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論文

福島原発周辺土壌中の$$^{36}$$Clの深度・蓄積量分布

太田 祐貴*; 末木 啓介*; 笹 公和*; 高橋 努*; 松中 哲也*; 松村 万寿美*; 戸崎 裕貴*; 本多 真紀*; 細谷 青児*; 高野 健太*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.99 - 102, 2019/02

福島第一原子力発電所事故により放出された放射性核種に長寿命の$$^{36}$$Cl(半減期: 30.1万年)がある。$$^{36}$$Clは放射性廃棄物の処理の際に土壌中における高い移動能と相まって重要な核種である。しかし、土壌中では無機塩素(Clinorg)が有機塩素(Clorg)に変換・保持されることで、その移動の機構は不明である。本研究では、汚染地域の無機$$^{36}$$Clの深度分布を得ることで$$^{36}$$Clの動態を検討し、事故による$$^{36}$$Cl汚染の程度を検討した。また、5cm表土に含まれる$$^{36}$$Clについても検討した。2017年における深度分布では、$$^{36}$$Cl濃度は表層で最も高くなり、深度とともに緩やかに減少した。一方で、$$^{36}$$Cl/Clはほぼ一定(平均値: 3.24$$pm$$0.55 ($$times$$10$$^{-12}$$))の値を示した。事故前の$$^{36}$$Cl/Clと比べると$$^{36}$$Cl/Clの増加を示し、事故由来の$$^{36}$$Clは土壌3.6g/cm$$^{2}$$(=5cm深)より深く移動していることが分かった。

論文

Radiocarbon variations in tree rings since 1960 near the Tokai nuclear facility, Japan

松中 哲也*; 笹 公和*; 高橋 努*; 細谷 青児*; 松村 万寿美*; 佐藤 志彦; Shen, H.*; 末木 啓介*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 439, p.64 - 69, 2019/01

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

炭素14による環境影響を評価するため、東海原子力発電所周辺で採取した松の切り株から加速器質量分析を使用して炭素14の量を測定した。1959年から2013年までの間において232-403Bq/kgCが確認され、1959-1965年および2011-2013年はバックグラウンドレベルだった。1966-2010年の間は東海原子力発電所および東海再処理工場の公開されている運転履歴にマッチした。一方、これらの炭素14から受ける放射線量は1年あたり3.9$$mu$$Sv以下であり、影響は十分無視できるレベルである。

論文

Analysis of two forms of radioactive particles emitted during the early stages of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station accident

佐藤 志彦; 末木 啓介*; 笹 公和*; 吉川 英樹; 中間 茂雄; 箕輪 はるか*; 阿部 善也*; 中井 泉*; 小野 貴大*; 足立 光司*; et al.

Geochemical Journal, 52(2), p.137 - 143, 2018/00

 被引用回数:10 パーセンタイル:1.74(Geochemistry & Geophysics)

Two types of radioactive particles have been isolated from environmental samples collected at various distances from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station. "Type A" particles are 2-10 $$mu$$m in diameter and display characteristic Cs X-ray emissions when analysed by energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS). "Type B" particles are considerably larger, up to 400 $$mu$$m in diameter, with Cs concentrations too low to be detectable by EDS. These larger particles were isolated from the region to the north of the nuclear reactor site, which was contaminated on March 12, 2011. The specific activity of Type B particles is much lower than Type A, and the mean $$^{134}$$Cs$$/^{137}$$Cs ratios are $$sim$$0.93 and 1.04, respectively. The Type B ratio indicates power station Unit 1 as the source, implying that these larger radioactive particles were discharged on March 12. This study found that different type of radioactive particle was released not only on March 15 but also on March 12.

論文

東日本原子力施設周辺の年輪内における1960年以降の炭素14濃度変動

松中 哲也*; 笹 公和*; 高橋 努*; 細谷 青児*; 松村 万寿美*; 末木 啓介*; 佐藤 志彦

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.76 - 79, 2017/06

原子力施設の稼働に伴い放出する$$^{14}$$C放出量を松の木の年輪に含まれる$$^{14}$$Cを測定することで評価した。結果、(1)東海原子力施設周辺における1967-2010年単年輪内の$$^{14}$$C濃度は、北半球バックグラウンドに比べ2.6-70Bq kg$$^{-1}$$C高かった。(2)単年輪内の余剰$$^{14}$$C濃度は、2つの原子力発電所からの$$^{14}$$C放出量変動の影響を受けて、稼働開始時期と終了時期におよそ応答して増加傾向と減少傾向を示した。(3)再処理施設からの$$^{14}$$C放出量が比較的多かった3つの時期(1980年, 1985年, 1992年付近)に余剰$$^{14}$$C濃度の増大が認められた。(4)主として東海原子力施設に由来すると考えられる単年輪内余剰$$^{14}$$Cは、食物摂取による実効線量に換算すると最大で3.9$$mu$$Sv yr$$^{-1}$$程度であった。

