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論文

大型加速器施設で生成されるエアロゾルの粒径分布の時間変化

横山 須美; 山崎 敬三*; 沖 雄一*; 長田 直之*

保健物理, 43(4), p.333 - 340, 2008/12

放射性核種の吸入摂取による内部被ばく線量を評価するためには、吸入時の放射性物質の化学形,粒径が必要となる。しかし、定常的に連続運転されている加速器施設で生成される放射性粒子について、粒径に関する情報はこれまでに十分には得られていない。そこで、加速器運転時に生成される放射性粒子の粒径分布を明らかにするために、京都大学の電子線加速器施設において、ターゲット室内の空気中に発生した粒子に対し、粒径分布の時間変化を測定した。その結果、ビーム輸送開始直後には微小粒子が大量に発生し、その粒径分布及び総個数濃度は急速に変化するが、時間の経過とともにそれらは緩やかに変化することを明らかにした。この結果に基づき、生成粒子の粒径分布から、線量評価に必要となる放射能を基準とした粒径分布を明らかにした。

論文

Ratio of aerosol and gases of radioactive chlorine and particle size distribution of aerosol formed by high-energy proton irradiation

横山 須美; 佐藤 薫; 真辺 健太郎; 野口 宏; 金子 広久; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 田中 進*

Radiation Protection Dosimetry, 127(1-4), p.392 - 397, 2007/11

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

高エネルギー加速器施設において、空気の核破砕反応によって生成される放射性核種の吸入による内部被ばく線量を評価するためには、核種の物理化学的特性が重要となる。しかし、高エネルギー陽子照射場において核破砕反応により空気中のArから生成される放射性塩素の性状に関する十分な情報がない。そこで、Arを添加した空気に48MeVの陽子を照射して生成される放射性塩素のエアロゾル・ガス比を測定した。また、放射性塩素エアロゾルの生成に寄与する非放射性エアロゾルの粒径分布及び化学形を測定した。この結果、放射性塩素は、エアロゾル,酸性ガス,非酸性ガスで存在すること,放射性塩素エアロゾルの割合は70%以上であること、放射性塩素ガスは30%が酸性ガス及び70%が非酸性ガスであることを明らかにした。また、照射初期段階の非放射性エアロゾル濃度は、20$$sim$$30nmにピークを持ち、10分後には、多くの粒子が200nm以下に幅広く分布した。このことから、加速器施設のビームライン周辺において、非放射性エアロゾルへの放射性塩素の付着により生成される放射性塩素エアロゾルの粒径は、ICRPのデフォルト値よりもかなり小さいと考えられる。

論文

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて

高村 秀一*; 門 信一郎*; 藤井 隆*; 藤山 寛*; 高部 英明*; 足立 和郎*; 森宮 脩*; 藤森 直治*; 渡辺 隆行*; 林 泰明*; et al.

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて, P. 164, 2007/03

核融合並びにプラズマに興味を持ってもらい、またその有用性,将来性を広く理解してもらうための一般向け解説書として、プラズマ・核融合学会の企画(日本実業出版社から出版予定)に共同執筆で出版するものである。読者の対象範囲は、理科に興味を持つ高校生,大学生・一般社会人,ある種のプラズマに仕事で関連している人で、他分野からのヒントを求める人など、広い層に読んでもらえることを想定している。(目次:はじめに/プラズマってなんだ?/プラズマ技術のひろがり/実験室の超先端プラズマ/核融合プラズマエネルギーとは?/プラズマエネルギーへの道/核融合プラズマエネルギー発電所を目指して/プラズマエネルギーと未来社会)

論文

Measurement of radiolytic yield of nitric acid in air

神田 征夫*; 沖 雄一*; 横山 須美; 佐藤 薫; 野口 宏; 田中 進*; 飯田 孝夫*

Radiation Physics and Chemistry, 74(5), p.338 - 340, 2005/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.03(Chemistry, Physical)

