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and 
study of biological effects on cancer cells in the presence of metallic materials during radiotherapy長野 拓也*; 松谷 悠佑; 戒田 篤志*; 野島 瞳*; 古田 琢哉; 佐藤 薫; 吉村 亮一*; 三浦 雅彦*
Journal of Radiation Research (Internet), 65(5), p.628 - 639, 2024/09
被引用回数：1 パーセンタイル：19.46(Biology)X線治療では、正常組織への副作用を最小限に抑えつつ腫瘍を治療するように照射計画が計画される。頭頚部への放射線照射により、歯の金属製の詰め物周辺において重度の粘膜炎(放射線増感作用)が誘発されることがある。しかしながら、この放射線増感メカニズムは不明なままである。本研究では、細胞実験と計算シミュレーションを使用して放射線増感メカニズムを調査した。その結果、細胞実験で観測された増感比は1.2-1.4であり、これは金属近傍の局所線量増加が主要因であることがわかった。一方、臨床前試験としてCT画像に基づく生体内線量評価を実施した結果、人体の複雑な解剖構造により線量増加が過小評価され、微視的な線量評価が必要であることが分かった。本成果は、金属周辺における正常細胞への副反応の正確な理解に貢献するものである。
田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 柴田 卓弥; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(8), p.1109 - 1116, 2024/08
被引用回数：2 パーセンタイル：28.31(Nuclear Science & Technology)For the development of the remote elemental analysis method in a radiation environment based on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), the radiation effects on the laser oscillation properties of the single crystal (SC) Nd: YAG microchip laser (MCL) were investigated and compared with those of ceramics Nd: YAG MCL. The laser oscillation properties were measured under gamma-ray irradiation as a function of dose rate. The effects on the SC MCL properties were found to be very small compared to those on the ceramics, indicating minimal radiation effects on the LIBS signal when using SC MCL. Pulse energy and oscillating build-up time (BUT) were measured for a cumulative dose exceeding 1400 kGy. The pulse energy remained stable, and the laser continued to oscillate under irradiation. The BUT also remained stable, demonstrating negligible optical loss accumulation that could affect laser properties even at the demonstrated cumulative dose. The results indicate that the effects of dose rate and cumulative dose on SC MCL laser properties were minimal. The SC MCL was then integrated into the LIBS system, and the gadolinium signal of composite oxides, simulating fuel debris, was successfully measured at the dose rate of 5 kGy/hr. These findings highlight the radiation tolerance of SC MCL as a laser medium for remote LIBS applications in harsh radiation environments.
大場 弘則; 若井田 育夫; 平等 拓範*
スマートプロセス学会誌, 13(2), p.51 - 58, 2024/03
福島第一原子力発電所の廃炉には、事故炉から核燃料デブリを安全かつ円滑に取り出すことが必要である我々は、事故炉内の過酷な環境下でのサーベイランスを可能にする遠隔元素分析を実現するファイバー結合レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)技術を提案している。長距離にわたってファイバー結合LIBSをより安全に実行するためのマイクロチップレーザーの応用を検討し、マイクロチップレーザー結晶の放射線環境下での適用性を多結晶と単結晶で比較した。多結晶材料は放射線の影響を受けやすく、発振特性が劣化することが確認された。しかしながら、ガンマ線照射中に結晶を非常に高い温度ではなく、100
C程度に加熱することで発振特性が回復できることを見出した。一方で単結晶は、追加の熱処理を行わなくても、多結晶よりも優れた耐放射線性を有することが示された。また、ロボットアームに簡単に取り付けられる、マイクロチップレーザー結晶を内蔵した小型・軽量のLIBSプローブを開発し、廃炉作業のための放射線環境における遠隔分析としての適用可能性が実証された。
小山 真一; 池内 宏知; 三次 岳志; 前田 宏治; 佐々木 新治; 大西 貴士; Tsai, T.-H.; 高野 公秀; 深谷 洋行; 中村 聡志; et al.
