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論文

Present status of the JAEA-AMS-TONO in 2019

藤田 奈津子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 加藤 元久*; 岡部 宣章*; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 西尾 智博; et al.

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.34 - 36, 2020/00

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは加速器質量分析装置JAEA-AMS-TONOを1998年から運用を開始し、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究に対して年代測定及びその技術の開発を行っている。本発表では2019年度の現状について報告する。装置導入から2018年度までの総測定時間は約25,000時間であり、総測定試料数は20,000試料を超え、複数の核種による年代測定法を実用化しており、幅広い年代値を持つ地質試料等に適用している。最近では測定試料が増加し、新しいAMS装置の導入が予定されている。

論文

Current status of JAEA-AMS-TONO in the 20th year

國分 陽子; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 石坂 千佳; 岡部 宣章; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 456, p.271 - 275, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

JAEA-AMS-TONOは、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されてから20周年を迎えた。5MVタンデム型加速器質量分析装置を用いて、炭素,ベリリウム,アルミニウムの同位体測定を行っている。また、現在、さらなる利用を広げるため、ヨウ素同位体測定等の整備を進めている。年間の測定試料数はここ5年の平均で、およそ1000個である。そのうち、最も多い測定は炭素であり、主に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性に関する研究の一環で地質試料の年代測定に使われている。近年、試料調製のスピードを上げるため、自動グラファイト調製装置の導入及び地下水中の溶存無機炭素のガス化回収装置の構築を行った。また、ベリリウム、アルミニウム測定では地球科学の研究に利用する一方、ベリリウムについては検出限界の低減を図った。最近、ヨウ素の測定に向け、測定条件の検討を行っている。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける自動グラファイト調製装置AGE3の現状

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 石坂 千佳*; 西尾 智博; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.116 - 119, 2019/02

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、放射性廃棄物の地層処分の研究開発の一環として加速器質量分析法(AMS)を用いた放射性炭素年代測定を実施している。しかし、高時間分解能でのデータが必要となるケースもあり、多数の試料を効率良く処理する手法が求められている。したがって、放射性炭素年代測定の前処理の効率化を進めるため、自動グラファイト調製装置(IonPlus社製AGE3)を2016年度に導入した。年代値を適切に評価するためには、試料調製時における炭素汚染や収率を把握することが重要となる。本研究では、標準物質であるIAEA-C1, C4, C5, C6, C7, C9およびNIST-SRM4990Cを用いて、AGE3の性能評価を実施した。測定結果は各標準試料の放射性炭素濃度の合意値とおおよそ$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、バックグラウンド評価として実施したIAEA-C1の測定結果は0.15$$pm$$0.01pMCであり、地質試料の年代測定において十分に適用可能であると考えられる。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比測定の整備

岡部 宣章; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 西尾 智博*; 西澤 章光*; 磯崎 信宏*; 渡邊 隆広; 國分 陽子

JAEA-Conf 2018-002, p.51 - 54, 2019/02

高レベル放射性廃棄物処分の安全評価では、処分した放射性核種が漏洩し、地下水によって輸送されることを想定した「地下水シナリオ」が重要になる。放射性核種は漏出までの時間が長いほど放射壊変によって危険度が低下するため、処分場周辺の地下水流速が遅い方が安全評価上有利である。そのためには、地下水の年代測定等によってその滞留時間を把握する必要がある。滞留時間の長い地下水を対象とした年代測定法として、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比年代測定法がある。日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比による地下水の年代測定を行うため、AMS装置(JAEA-AMS-TONO)の整備を開始した。本発表では、平成28年度までの測定技術や前処理方法の整備について報告する。

論文

イオンチャネリングを利用した同重体分別技術の開発

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

JAEA-Conf 2018-002, p.68 - 71, 2019/02

同重体分別は、AMSの測定効率や検出限界の向上にかかわる主要技術である。この一つとしてディグレーダー膜を用いる方法があり、この膜は多くは窒化シリコン膜(非晶質)が用いられ分析電磁石と静電偏向器の間に設置される。我々はディグレーダー膜に単結晶薄膜を用い、そこに現れうるイオンチャネリングを同重体分別に利用する技術を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。

論文

JAEA-AMS-TONOの20年のあゆみ

國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博; 三宅 正恭; 石丸 恒存; 渡邊 隆広; 尾方 伸久; 島田 顕臣; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.5 - 8, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所JAEA-AMS-TONOは、平成9年3月に5MVの加速器(NEC製ペレトロン15SDH-2)を有する加速器質量分析装置を導入し、平成29年で20年を迎えた。本発表では、JAEA-AMS-TONOのこれまでのあゆみについて紹介する。現在、土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究の基盤となる年代測定技術の開発を行っている。その中で、JAEA-AMS-TONOは放射性炭素をはじめとする数種の年代測定が可能であり、その中核施設としての役割を担っている。これまで放射性炭素やベリリウム-10、アルミニウム-26測定により、断層の活動性や津波の痕跡、気候変動に関する研究、地表面の侵食速度や岩石の露出年代を求める研究に貢献している。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-013, p.96 - 99, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究を行うための年代測定等を行っている。本発表では平成28年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。装置は大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に5月$$sim$$6月に実施し、加速器タンク内の定期メンテナンス及びブロワーユニットからの異音を取り除くためブロワーモーターの交換を行った。また同期間中に、同重体分別にかかわる研究開発を進めるため、重イオン検出器前に実験用チェンバーを設置した。また1月には5年ごとの定期検査・定期確認を受け、2月には原子力規制庁による立ち入り検査を受けた。