高エネルギー加速器の運転に伴い発生するビームライン周辺の高エネルギー放射線場では、空気の放射線分解により窒素酸化物やオゾンが生成される。窒素酸化物のうち、硝酸は強い酸化力を持つことから、機器類の腐食の原因となる。J-PARCのような大強度陽子加速器施設では、空気中に大量に硝酸が生成され、放射線と同時に腐食による機器類の損傷が問題となる。しかし、高エネルギー放射線場での線量や線量率と硝酸の生成との関係についてはほとんど報告されていない。そこで、本研究では、高エネルギー陽子照射により、空気中に生成される硝酸量を定量的に評価するため、硝酸のG値(100eVあたりの生成分子数)を測定した。48MeV陽子を5分間、2nAでガラス容器に封入した室内空気を照射した結果、高エネルギー陽子照射に対する硝酸のG値は1.46$$pm$$0.12となった。この値は、以前に陽子シンクロトロンの放射線場で得られた放射線分解生成物の相対的な生成比から推定した硝酸のG値よりも高かった。しかし、2000及び4300R/hの線量率でCo-60の$$gamma$$線を空気に照射した場合の硝酸のG値と非常に近い値となった。

論文

Characterization of radionuclides formed by high-energy neutron irradiation

横山 須美; 佐藤 薫; 野口 宏; 田中 進; 飯田 孝夫*; 古市 真也*; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 金藤 泰平*

Radiation Protection Dosimetry, 116(1-4), p.401 - 405, 2005/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.75(Environmental Sciences)

高エネルギー陽子加速器施設における内部被ばく線量評価法及び空気モニタリング技術を開発するためには、高エネルギー陽子の加速に伴い、2次的に発生する中性子や陽子と空気構成成分との核破砕反応により空気中に生成される放射性核種の性状を明らかにしておく必要がある。このため、これらの核種のうち、まだ十分なデータが得られていない放射性塩素及び硫黄ガスの物理化学的性状を明らかにするために、Arと空気を混合したガスまたはエアロゾルを添加したArガスへの中性子照射実験を実施した。この結果、浮遊性放射性塩素は非酸性ガスとして、放射性硫黄は酸性ガスとして存在すること,放射性塩素及び硫黄ともにエアロゾルに付着すること,放射性塩素は壁面へ付着しやすいことが明らかとなった。

論文

Study of particle size distribution and formation mechanism of radioactive aerosols generated in high-energy neutron fields

遠藤 章; 佐藤 薫; 野口 宏; 田中 進; 飯田 孝夫*; 古市 真也*; 神田 征夫*; 沖 雄一*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 256(2), p.231 - 237, 2003/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:64.93(Chemistry, Analytical)

高エネルギー中性子場で発生する放射性エアロゾルの生成機構を解明するために、DOPエアロゾルを浮遊させたアルゴン及びクリプトンガスを45MeV及び65MeVの準単色中性子ビームを用いて照射し、生成される$$^{38}$$Cl, $$^{39}$$Cl, $$^{82}$$Br 及び $$^{84}$$Br エアロゾルの粒径分布を測定した。生成される放射性エアロゾルの粒径分布に対して、添加するDOPの粒径,照射に用いる中性子ビームのエネルギーの影響,また、生成される核種による粒径分布の違いを検討した。その結果、実測された放射性エアロゾルの粒径分布は、中性子照射による核反応で生成された放射性核種がDOPエアロゾルの表面に付着するモデルを用いて解析できることを明らかにした。

論文

Particle size analysis of radioactive aerosols formed by irradiation of argon using 65MeV quasi-monoenergetic neutrons

遠藤 章; 野口 宏; 田中 進; 神田 征夫*; 沖 雄一*; 飯田 孝夫*; 佐藤 薫; 津田 修一

Applied Radiation and Isotopes, 56(4), p.615 - 620, 2002/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.4

高エネルギー加速器施設における内部被ばく評価のために、高エネルギー中性子照射場で発生する放射性エアロゾルの生成機構及び粒径分布を解析した。TIARAの65MeV準単色中性子照射場を用い、DOPエアロゾルを添加したArガスを照射した。照射後、エレクトリカルロープレッシャインパクタを用いて、DOPエアロゾルの個数基準の粒径分布、$$^{40}$$Arの(n, 2np),(n, np)反応からそれぞれ生成される$$^{38}$$C,$$^{39}$$Clエアロゾルの放射能基準の粒径分布を測定した。実験で得られた放射性エアロゾルの粒径分布は、核反応で生成された$$^{38}$$Cl,$$^{39}$$Cl原子が、DOPエアロゾル表面に付着すると仮定し評価した粒径分布と、良く一致することが明らかとなった。