廃炉・汚染水・処理水対策事業事務局ホームページ(インターネット), 216 Pages, 2023/11
令和3年度及び4年度に原子力機構が補助事業者となって実施した令和3年度開始「廃炉・汚染水対策事業費補助金に係る補助事業(燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発(燃料デブリの分析精度の向上、熱挙動の推定及び簡易分析のための技術開発))」の成果概要を最終報告として取りまとめた。本報告資料は、廃炉・汚染水・処理水対策事業事務局ウェブサイトにて公開される。
田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Japanese Journal of Applied Physics, 61(3), p.032003_1 - 032003_5, 2022/03
被引用回数：2 パーセンタイル：10.72(Physics, Applied)Laser pulse energy and pulse build-up time were measured during gamma irradiation at a dose rate of 150 Gy/h to evaluate the radiation-induced effects and robustnesson a laser remote inspection system using ceramics and single crystal microchip laser. Results showed a time-dependent decrease in pulse energy and increase in pulse build-up time during irradiation. Both effects were larger for ceramics than for single crystal due to the amount of generated optical loss. The behaviors of pulse energy and build-up time with the increase in optical loss in the gain medium were simulated using rate equation calculations. The radiation effect on build-up time was larger than that on pulse energy for both specimens. Therefore, build-up time measurement is highly sensitive and effective for the evaluation of radiation effect generated in laser medium, especially for radiation robust specimens or at low radiation dose rate.
田中 裕久*; 正木 清香*; 青谷 拓朗*; 稲川 康平*; 岩田 宗悟*; 相田 樹哉*; 山本 忠亮*; 喜多 知輝*; 大野 瞳*; 竹中 啓恭*; et al.
SAE Technical Paper 2022-01-0534 (Internet), 10 Pages, 2022/03
The catalyst called a Passive Autocatalytic Recombiner (PAR) is required to have robustness that can maintain its activity for more than 30 years in an environment where temperature, humidity, gas concentration, etc. cannot be controlled. Here, it is expected that "An Intelligent Catalyst" for automotive emissions control exhibits excellent performance even in such a harsh environment. The intelligent catalyst is the nanostructure designed perovskite catalyst that has the rejuvenating function instead of preventing aging. The authors emphasize that the technology developed as a catalyst for automobiles is expected to be useful not only in other industries but also as a relief technology from the national crisis.
加藤 匠馬*; 永岡 美佳; Guo, H.*; 藤田 博喜; 相田 卓*; Smith, R. L. Jr.*
Environmental Science and Pollution Research, 28(39), p.55725 - 55735, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Environmental Sciences)本研究では、土壌中のSrを無添加でスクリーニングする方法の開発を目的として、模擬土壌(粘土鉱物のバーミキュライト,モンモリロナイト,カオリナイト)及び実際の土壌(照沼)に熱水浸出を行い、有機酸を生成した。安定ストロンチウム(SrCl
)を土壌に吸着させ、10種類の有機酸を用いて、水熱条件下(120
200C)での模擬土壌からのSrの溶出量を0.3Mまで評価した。ストロンチウムを吸着したバーミキュライト(Sr-V)については、0.1Mのクエン酸が150C、1時間の処理でSrの溶出に有効であることがわかった。これらの結果をもとに、照沼土壌の有機物からの有機酸の生成について検討した。照沼土壌の水熱処理では、200C、0.5hの反応時間で最大量の有機酸が生成された。照沼土壌からのSrの溶出の可能性を確認するために、ストロンチウムを吸着した照沼土壌(Sr-S)を調べた。Sr-Sでは、200Cで0.5hの反応時間で水熱処理を行うと、室温でSrの40%が溶出し、土壌中のSrのスクリーニングに無添加の方法が使えることがわかった。無添加の水熱浸出法は、化学分析の第一段階で固体を焼成する必要がないため、土壌中の金属の日常的なモニタリングや緊急時の対応にも応用できる。
高橋 温*; 千葉 美麗*; 棚原 朗*; 相田 潤*; 清水 良央*; 鈴木 敏彦*; 村上 忍*; 小荒井 一真; 小野 拓実*; 岡 壽崇; et al.
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.10355_1 - 10355_11, 2021/05
被引用回数：13 パーセンタイル：44.37(Multidisciplinary Sciences)The Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant (FNPP) accident released substantial amounts of radionuclides into the environment. We collected 4,957 deciduous teeth, from children living in Fukushima and reference prefectures. Radioactivity was detected in most of the teeth examined and was attributed to the presence of natural radionuclides, including 
K and daughter nuclides in 
U and 
Th series. Additionally, artificial radionuclides, 
Sr and 
Cs, were detected in the teeth obtained from children from Fukushima and the reference prefectures. However, these radionuclides were not believed to have originated from the FNPP accident. Because the teeth examined in the present study were formed before the FNPP accident occurred, the aforementioned findings may serve as important control data for future studies regarding the radioactivity of teeth formed after the FNPP accident.