論文

Transmission properties of C$$_{60}$$ ions through micro- and nano-capillaries

土田 秀次*; 間嶋 拓也*; 冨田 成夫*; 笹 公和*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 山田 圭介; 平田 浩一*; 柴田 裕実*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 315, p.336 - 340, 2013/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Instruments & Instrumentation)

Applying the beam-focusing method with capillaries to C$$_{60}$$ projectiles in the velocity range between 0.14 and 0.2 a.u., transmission properties of C$$_{60}$$ ions through two different types of capillaries are studied: (1) a borosilicate-glass single microcapillary with an outlet diameter of 5.5 $$mu$$m, and (2) an Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ multicapillary foil with approximatey 70-nm pores in diameter and a high aspect ratio of approximately 750. Transmitted-particle compositions are measured with the electrostatic-deflection method combined with a two-dimensional position-sensitive detector. In the experiments with the single microcapillary, the main transmitted component is found to be primary C$$_{60}$$ ions, which are focused in the area equal to the capillary outlet diameter. The other components are charge-exchanged C$$_{60}$$ ions and charged or neutral fragments (fullerene-like C$$_{60-2m}$$ and small C$$_{n}$$ particles), and their fractions decrease with decreasing projectile velocity. Similar results are obtained in the experiments with the multicapillary foil. It is concluded from the relative transimission fractions of more than 80% that the C$$_{60}$$ transmission fraction is considerably high for both types of the capillaries in the present velocity range.

論文

Energy spectra of electrons induced by MeV atom clusters

工藤 博*; 岩崎 渉*; 内山 瑠美*; 冨田 成夫*; 島 邦博*; 笹 公和*; 石井 聡*; 鳴海 一雅; 楢本 洋; 齋藤 勇一; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 45(22), p.L565 - L568, 2006/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:54.76(Physics, Applied)

MeV原子クラスターの衝突によって固体から放出される電子のエネルギー分布を初めて観測した結果を報告する。グラファイトとSiにC$$^{+}$$$$_{n}$$,Al$$^{+}$$$$_{n}$$ (n$$leq$$8)を入射した場合、後方に放出される電子については、エネルギーが$$sim$$10eVより低い領域では、nの増加に伴って1原子あたりの電子の収量が減少し、n$$geq$$3では、n=1の場合の50%より低くなった。実験結果は、入射粒子の阻止断面積でも露払い効果でも説明できず、おそらく、イオン化の抑制ではなく、生成された低エネルギー電子の輸送過程、あるいは表面の透過過程が抑制された結果、電子放出が抑制されたものと考えられる。

論文

Design study around beam window of ADS

大井川 宏之; 辻本 和文; 菊地 賢司; 倉田 有司; 佐々 敏信; 梅野 誠*; 西原 健司; 斎藤 滋; 水本 元治; 高野 秀機*; et al.

Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.325 - 334, 2005/11

原研は、マイナーアクチニド(MA)の効果的な核変換を目的とした加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を進めている。原研が提案するADSは、熱出力800MWの鉛ビスマス冷却タンク型未臨界炉でMAとプルトニウムを混合した窒化物燃料を装荷する。鉛ビスマスは入射陽子ビームによる核破砕反応で中性子を発生させるターゲットとしても使用される。本研究では、ビーム窓周辺の設計に焦点を絞ったADSの成立性について検討した。ホットスポット燃料ピンの冷却性確保のために、ターゲット領域とダクトレス燃料集合体の間に隔壁を設けた設計とした。また、ビーム窓の冷却を効果的に行うように、流調ノズルを設けた。熱流動解析の結果、最大ビーム出力30MW時においても、ビーム窓の外表面最高温度を摂氏500度以下に抑制できることがわかった。外圧とビーム窓内の温度分布の結果生じる応力も、許容制限値以下となった。

報告書

核変換実験施設の概念検討,2; ADSターゲット試験施設の概念検討

佐々 敏信; 梅野 誠*; 水林 博*; 森 恵次郎*; 二川 正敏; 斎藤 滋; 甲斐 哲也; 中井 公一*; 雑候 章*; 笠原 芳幸*; et al.