論文

Airborne gaseous $$^{13}$$N species and noxious gases produced at the 12GeV proton synchrotron

神田 征夫*; 沖 雄一*; 遠藤 章; 沼尻 正晴*; 近藤 健次郎*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 247(1), p.25 - 31, 2001/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.34(Chemistry, Analytical)

12GeV陽子照射場において、空気中に生成される$$^{13}$$Nガスの化学組成、O$$_{3}$$等の放射線分解生成ガスの濃度を測定した。照射条件は、陽子フルエンス率8$$times$$10$$^{9}$$/cm$$^{2}$$・s、吸収線量率80mGy/s、照射時間0.5-7minであった。核破砕反応で生成された$$^{13}$$Nは、約60%が$$^{13}$$NN,40%が$$^{13}$$NO$$_{2}$$を主とする窒素酸化物で、その組成は照射時間によらず、ほぼ一定であった。また、放射線分解生成ガスはO$$_{3}$$が主で、生成G値は6.4と評価された。NO$$_{2}$$等の窒素酸化物濃度は、O$$_{3}$$の約3分の1であった。これらの結果は、陽子加速器トンネル内に生成される$$^{13}$$Nガスに対する内部被ばく線量評価、化学的毒性、腐食性を有するO$$_{3}$$等の有害ガス濃度の評価に利用できる。

論文

Evaluation of internal and external doses from $$^{11}$$C produced in the air in high energy proton accelerator tunnels

遠藤 章; 沖 雄一*; 神田 征夫*; 大石 哲也; 近藤 健次郎*

Radiation Protection Dosimetry, 93(3), p.223 - 230, 2001/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:51.48(Environmental Sciences)

高エネルギー陽子加速器施設における作業者の内部被ばく評価を行うために、12GeV陽子の核破砕反応により空気中に生成される$$^{11}$$Cの化学形及び粒径を測定した。$$^{11}$$Cは、空気の照射時間0.6~15分、陽子フルエンス率2~8$$times$$10$$^{9}$$cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$に依存せず、98%以上がガス状で、その80%はCO、20%はCO$$_{2}$$であることを明らかにした。得られた化学組成等に基づき、吸入摂取による内部被ばく線量を計算した。これをサブマージンによる外部被ばく線量と合わせ、単位濃度及び時間あたりの線量係数を算出した。計算された線量係数は、加速器室内で生成される$$^{11}$$Cに対する被ばく線量評価に利用することができる。

論文

Characterization of $$^{11}$$C, $$^{13}$$N and $$^{15}$$O produced in air through nuclear spallation reactions by high energy protons

遠藤 章; 沖 雄一*; 神田 征夫*; 近藤 健次郎*

Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 8 Pages, 2000/05

高エネルギー陽子加速器施設における作業者の内部被ばく評価を行うために、12GeV陽子の核破砕反応により空気中に生成される$$^{11}$$C,$$^{13}$$N及び$$^{15}$$Oの化学形及び粒子径を調べた。これらの核種は98%以上がガス状で、CO,CO$$_{2}$$,N$$_{2}$$,NO$$_{x}$$,O$$_{2}$$,O$$_{3}$$等の複数の化学形で存在していることが明らかとなった。さらに、得られた化学組成に基づき、$$^{11}$$Cに対し吸入摂取による内部被ばく線量を計算し、サブマージョンからの外部被ばく線量との比較を行った。その結果、加速器室内の容積が減少するに従い、内部被ばく線量の相対的寄与が増加することがわかり、内部被ばく線量を的確に評価することが可能になった。

論文

大強度高エネルギー加速器施設における放射線防護; 放射化と内部被ばくの問題を中心として

遠藤 章; 沖 雄一*; 三浦 太一*; 神田 征夫*; 近藤 健次郎*

日本原子力学会誌, 39(3), p.210 - 218, 1997/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

