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栗田 圭輔; 飯倉 寛; 土川 雄介; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 松林 政仁
Journal of Physics; Conference Series, 2605, p.012005_1 - 012005_6, 2023/10
2021年2月26日にJapan Research Ractor-3(JRR-3)の運転が再開され、2021年7月には利用運転が再開された。JRR-3の運転再開に伴い、TNRFとCNRFと呼ばれる2つのイメージング施設も利用を再開している。本発表では、これら2つの中性子施設の詳細について報告する。
伊藤 大介*; 大平 直也*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
Journal of Physics; Conference Series, 2605, p.012024_1 - 012024_6, 2023/10
多くの熱交換器において発現する気液二相流という現象を理解するためには、二相流のダイナミクスを明らかにする必要がある。本研究では、高速中性子イメージングを二相流ダイナミクスの計測に適用し、ボイド率計測の精度を検討した。
齊藤 泰司*; 伊藤 大介*; 大平 直也*; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
Journal of Physics; Conference Series, 2605, p.012028_1 - 012028_6, 2023/10
中性子イメージングで流速分布を観察するためには、適切なトレーサーが必要である。その要件は、密度,視認性,濡れ性(液体金属に適用する場合)である。金カドミウムトレーサーは、Pb-Bi二相流に適用するために開発されたが、粒子径や測定システムによっては、可視性が検証されていない。トレーサー粒子の候補として、Ag, Cd, Au-Cd, Ag-Cdを組成と粒径を変えてテストした。その結果、1mm以上の粒子径であれば、十分な視認性が得られることがわかった。また、Cdトレーサー粒子を流動層に適用し、流動層材料として直径1mmのステンレス鋼製の金属粒子を用いた。Cdトレーサーの直径は約1.5mmである。中性子イメージングにより、トレーサーの視認性は流動層内の速度分布を測定するのに十分であることが確認された。
Cs in river water榎本 一之*; 保科 宏行*; 笠井 昇*; 栗田 圭輔; 植木 悠二*; 長尾 悠人*; 尹 永根*; 鈴井 伸郎*; 河地 有木*; 瀬古 典明*
Chemical Engineering Journal, 460, p.141696_1 - 141696_9, 2023/03
被引用回数：1 パーセンタイル：49.6(Engineering, Environmental)本研究では、モリブドリン酸アンモニウム(AMP)を放射線グラフト重合した繊維状のCs吸着フィルターとCe:Gd
Al
GaO
シンチレータを用いた
線検出器を組み合わせて、連続水流中のCsの放射能濃度をその場で測定する方法を開発した。
伊藤 大介*; 大平 直也*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 栗田 圭輔; 飯倉 寛
混相流, 37(1), p.73 - 78, 2023/03
気液二相流は、気相と液相の相互作用が関与する非常に複雑な流れ現象である。最近、二相流の正確なシミュレーション技術が開発された。ただし、実験データが少ないため、シミュレーション結果の検証は不十分である。時空間変動が大きい界面挙動を測定することは特に困難である。このような現象を理解するには、空間的・時間的分解能の高い計測手法が必要である。中性子イメージングは、二相流の視覚化のための強力なツールである。この研究では、狭い長方形の流路内の二相流を高速中性子イメージングによって可視化した。
細川 隆行; 安江 歩夢*; Kim, J.; 栗田 圭輔; 兼松 学*
コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集(CD-ROM), 22, p.113 - 118, 2022/10
本研究では、乾湿繰り返しを行ったコンクリートの水分状態が鉄筋腐食に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、その前段階として、乾湿繰り返しにおける乾燥程度の違いが相対含水率に及ぼす影響を検討した。加えて、水分移動の影響が大きいひび割れ部に関して解析を行った。実験結果より、試験体中央の鉄筋軸垂直方向10mm範囲において、6時間吸水後40
Cの乾燥を42および90時間行った場合の相対含水率は、0
5%程度しか差が生じず、20Cの乾燥を90および186時間行った場合、1020%程度の差が生じた。また、ひび割れを有する試験体では、ひび割れ部における相対含水率は健全部と比較して、1015%程度高くなった。
黒田 陸斗*; 松本 亮介*; 小田 豊*; 深井 吾央*; 木田 健太*; 飯倉 寛; 栗田 圭輔
2022年度日本冷凍空調学会年次大会講演論文集, 6 Pages, 2022/09
霜の形成は、熱交換器の熱伝達性能に熱抵抗を引き起こす。本研究では、カーエアコンシステムに使用される熱交換器上の着霜分布を中性子ラジオグラフィにより評価した。着霜の初期段階では、熱交換器の上流側に霜が発生したが、時間の経過とともに熱交換器の下流側に霜が付着していった。
樋口 恭子*; 栗田 圭輔; 酒井 卓郎; 鈴井 伸郎*; 佐々木 実莉*; 香取 摩耶*; 若林 優奈*; 間嶋 勇太*; 齋藤 彰宏*; 大山 卓爾*; et al.