田村 浩司; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 田口 富嗣*; Lim, H. H.*; 平等 拓範*; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.405 - 415, 2021/04
被引用回数：16 パーセンタイル：78.67(Nuclear Science & Technology)モノリシックNd:YAG / Cr:YAG複合セラミックを備えたコンパクトな光ファイバー伝送レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)システムを開発し、その特性に対する放射線線量率の影響を、過酷環境下遠隔分析のために調べた。LIBS信号に対する放射線の影響を調べるために、レーザー発振しきい値、出力エネルギー、発振タイミング、時間パルス形状、ビームプロファイルなどのNd:YAGレーザー動作に関連する特性を、010kGy/hrの放射線量率で変化させて金属ジルコニウムのLIBSスペクトルを照射下で測定した。信号強度は照射により大幅に減少したが、最大放射線量率でも有益なスペクトルが得られた。LIBS関連パラメーターの比較から、信号の減少は主に入射パルスエネルギーの減少に起因した。シンチレーション発光スペクトルも放射線照射中に観測され、その信号強度は線量率とともに直線的に増加した。試験結果は、開発したLIBSシステムが、燃料デブリ探査などの過酷な環境において放射線量率の影響を受けるものの遠隔元素分析およびモニタリングに適用可能であることを示している。
永岡 美佳; 藤田 博喜; 相田 卓*; Guo, H.*; Smith, R. L. Jr.*
Applied Radiation and Isotopes, 168, p.109465_1 - 109465_6, 2021/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Inorganic & Nuclear)原子力施設周辺では、環境試料中の放射化学分析(環境モニタリング)が行われる。環境試料中の
, 
核種の前処理は、従来、酸を用いて有機物を分解し、Sr, U, Pu等の対象核種を抽出する方法で行われている。そこで、酸の代わりに超臨界水を用いた環境に優しい新しい前処理法を開発した。本研究では、茨城県の土壌(黒ボク土)を用いて水熱前処理を行い、放射性Sr及びUの前処理を行った。その結果、Sr及びUの回収率はそれぞれ70%及び40%であった。また得られた回収率は、水の密度との相関関係にあることが分かった。開発した方法により、放射化学分析の前処理法における環境負荷を低減することができる。
scattering length from 
photoproduction on the proton near the reaction threshold石川 貴嗣*; 藤村 寿子*; 深澤 宏司*; 橋本 亮*; He, Q.*; 本多 佑記*; 保坂 淳; 岩田 高広*; 甲斐田 俊*; 笠木 治郎太*; et al.
Physical Review C, 101(5), p.052201_1 - 052201_6, 2020/05
被引用回数：7 パーセンタイル：49.94(Physics, Nuclear)Photoproduction of the omega meson on the proton has been experimentally studied near the threshold. The total cross sections are determined at incident energies ranging from 1.09 to 1.15 GeV. The 1/2 and 3/2 spin-averaged scattering length 
and effective range 
between the CO meson and proton are estimated from the shape of the total cross section as a function of the incident photon energy: = (-0.97 
+ 
(0.07 
) fm and = (+2.78 
) + (-0.01 
) fm, resulting in a repulsive force. The real and imaginary parts for and are determined separately for the first time. A small 
-wave contribution does not affect the obtained values.