論文

チャネリング条件近傍での荷電分布の取得

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*

JAEA-Conf 2018-013, p.135 - 139, 2019/02

加速器質量分析(AMS)では、測定目的核種である長半減期放射性核種とこの安定同重体の分別が必須である。我々は比較的小型の加速器でも大きな原子番号の核種のAMSを可能にする同重体分別技術として、結晶チャネルにイオンを通過させること(イオンチャネリング)を用いた方法を考案している。本研究では基礎実験として単結晶薄膜の角度に対するイオン収量を測定し、イオンチャネリング状態の生成について調べた。その結果イオンチャネリングのドーナツ効果によりイオンビームがドーナツ状に広がっていることが分かった。このようなビーム形状の変化は、結晶薄膜通過後のイオンの空間的分別において対処すべき現象であり、今後ビーム形状の広がり方等の解析を進めていく予定である。

論文

イオンチャネリングを用いた同重体分別の技術開発の現状

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.108 - 111, 2018/12

加速器質量分析(AMS)では測定目的核種とこの安定同重体の分別(以下、同重体分別)をより小型の加速器で可能にする技術が望まれている。現在の主流はディグレーダー膜法と呼ばれる方法である。これはイオンを薄膜に通した際の阻止能の原子番号依存性により目的核種と同重体の間でエネルギーの差を作り両者を分別する方法である。われわれはディグレーダー膜法にイオンチャネリングを取入れた方法を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成29年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 松原 章浩*; 加藤 元久*; 岡部 宣章; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 虎沢 均*; et al.

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.92 - 95, 2018/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究の基盤となる年代測定等を行っている。本発表では平成29年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。平成29年度は、タンク内の定期メンテナンスに加え、不具合の生じていたペレットチェーン用インバータ及びストリッパーガス圧計の交換を実施した。装置に関する不具合としては、4月にダブルスリットの動作の不具合が生じた。調査の結果、原因は制御基板のコンデンサーの老朽化による破損にあることが判明した。また、平成30年2月にはイオン源のリークが発生した。調査の結果、原因はセシウム輸送管の溶接部の亀裂にあることが分かった。このため、アイオナイザーハウジング一式の更新を行った。

論文

測定同位体比のカソード位置依存性

松原 章浩*; 三宅 正恭; 藤田 奈津子; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*; 國分 陽子

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.118 - 121, 2017/06

AMSでは通常マルチカソードイオン源を用い、数十個あるいは百数十個の固体試料カソードをカソードディスクの円周上の穴に装填し、一つのバッチとして測定する。試料カソードの測定同位体比は、理想的には、どこの穴に装填しても同じ値を示さなくてはならない。しかし例えば、同じ試料から複数の試料カソードを作り、これらを別々の穴に装填し測定すると、得られた同位体比は、統計的に許されるばらつきの範囲を超えてばらつき、装填位置に対して系統的に変化しているように見えることがある。我々は、その原因究明において、穴の加工精度によるカソード位置のずれに着目し、炭素測定でのカソード位置を調べ、この位置と対応する測定結果の相関を調べた。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 磯崎 信宏*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 虎沢 均*; et al.

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.68 - 71, 2017/06

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを用いて機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、炭素-14, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36やヨウ素-129の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成28年度の状況について報告する。

論文

JAEA-AMS-TONOタンデム加速器の現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司*; 石丸 恒存; 西澤 章光*; 三宅 正恭; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; et al.

第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.39 - 42, 2017/03

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは平成9年に導入したJAEA-AMS-TONOを用いて年代測定等を行っている。平成27年度の状況としては、大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に8月及び9月に実施し、電磁石の電源の更新及び制御システムの更新等を行った。

論文

Correlation effects among thermal displacements of atoms in KBr

佐久間 隆*; Xianglian*; 清水 識文*; Mohapatra, S. R.*; 磯崎 信宏*; 上原 寛之*; 高橋 東之*; Basar, K.*; 井川 直樹; 神嶋 修*

Solid State Ionics, 192(1), p.54 - 57, 2011/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:52.84(Chemistry, Physical)

第3近接原子までの熱変位による相関効果を用いてKBr粉末の中性子散漫散乱を解析した。KBrの散漫散乱の振動項は、その他のイオン結晶と同様に第1,第2及び第3近接元素間の熱変位による相関効果によって説明でき、これら相関効果から、第1,第2及び第3近接元素間の力定数は各々0.83eV/$AA $^{2}$$, 0.50eV/$AA $^{2}$$, 0.41eV/$AA $^{2}$$と求めることができた。

論文

Estimation of inter-atomic force constants and phonon dispersion using correlation effects among thermal displacement of atoms in Ge