Plants (Internet), 11(6), p.817_1 - 817_11, 2022/03
被引用回数：2 パーセンタイル：37.57(Plant Sciences)植物は様々な鉄獲得機構を発達させてきたが、植物による鉄獲得速度の遺伝的多様性については植物種や遺伝子型間で広く調査されていない。我々は、
Feを用いたライブオートラジオグラフィー技術を用いて、オオムギ品種における極低濃度のFe溶液からのFe吸収速度を直接評価した。この結果、オオムギの品種間において、低濃度Fe溶液からFeを獲得する能力が、必ずしもFe欠乏に対する耐性を決定する唯一の要因ではないことが明らかとなった。
尹 永根*; 森 欣順*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 山口 充孝*; 三好 悠太*; 長尾 悠人*; 芦苅 基行*; 永井 啓祐*; 河地 有木*
New Phytologist, 232(5), p.1974 - 1984, 2021/12
被引用回数：9 パーセンタイル：65.39(Plant Sciences)イネ植物(
)は中空の器官を持ち、これが水上の葉から水没した器官へ空気を供給する経路として機能すると推定される。しかし、イネにおけるガス移動はリアルタイムで可視化されていない。本研究では、部分的に水没したイネの葉に窒素13標識窒素([
N]N)トレーサーガスを供給し、葉身、葉鞘、節間に沿って下方に移動するガスの動きを経時的に観察した。
栗田 圭輔; 酒井 卓郎; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 杉田 亮平*; 小林 奈通子*; 田野井 慶太朗*; 河地 有木*
Japanese Journal of Applied Physics, 60(11), p.116501_1 - 116501_4, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：7.86(Physics, Applied)本研究では、生きた植物におけるRI動態をイメージングするために、蛍光体粉末(ZnS:Ag)を用いたオートラジオグラフィシステム「Live-autoradiography」を開発した。このシステムは、無傷の植物における元素の移動と蓄積を、光環境下で連続的に可視化する。イメージングテストでは、10-100kBqのCs点線源を測定した。この結果から、画像強度とCsの放射能との間に良好な線形性が確認できた。さらに、無傷のダイズ植物中におけるCsの動態イメージングを4日間行った。その結果、植物の節,葉脈,成長点にCsが蓄積している様子を観察できた。今回開発したシステムは、植物の生理現象の研究に利用できるだけでなく、放射性核種の定量的な測定にも利用できる。
C-imaging revealed the spatiotemporal variability in the translocation of photosynthates into strawberry fruits in response to increasing daylight integrals at leaf surface三好 悠太*; 日高 功太*; 尹 永根*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 河地 有木*
Frontiers in Plant Science (Internet), 12, p.688887_1 - 688887_14, 2021/07
被引用回数：12 パーセンタイル：76.93(Plant Sciences)本研究では、イチゴ果実への光合成産物の輸送を陽電子放出トレーサーイメージング装置(PETIS)を用いて非侵襲的に繰り返し可視化し、日照時間の増加に伴う輸送動態の時空間的な変動を評価した。本研究は、C-放射性同位体を用いて、ソース葉から個々のシンク果実への光合成産物輸送の時空間変動を、高い時空間分解能で明らかにした初めての研究である。
栗田 圭輔; 三好 悠太*; 長尾 悠人*; 山口 充孝*; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 石井 里美*; 河地 有木*; 日高 功太*; 吉田 英治*; et al.