戒田 拓洋*; 石崎 陽一*; 岡島 智史
圧力技術, 52(2), p.53 - 63, 2014/04
減肉評価の合理化、並びに安全裕度の明確化を目的とした信頼性解析を実機に適用するためには、圧力設備の限界状態を表す各パラメータの確率特性が明確になっている必要がある。その中でも、減肉部の厚さ測定値は重要なパラメータの一つである。日本高圧力技術協会、信頼性に基づく減肉評価専門研究委員会(略称MLR委員会)では、実機で発見された減肉配管を供試し、超音波法による厚さ測定を複数の検査員で実施するラウンドロビン試験を行っている。測定データを分析することで厚さ測定値に関する確率特性を求め、減肉評価の信頼性を明らかにすることは、減肉評価の合理化と、安全裕度の明確化の観点から解決しなければならない課題である。そこで、本研究では、厚さ測定値に関する確率特性を明らかにすることを目的に、MLR委員会が行ったラウンドロビン試験から得られたデータを調査し、その特徴を明確にする。調査にあたり、圧力設備の要求性能と対応する厚さ測定に関するばらつきの要因について整理する。得られた確率特性を用いて、内圧破壊に対する減肉配管の信頼性評価を実施したので報告する。
栗原 朋之*; 戒田 拓洋*; 岡島 智史
圧力技術, 52(2), p.64 - 71, 2014/04
プラントの圧力設備の分野において、供用適性評価(Fitness-For-Service、以下FFSと略す)技術の検討が行われ、欧米を中心に規格化されている。FFS減肉評価では、減肉部の詳細な肉厚測定結果から対象設備の肉厚形状を想定し、その形状に対する強度の評価を行い、適性が判断されている。この際、供用中の減肉の進行については将来腐食代として、推定減肉形状に反映される。このため、供用中の減肉の進行の正確な予測、すなわち正確な減肉速度の把握が本評価において必要不可欠である。本検討では実プラントの検査データをもとに、定量的な供用適性評価を行うための手法を開発、検証することを目的とした。このため、実際のプラントの配管の肉厚測定データを活用し、統計解析を行うことで減肉速度の確率特性を求め、信頼性評価を実施した。
大場 弘則; 田村 浩司; 中西 隆造; 佐伯 盛久; Lim, H. H.*; 平等 拓範*; 若井田 育夫
no journal, ,
For a nuclear power plant decommissioning process, there are some probes related inspection systems to be considered to make the process faster and more accessible, more secure. In the inspection of the damaged reactor core, combining the imaging observation and the Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analysis provides more rich information. In this study, we present a newly developed fiber-optic LIBS probe using a passively Q-switched ceramic micro-laser for remote sensing. And then, we will present application to Gd detection in mixed oxides of simulated nuclear fuel debris (Ce (: surrogate of U)-Zr-Fe oxides) using this probe.
若井田 育夫; 大場 弘則; 平等 拓範*; 池田 裕二*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉においては、事故炉内からの溶融燃料デブリ等を取り出すという世界的に類例のない作業を安全かつ円滑に実行することが求められており、大規模取り出し時における汚染物や燃料デブリの分別・事前スクリーニングや、デブリ取り出し後の確認サーベランスが重要な課題となっている。特に予測によらない実測値に基づくその場での判断は、廃炉工程のみならず、作業の安全・安心に不可欠である。しかし、損傷炉内では、数百gy/hからkGy/hとも予測される高放射線場の極めて過酷な環境であることから、直接かつ簡便に分析する手法は確立されていない。そこで、JAEA/CLADSでは、光をプローブとして光で分析する遠隔分析法としてLIBSに着目し、レーザー光の遠隔搬送に耐放射線性光ファイバーを使用したファイバーLIBS法を提案して、ウラン含有模擬デブリの分析性能や、高放射線環境での性能評価を行っている。Ce酸化物を使用し、混合酸化物(Ce, Zr, Fe)中にGdを少量添加させた焼結試料を調製してGdに関する検量線を取得した。優れた直線性から半定量的分析が可能であり、検出下限として数100ppmが得られること、線量率に依存しない検量線から、10kGy/hまでの高線量率環境下でも線量のない場合と同様な分析特性が得られることが示された。講演では、手のひらサイズの超小型レーザーをプローブの先端に配置し、50mを超える長尺搬送を実現するマイクロチップレーザー利用ファイバーLIBSプローブや、レーザー誘起プラズマをマイクロ波により維持することで原子発光強度を数百倍増強する技術についても紹介する。
若井田 育夫; 大場 弘則; 赤岡 克昭; 柴田 卓弥; 中西 隆造; 狩野 貴宏
no journal, ,
炉心溶融事故を起こした福島第一原子力発電所(1FNPS)の廃止措置では、極めて高い放射線環境における燃料デブリや大量の廃棄物の迅速な遠隔その場スクリーニング分析が求められている。特に反応性残存燃料デブリの確認方法は残存物質耐放射線性光ファイバーを用いたLIBSは、簡便な手法の候補の一つであり、遠隔操作性や耐放射線性等の基礎的な性能実証を重ねてきた。本報告では、これまでの取り組みと成果の概要、今後の取り組み(計画)の概要について紹介する。成果の概要では、耐放射線性光ファイバーを利用した長さ50mのLIBSプローブの基本特性と耐放射線性、レーザー誘起プラズマの放射線環境下で安定性が確認されたこと、より長尺化を図るため、マイクロチップレーザーLIBSプローブの導入を図ったことを報告する。今後の取り組みでは、本手法の信頼性確保に向け、廃炉・汚染水対策補助金事業で使用済み燃料による実証を行う計画や、1FNPS廃炉現場において可搬型LIBSシステムを導入するために必要となる特殊な周辺機器の準備状況等について報告する。
若井田 育夫; 大場 弘則; 中西 隆造; 赤岡 克昭; 柴田 卓弥
no journal, ,
In the decommissioning of 1FNPS, a large amount of fuel debris and radioactive wastes with extremely high radiation dose rate were existed, and a radiation resistant remote screening analysis has been strongly required. The combination of radioactive resistant optical fiber and LIBS will be one of the promising choices for the remote screening analysis under extremely high radiation condition, and basic performances of remote operability and radiation resistance has been demonstrated over 50 m long laser delivery and radiation resistance more than MGy under at a dose rate of 10 kGy/h. And especially, it has been successfully performed that the calibration curve will not change even under the radiative environment of 10 kGy/h. The challenging plan to install the LIBS system as a trial use in an actual working environment of 1FNPS has been currently approved for collected radioactive samples. A simple pollution protection unit with a cleaned air ventilation system has been installed to the previously developed portable LIBS system, and also the Remote controlled XYZ Sample Stage for LIBS Probe has been combined for the challenge at the actual working site in 1FNPS where air contamination is undeniable. The maximum surface dose rate of the sample was about 20 mSv/h.