佐久間 隆*; Mohapatra, S. R.*; 磯崎 信宏*; 上原 寛之*; Xianglian*; Basar, K.*; 高橋 東之*; 神嶋 修*; 井川 直樹

Journal of Non-Crystalline Solids, 357(2), p.559 - 562, 2010/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.06(Materials Science, Ceramics)

Geの中性子散漫散乱実験を行い、Ge中の第1,第2及び第3近接原子間の力定数を相関効果とDebye-Waller温度因子から評価した。その結果、80Kにおける第1,第2及び第3近接原子間の力定数は各々363eV/nm$$^{2}$$, 232eV/nm$$^{2}$$及び200eV/nm$$^{2}$$と求めることができた。

論文

Correlation effects among thermal displacements of atoms from diffuse neutron scattering measurements

佐久間 隆*; Mohapatra, S. R.*; 横川 穣*; 清水 識文*; 磯崎 信宏*; 上原 寛之*; Xianglian*; Basar, K.*; 高橋 東之*; 神嶋 修*; et al.

Proceedings of 12th Asian Conference on Solid State Ionics and 15th Chinese Conference on Solid State Ionics, p.439 - 445, 2010/00

イオン結晶,共有結晶及び金属結晶からの中性子散漫散乱に関して、原子の熱変位の相関効果を解析した。室温での最近接に位置する元素間での相関効果の値は結合状態によらず約0.7であり、この値は原子間距離の増加あるいは温度の低下に従って減少することが明らかになった。

口頭

JAEA-AMS-TONOにおける放射性炭素年代測定の前処理技術開発の現況

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; 西澤 章光*; et al.

no journal, , 

加速器質量分析法(AMS)の発展により、放射性炭素($$^{14}$$C)年代測定は地質試料の形成年代推定等、深地層の科学的研究に広く応用されている。各分野への応用展開が進むにつれて、AMSによる測定技術のみならず、汎用性のある前処理技術を構築し測定精度を維持するため、前処理の自動化や標準手法の整備が求められている。本研究では、JAEA-AMS-TONOにおいて、自動化機器の一部である元素分析(EA)燃焼法を用いた二酸化炭素精製とグラファイト調製による$$^{14}$$C測定を継続し、バックグラウンドの低減及び精確さの向上を検討した。測定結果は、標準試料であるIAEA-C1で0.13-0.16pMC、C5で22.7-23.0pMC、C6で148.3-151.1pMCであり、各標準試料の$$^{14}$$C濃度の合意値と$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、作業の効率化に加えて、地層中の植物片等の少量試料の$$^{14}$$C測定に対応するため、炭素量0.1から1mg以下での前処理作業についても検討した。標準試料IAEA-C4の測定では炭素量の減少とともに$$^{14}$$C濃度が増加する傾向が見られ、現代炭素の混入が推察された。今後は、グラファイト調製方法やガラスラインの改良等により汚染を低減させ、さらに少量での$$^{14}$$C測定を目指す。

口頭

コヒーレント共鳴励起を利用した加速器質量分析の同重体分別に向けた基礎研究,1

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 石井 邦和*

no journal, , 

加速器質量分析では、測定目的核種である長半減期放射性核種とこの安定同重体の分別が必須である。従来、電離箱を用いた同重体分別では、測定目的核種の原子番号が大きくなると、両者のスペクトルが近接するため分別が難しくなる。著者らは、新しい技術として、コヒーレント共鳴励起で目的核種あるいは同重体を選択的に電離させ両者を分別する方法を提案した。この基礎研究としてイオン・チャネリングと荷電分布の関係を実験的に調べた。

口頭

Present status of AMS $$^{129}$$I/$$^{127}$$I measurement at the JAEA-AMS-TONO

藤田 奈津子; 岡部 宣章; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 西尾 智博*; 西澤 章光*; 磯崎 信宏*; 渡邊 隆広; 國分 陽子

no journal, , 

地下水の年代測定等において重要となるヨウ素同位体比測定に関する技術開発を実施した。技術開発を行うにあたり、加速器質量分析法で測定中に試料を保持するためのカソード材料の選定を行う必要がある。また、測定に大きな影響を与えるヨウ化銀とニオブの混合比を最適化することが重要である。材料については、既存のアルミニウム製カソードではヨウ化銀と反応し劣化することが明らかとなり、銅製のカソードを使用することにより安定した条件が維持されると推察された。混合比については、当施設で蓄積している他核種の測定条件をベースに最適化を実施した。

口頭

軸チャネリング近傍での荷電分布の取得

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*

no journal, , 

加速器質量分析に必須な技術である同重体分別の新しい方法として、コヒーレント共鳴励起を基にした方法を開発している。この開発の基盤となる技術は、チャネリング後のイオンの荷電分布を取得することであるが、軸チャネリングに関するドーナツ効果によりビームが輪状に広がる場合、偏向器で分離した価数毎のビームが空間的に重なり偏向分布は複雑なものとなる。本研究では、ビームプロファイルと偏向分布より軸チャネリング近傍での荷電分布を取得し、フィッティング方法を確立することができた。このフィッティングは観測結果を上手く再現することができた。

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