QST-M-29; QST Takasaki Annual Report 2019, P. 106, 2021/03
Research on the distribution and dynamics of photoassimilates in plants, especially those in fruits, is important for improving food production. Positron emission tomography (PET) and carbon-11 (C) isotope technique are valuable to obtain 3-D images of photoassimilates. For plant experiments, however, it is important to adjust a system to plant's growth environment. General PET devices, even small-animal PET devices, are not suitable for plant studies. This can be solved by using a small OpenPET prototype which is a compact PET device that has an open space in its field of view (FOV). In this work, we upgraded the OpenPET system for the PET study of fruits and successfully realized the 3-D imaging of a photoassimilate labeled with CO in a fruit of a strawberry plant.
栗田 圭輔; 飯倉 寛
波紋, 31(1), p.11 - 13, 2021/02
原子力機構の応力・イメージング研究グループでは、2台の中性子ラジオグラフィ装置(TNRF: Thermal Neutron Radiography Facility、CNRF: Cold Neutron Radiography Facility)の管理を行っている。このTNRFとCNRFについて、その概要や過去の測定例、さらに現在行われている更新作業について簡潔にまとめ、本装置の紹介を行うものである。
山本 誠一*; 長尾 悠人*; 栗田 圭輔; 山口 充孝*; 河地 有木*
Journal of Instrumentation (Internet), 16(1), p.P01007_1 - P01007_9, 2021/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Instruments & Instrumentation)最近、チェレンコフ光の閾値以下のエネルギーを持つ粒子を照射した際の水の発光が、様々な種類の放射線で発見された。しかしながら、チェレンコフ光の強度とチェレンコフ閾値以下のエネルギーを持つ放射線を照射した際の水の発光強度との関係はよく分かっていない。この点を明らかにするために、チェレンコフ光の閾値以上と閾値以下の最大エネルギーを持つ電子線を水に照射し、発生する光を測定した。
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：24.28(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.
尹 永根*; 鈴井 伸郎*; 栗田 圭輔; 三好 悠太*; 海野 佑介*; 藤巻 秀*; 中村 卓司*; 信濃 卓郎*; 河地 有木*
Scientific Reports (Internet), 10, p.8446_1 - 8446_11, 2020/06
被引用回数：11 パーセンタイル：59.51(Multidisciplinary Sciences)根系からの放出物は根の位置によって異なり、同化炭素(C)の供給と密接に関係している。したがって、短時間での炭素の動きを定量化することで、根と土壌における炭素の代謝を明らかにできる可能性がある。CO
と陽電子放出トレーサーイメージングシステムを使用し、根箱内における同化炭素の根系への移行を可視化するための非侵襲的な方法を確立した。C-光合成産物の移動と根系および土壌への放出の様子を、白ルーピンとダイズについて観察した。本手法により、根と土壌に分布する炭素配分の定量化が可能になった。これは、比較的短期間の環境条件に応じて、根-土壌系の特定の場所での炭素代謝と栄養循環の関係を解明するのに役立つ可能性がある。