現在、各国において種々の大型加速器施設の建設計画が進められており、加速器を利用して得られる様々な放射線を用いた研究が、今後、益々盛んになることが予想される。大型加速器施設では、加速器の運転に伴い発生する高エネルギー放射線と、それにより生成される放射化物などに対する安全対策が重要になるが、原子炉施設とは異なる加速器施設特有の問題もある。本稿では、そのひとつである大強度高エネルギー加速器施設における放射化と、それに基づく内部被ばくの問題について、加速器施設の安全管理の経験から得られた知見を中心にして紹介する。

口頭

高エネルギー陽子加速器施設内で生成される浮遊性放射性塩素エアロゾル・ガス比及び非放射性エアロゾルの性状解明

横山 須美; 佐藤 薫; 真辺 健太郎; 遠藤 章; 野口 宏; 金子 広久; 沖 雄一*; 長田 直之*; 神田 征夫*; 飯田 孝夫*; et al.

no journal, , 

高エネルギー陽子加速器施設では、2次的に発生する高エネルギー陽子と空気との核破砕反応等により、空気中に浮遊性放射性核種や放射線分解生成物が生成される。後者は核種の性状(粒径や化学形)に影響を与える。このため、浮遊性核種の性状と生成機構の解明は、高エネルギー加速器施設での内部被ばく線量評価法及び空気モニタリング技術を確立するうえで必要不可欠である。そこで、平成15$$sim$$17年に連携重点研究「陽子加速器施設における線量評価に関する研究」の一環として、知見が十分ではない空気中のAr-40から生成される放射性塩素(Cl-38及びCl-39)のエアロゾル・ガス比,非放射性エアロゾルの粒径分布,硝酸生成率(G値)等をTIARAの陽子照射場を用いて明らかにした。この結果、放射性塩素は、50%以上がエアロゾルで存在すること,生成初期段階の非放射性エアロゾルの中央径は12$$sim$$20nmであること,陽子照射により空気中に生成された硝酸のG値は1.46$$pm$$0.12であること等を明らかにした。これらの結果より、性状ごとの線量評価が可能になった。

口頭

空気の陽子線照射によるエアロゾルの生成とその性状

長田 直之*; 沖 雄一*; 神田 征夫*; 横山 須美; 佐藤 薫; 真辺 健太郎; 野口 宏; 遠藤 章; 田中 進*; 金子 広久; et al.

no journal, , 

高エネルギー加速器室内のビームライン周辺では放射性エアロゾルが生成される。運転直後に加速器室内に作業者が入室した場合、放射性エアロゾルが残留していれば、内部被ばくの原因となる。放射性エアロゾルの粒径分布は、呼吸器系への沈着部位を決定することから、内部被ばく防護の観点から必要不可欠な情報である。本研究では、放射性エアロゾルの粒径分布に影響を与える非放射性エアロゾルの粒径分布や生成,成長・消滅機構を解明することを目的とし、空気に高エネルギー陽子を照射して非放射性エアロゾルを生成させ、生成直後のエアロゾル濃度や粒径分布を測定した。この結果、試料空気を0.3dm$$^{3}$$/min, 2nAで照射した場合、エアロゾルの幾何中央径は約15nmとなった。エアロゾル生成個数濃度は、付与エネルギーが5nA$$cdot$$dm$$^{-3}$$$$cdot$$minより低い範囲では付与エネルギーと比例関係にあったが、次第に個数濃度の伸びは鈍化した。また、エアロゾルの個数濃度と粒径との間に正の相関がみられた。これは付与エネルギーが増加すると反応が顕著になり、凝集等が起こりやすくなるため、エアロゾルの粒径が成長したと考えられる。

