのシート状試料を用いて、絶縁材に含まれている酸化防止剤が、熱、あるいは放射線劣化に及ぼす影響、並びに熱・放射線複合劣化における順序効果について調べた。熱劣化については、絶縁材に酸化防止剤が限度濃度(0.04%程度)以上含まれる場合は、劣化時間に比例して酸化が進行するが、酸化防止剤が限度濃度以下になると劣化が急激に進行する。一方、放射線劣化は線量に比例して進行するが、酸化防止剤は放射線劣化にはあまり影響を及ぼさない。熱と放射線の複合劣化では、酸化の度合いは劣化の順序により異なる。逐次法(熱劣化後に放射線劣化させる方法)に比べて逆逐次法(放射線劣化後に熱劣化させる方法)の方が、劣化が著しい。これは、放射線劣化により酸化防止剤が分解されることによりその後の熱劣化において劣化が急激に進行するためである。熱と放射線を同時に与える方法では、これらの2つの劣化の中間の挙動を示した。
泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
In a unit chromatin architecture of eukaryotic cells, DNA wraps around histone proteins. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. Kinds of modifications and the functions of modified histones are widely studied, but the conformation of modified histone has not been studied well. In this work, we investigated the secondary structural change of histone H2A/H2B induced by X-ray irradiation to living cells, measuring circular dichroism (CD) spectra. The CD spectra show that 
-helix structure relatively increased in the X-irradiated cells. The secondary structural change would be induced by chemical modifications of histone H2A/H2B. This structural change may also play important roles in DNA repair processes.
藤井 健太郎; 泉 雄大; 成田 あゆみ; 横谷 明徳; Herv
du Penhoat, M.-A.*; Ghose, K.*; Vuilleumier, R.*; Gaigeot, M.-P.*; Politis, M.-F.*
no journal, ,
内殻イオン化によって誘発されるDNA主鎖切断の生成に関わる、吸着水分子の役割を明らかにするために、DNA主鎖の一部であるデオキシリボース(DR)に水分子を吸着させて、酸素の内殻電子をイオン化することのできる放射光軟X線(560eV)を照射した。照射中に試料から脱離するイオンの質量スペクトルや、照射前後の軟X線吸収スペクトルの変化から、内殻イオン化によるDR分子の分解過程を調べた。その結果、(1)DR分子から脱離するイオンの収量が水の吸着によって減少する。(2)DR分子の軟X線吸収スペクトルが軟X線照射により変化する。(3)水分子を吸着させた試料の照射後の軟X線吸収スペクトルは、ギ酸分子(HCOOH)のスペクトルと類似した位置にピークを持つことが明らかになった。これらの結果から、吸着水分子はDR分子の分解の抑制、あるいは分解後のイオン脱離の抑制に関わっていると予想される。さらに、水が吸着したDRに軟X線を照射したときに生じるカルボキシル基(-COOH)を含む分解生成物の生成に、吸着水分子が関わっていると考えられる。
長澤 尚胤; 木村 敦; 廣木 章博; 田口 光正
no journal, ,
カルボキシメチルセルロース(CMC)等の多糖類誘導体を高濃度水溶液にして放射線を照射すると、架橋反応によりゲルが形成する。このゲル形成には溶液中の分子鎖の絡み合い等による分子運動性が重要であると考えられる。そこで側鎖であるカルボキシル基のNaの静電反発作用を利用するために塩添加による溶液中のCMC鎖の運動性を変化させ、放射線架橋挙動と粘弾性特性との関係について検討した。0.1から5%のCMC水溶液に1から5 Mまでの塩化ナトリウム(NaCl)や塩化リチウム(LiCl)、塩化カリウム(KCl)を添加して線照射した。5%濃度以下のCMC水溶液では架橋しないのに対し、塩を添加して線照射した系では、塩濃度の増加とともにゲル分率は増加し、特に2 M NaClを添加した系では、10kGyでゲル分率が25%であった。照射前後の5% CMC/2M塩水溶液の周波数変化による貯蔵弾性率[
]を測定した結果、低周波数でのの傾きが小さくなることから、分子鎖の流動性を抑制するような放射線架橋により化学結合が形成したと推測された。
-ray-induced graftingNuryanthi, N.*; 八巻 徹也; 喜多村 茜; 越川 博; 吉村 公男; 澤田 真一; 長谷川 伸; 浅野 雅春; 前川 康成; 鈴木 晶大*; et al.
no journal, ,
ナノ構造制御したアニオン交換膜を作製するため、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜に塩化ビニルベンジルモノマーのイオン飛跡グラフト重合を行った。低フルエンスの照射の下でグラフト率をできる限り高めるため、グラフト重合における反応媒質の影響を検討するとともに、放射線化学的な興味から線グラフト重合との比較を試みた。反応媒質として純水(H
O)とイソプロピルアルコール(iPrOH)の混合液を用いた場合、560MeV 
Xeビームによるグラフト率は、HO/iPrOH比の増大とともに高くなり、HOのみのとき最大となった。線グラフト重合においても、反応媒質の影響は同じ傾向を示したが、グラフト率自体は同線量の前照射の下で低く、イオンビームとの線種の違いが確認された。
佐伯 誠一; 柴田 卓弥; 保科 宏行; 植木 悠二; 笠井 昇; 瀬古 典明
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により大量の放射性物質が環境中に飛散し、半減期の長い放射性セシウム等による高い空間線量率のために汚染区域の住民は避難を余儀なくされている。汚染区域の除染及び汚染区域への帰還を実現するため、環境水中の放射性セシウムを除去可能な吸着材を放射線グラフト重合により開発した。本吸着材は、セシウムと化学的特性の似たカリウムやナトリウムが多量に共存している溶液中においてもセシウムを除去可能な高いセシウム選択性を有している。本吸着材を用いて放射性セシウム濃度88Bq/Lの井戸水を除染した結果、市販のイオン交換樹脂のセシウム低減率36%に対し、90%以上の低減率が得られた。この試験結果を元に本吸着材の飲用水への適応を検討し、放射性セシウム吸着材を組み込んだ家庭用給水器の開発に成功した。
前川 康成
no journal, ,
Radiation-induced grafting technique was applied to the development of polymer electrolyte membranes (PEMs) for hydrogen-fuel cells. Mechanically and thermally stable poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) films could be converted to graft-type PEMs (ETFE-PEMs). Compared with Nafion, the PEMs showed superior conductivity and tensile strength under low (30%) and high (100%) relative humidity conditions, respectively. Using SAXS and USAXS, the ETFE-PEMs with IECs 
2.7 mmol/g were characterized as being composed of graft polymer domains around lamellar crystals with a period of 20-30 nm and well-connected crystallite network domains with a d-range of 200-300 nm. From the above analysis, it is revealed that well interconnected ion-channels around the crystallites and the remaining lamellar crystals and crystallites in the graft-type PEMs were the origins of higher conductivity and tensile strengths, respectively, compared with conventional PEMs.