N]N gas for visualization of nitrogen fixation and translocation in nodulated soybean尹 永根*; 石井 里美*; 鈴井 伸郎*; 井倉 将人*; 栗田 圭輔; 三好 悠太*; 長澤 尚胤*; 田口 光正*; 河地 有木*
Applied Radiation and Isotopes, 151, p.7 - 12, 2019/09
被引用回数：6 パーセンタイル：55.67(Chemistry, Inorganic & Nuclear)マメ科作物の窒素固定を正確に解析するためには、無傷の植物体内での窒素利用を測定する必要がある。しかしながら、ほとんどのアプローチでは組織の解体が必要である。我々は、高純度かつ高収率の[N]Nガスを簡便かつ迅速に生成する技術を開発し、無傷のダイズ植物体内における窒素固定をリアルタイムで画像化することに成功した。減衰補正後の精製効率は約81.6%であった。
藤巻 秀; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 尹 永根; 栗田 圭輔
no journal, ,
農業の本質は、大気や土壌等に分散した栄養元素を、植物の収穫部位に有機物やミネラルの形で効率よく集積させることにあり、有害元素の場合はその逆である。我々が開発してきた「植物RIイメージング技術」とは、この営みの鍵を握る植物の元素輸送機能を直接捉えようとするものである。我々は過去5年ほどの間に、作物における有害なカドミウムの経根吸収と移行、光合成産物の転流に対する外部環境の影響など、植物の元素輸送機能に関わる様々な農学的な問いに取り組んできた。さらに近年、植物用ガンマカメラ、植物用コンプトンカメラといった新しい計測技術を開発し、研究の自由度が拡がりつつある。かつて、ヒトを対象としたRIイメージング技術であるPET(ポジトロン放出断層撮影法)が発展し、がんなどの診断を行う今日の「核医学」が形成された。今、我々はこれに倣い、植物を対象としたRIイメージング技術を発展させることにより、作物における元素動態を評価・解析(診断)し、栽培の最適化(治療)の指針を与える「核農学」という分野の形成を目指している。
鈴井 伸郎; 尹 永根; 石井 里美; 栗田 圭輔; 河地 有木; 藤巻 秀
no journal, ,
原子力機構では、炭素(C), 窒素(N), 鉄(
Fe), カドミウム(
Cd)などのポジトロン放出核種とポジトロンイメージング装置を用いて、生きた植物体内における栄養・有害元素の動きを非破壊的に可視化する研究を行っている。多くのポジトロン放出核種は、サイクロトロンで発生させたイオンビームを用いて自ら製造・精製する必要があることから、他の研究機関において同様のイメージングを実施することが困難な状況である。一方、ナトリウムと亜鉛には購入可能なポジトロン放出核種(
Na, 
Zn)があり、ポジトロンイメージング装置もまた、購入可能な計測装置である。本発表では、ナトリウムと亜鉛の非破壊イメージングの研究例を紹介すると共に、サイクロトロンを持たない研究機関での元素の非破壊イメージングの実現可能性についても議論する。
濃度環境によるシロイヌナズナの物質貯蔵関連遺伝子変異体への影響の解析石井 陽平*; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 尹 永根; 石井 里美; 栗田 圭輔; 藤巻 秀; 草野 博彰*; 島田 浩章*
no journal, ,
人間が食物として収穫する果実や根が同化産物を貯蔵する能力はシンク能力と呼ばれ、葉などが光合成を行う能力であるソース能力と対比して考えられている。ソース能力については生育との関係が多く研究されており、例えば、高CO環境下では光合成が促進され生育速度が上がることが分かっている。一方、シンク能力については生育との関係があまり研究されていない。そこで本研究ではシンク能力に関係する遺伝子の変異株を高CO環境において生育させ、シンク能力と生育との関係に高COが及ぼす影響を調べた。その結果、いくつかの変異株が野生型とは異なる生育を示したが、その差異はCOの濃度によって変化していた。よって、シンク能力と生育の相互関係の変化には、意外にも、外部のCO濃度が影響を及ぼすことが分かった。今後は高COにおけるソース器官とシンク器官の関係を調べるために、PETISを用いて光合成によって生産される同化産物の動きを見く予定である。