口頭

電子線型加速器(LINAC)における微粒子発生と誘導放射能

山崎 敬三*; 沖 雄一*; 長田 直之*; 横山 須美; 山田 裕司*; 床次 眞司*; 福津 久美子*; 飯田 孝夫*; Rahman, N. M.*; 下 道國*

no journal, , 

本研究は、京都大学原子炉実験所の加速器駆動未臨界炉(ADSR)の安全管理の基礎研究の一環として、誘導放射能の発生と挙動解明を目的として実施した。実験では、高強度高エネルギー放射線場を模擬するため、Taターゲットに30MeV,平均電流90$$mu$$Aの電子線を照射することにより、n,$$gamma$$混在場となる電子線型加速器ターゲット室内において、空気中の微粒子及び誘導放射能を測定した。走査型モビリティパーティクルサイザーにより、ターゲット室内空気中のエアロゾル濃度及び粒径分布を測定した結果、照射開始直後、数ナノメートルの微粒子が発生し、時間の経過とともに粒径が大きくなり、粒子濃度は減少することを明らかにした。また、誘導全ベータ放射能から得られた放射能分布,自然放射性核種であるラドン子孫核種の粒径分布及びレーザー式粒子カウンタで測定したエアロゾルの粒径分布を比較した結果、ほぼ同様な傾向を示しており、照射開始からの経過時間にしたがって粒径がより大きいほうへ移行していくことを明らかにした。

口頭

MOX燃料製造簡素化プロセス(ショートプロセス)における基礎試験の成果,3; ペレット直接成型試験

牧野 崇義; 沖田 高敏; 加藤 明文*; 鈴木 雄一郎*; 皆川 進; 鹿志村 元明

no journal, , 

簡素化ペレット法(ショートプロセス)は、溶液段階でPu富化度調製したMOX粉末を直接成型・焼結するプロセスであり、実用化戦略調査研究フェーズ2の評価で主概念に選定された。本報告では、流動性を改良したMOX粉末を用いたダイ潤滑方式でのペレット成型・焼結試験を行ったので、粉末特性とペレット焼結密度の関係,流動性改良粉末の燃料製造への適合性について報告する。

口頭

電子ライナック照射室内における放射性エアロゾルの生成

長田 直之*; 沖 雄一*; 山崎 敬三*; 横山 須美

no journal, , 

高エネルギー加速器の運転時には、加速器室内の空気中に放射性エアロゾルが発生する。これまでに高エネルギー陽子及び中性子を用いた照射実験から、これらの放射性エアロゾルは、高エネルギー放射線によって生成された放射性核種が放射線により誘起される反応によって生成される非放射性エアロゾルへ付着し形成されることを明らかにした。本研究では、電子加速器室内において生成される放射性及び非放射性エアロゾルの粒径,濃度等を測定し、実施設における放射性エアロゾルの生成機構を検討した。タンタルターゲットに30MeV, 30$$sim$$90$$mu$$Aの電子ビームを照射する電子加速器室内の空気を採取し測定を行った。非放射性及び放射性エアロゾル(N-13)の濃度,粒径は、照射時間とともに増加し、それぞれの中央径は、114nm, 184nmであった。これらの結果は、電子線型加速器においても、放射性エアロゾルは放射性核種の非放射性エアロゾルへの付着により形成されることを示している。

口頭

電子線型加速器(LINAC)における自然及び人工放射性エアロゾルの生成

山崎 敬三*; 沖 雄一*; 長田 直之*; 飯田 孝夫*; 下 道國*; 山田 裕司*; 床次 眞司*; 福津 久美子*; 横山 須美

no journal, , 

大型加速器施設の安全管理や内部被ばく線量を評価するうえで、加速器周辺で発生する浮遊性放射性核種の性状や挙動は重要となる。京都大学原子炉実験所では加速器駆動未臨界炉(ADSR)の基礎的検討を行うプロジェクトが進められている。この一環として、加速器周辺の誘導放射能とその挙動を明らかにすることを目的とした研究を実施した。本研究では、高強度,高エネルギー放射線場でのエアロゾル生成を模擬するため、LINACのターゲット室内において、ビーム輸送中の空気中に発生した自然及び人工放射性核種の物理化学的特性を調べた。その結果、全ベータ放射能及びラドン子孫核種の放射能を基準とした粒径分布はビーム照射開始から時間とともに大きい方へ移行した。このことから、高強度,高エネルギー放射線場で生成されるベータ線放出核種についてもラドンエアロゾルの生成と同様に、エアロゾルへの付着により粒子状のものが生成されることを明らかにした。このような放射性エアロゾルの生成は、他の大型加速器周辺の高エネルギー放射線場においても、同様なメカニズムであると考えられる。

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