若井田 育夫; 大場 弘則; 大場 弘則*; 赤岡 克昭; 狩野 貴宏; 中西 隆造*; 坂本 寛*; 池田 裕二*; 平等 拓範*
no journal, ,
The decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station with melt downed core, it will be required a rapid, remote and in-situ screening analysis of fuel debris and a large amount of waste materials in a narrow and extremely high radiation environment. Radiation-resistant optical fiber based LIBS is one of the practical techniques as the remote in-situ analysis. In the ultra-long-distance remote analysis, a microchip laser delivered by 100 m optical fiber was used to simulate a long-distance analysis. Although a little bit attenuation was observed in emission light intensity, there was no effect on the calibration curve, and the same performance by using a 5 m optical fiber was demonstrated. In the analysis of spent fuel, a portable optical fiber LIBS system was prepared, and only the probe head was introduced into the Hot Cell facility. Spent fuel samples containing Zr and Fe oxides were analyzed, and spectra with no change were obtained even in high-dose environments. These demonstrated the applicability of LIBS for in-situ remote analysis of nuclear fuel debris.
伊海田 陸*; 関川 卓也; 樋川 智洋; 大野 義章*; 甲斐 健師
no journal, ,
高レベル放射性廃液の中からマイナーアクチノイド(MA)や希土類元素(RE)を抽出する際に、Tetra-Octyl-DiGlycol-Amide (TODGA)と呼ばれる有機分子が利用される。実際の抽出プロセスではTODGAを溶かした油性の有機溶媒と高レベル廃液を撹拌することで、有機層にTODGAと結合したMA、REを抽出する。しかし、TODGAを長時間使用すると
線による放射線分解のために抽出性能が低下することが報告されている。また、TODGA抽出剤の放射線分解に関する物理・物理化学過程は十分に解明されていない。そこで本研究では第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて、電離が引き起こされたTODGAの物理・物理化学過程における分子構造変化を計算した。その結果、実験で得られている分解生成物に対応した分子構造変化や、分子内プロトン移動が見られた。この過程の解明はTODGAの劣化挙動や線による水素発生のメカニズムを明らかにすることに繋がる。
の超伝導転移温度のキャリア密度依存性; テトラへドロン法を用いた解析II伊海田 陸*; 関川 卓也; 大野 義章*; 佐野 和博*; 枡田 佳美*
no journal, ,
Nbなどを希薄に混ぜたSrTiOは、自由電子が最も希薄な超伝導体の1つとして研究されてきた。同時にSrTiOは低温で巨大な誘電率を示すが、酸素16の酸素18置換や、SrのCa置換により強誘電転移が起こる物質でもある。さらに強誘電転移が起こる付近の置換濃度で超伝導転移温度Tcの増加が観測されている。しかし、強誘電性と超伝導の関係は解明されていない。そこで本研究では第一原理計算ソフトウェアQuantum ESPRESSOを用いて超伝導転移温度の最高値を示す近傍の自由電子密度領域で強誘電性、超伝導に関する物理量を計算した。その結果、自由電子密度の減少とともに強誘電転移の兆候と見られる結晶振動の周波数低下が得られた。さらに自由電子密度の減少とともにTcが増大する結果も得られた。この結果は、SrTiOにおける強誘電性と超伝導の関係の理論解明につながる。