JAERI-Tech 2005-021, 114 Pages, 2005/03

JAERI-Tech-2005-021.pdf:9.66MB

日本原子力研究所では、加速器駆動核変換システム(ADS)にかかわる技術の研究開発を進めるため、大強度陽子加速器施設J-PARC計画の下で核変換実験施設の建設を検討している。核変換実験施設は、ADSの未臨界炉心に関する物理的特性の実験的研究を行う核変換物理実験施設と、ADSを設計するための材料データベース構築及び核破砕ターゲットの工学的特性の試験を行うADSターゲット試験施設から構成される。本報告は、ADSターゲット試験施設について、施設の目標,実用ADSと本実験施設との関連について述べ、台車搭載型核破砕ターゲットを採用した実験施設の検討結果についてまとめたものである。

口頭

Production of C$$_{60}$$ microbeams by single-microcapillary methods

土田 秀次*; 間嶋 拓也*; 冨田 成夫*; 笹 公和*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 山田 圭介; 平田 浩一*; 柴田 裕実*; et al.

no journal, , 

Transmission properties of sub-MeV C$$_{60}$$ ions through a capillary were investigated. A 360-keV C$$_{60}$$$$^{+}$$ or 720-keV C$$_{60}$$$$^{2+}$$ primary ion beam obtained from a 400-kV ion implanter was introduced into a single capillary, whose outlet diameter was 5.5 or 14 $$mu$$m, mounted on a goniometer. Particles emerging from the outlet of the capillary were deflected with electrostatic parallel plates and detected by a microchannel plate with a phosphor screen to obtain information about their composition. Some interesting results have been obtained from this measurement: (1) a main component of transmitted particles is C$$_{60}$$ beams, due to direct transmission, (2) the other components are unknown-size neutral particles, and large-size fragments of C$$_{58}$$ or C$$_{56}$$ ions produced via C$$_{2}$$-emission from C$$_{60}$$, and (3) small-sized carbon fragments of C$$_{1}$$ or C$$_{2}$$ ions resulting from C$$_{60}$$-multifragmentation are not detected, which suggests that most of them are detected as neutral particles.

口頭

高速分子イオンのナノキャピラリー透過におけるウェイク効果

土田 秀次*; 中嶋 薫*; 横江 潤也*; 杉山 元彦*; 太田 優史*; 間嶋 拓也*; 柴田 裕実*; 冨田 成夫*; 笹 公和*; 平田 浩一*; et al.

no journal, , 

高速分子イオンを数十nmの孔径を持つナノキャピラリーを透過させて、出射する分子イオンの分子軸をキャピラリー内壁との相互作用により揃えるビーム配向制御に関する研究を行っている。分子軸配向の駆動力としては、キャピラリー内で解離した入射イオンのうち、先行するイオンの電荷でキャピラリー内壁表面に誘起された電子の動的遮蔽によって、その後方にできる電子粗密波に後続イオンが捕捉される効果(ウェイク効果)が有力と考えられる。そこで本研究ではウェイクによる解離イオンの捕捉効果を調べるため、1.0MeV HeH$$^{+}$$イオンをアルミナ製の平均孔径67nm、アスペクト比約750のキャピラリーに入射させ、出射する解離イオン(H$$^{+}$$およびHe$$^{1, 2+}$$)の運動エネルギーを高分解能磁場型分析器により測定した。この結果の一例として、ゼロ度方向に出射したH$$^{+}$$イオンのエネルギースペクトルでは、Heイオンの前方と後方に位置してクーロン爆発したH$$^{+}$$に相当するピークが204keVと196keV付近にそれぞれ観測された。各ピークの収量比からHeイオンの後方に捕捉されたH$$^{+}$$の成分は約75%であることが分かった。発表では、他の出射イオンの出射角依存性等についても言及する。

口頭

キャピラリーを用いた高速分子・クラスターイオンビームの空間制御

土田 秀次*; 間嶋 拓也*; 冨田 成夫*; 笹 公和*; 平田 浩一*; 柴田 裕実*; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.

no journal, , 

本研究では、サブMeV領域のC$$_{60}$$イオンマイクロビーム形成を目的としてC$$_{60}$$イオンのガラスキャピラリーの透過特性を、また、多孔ナノキャピラリーを透過した際のウェイク効果による分子軸のそろった(配向された)イオンビーム形成を目的としてHeH$$^{+}$$分子イオンの透過特性をそれぞれ調べた。前者では、ガラスキャピラリーを透過したC$$_{60}$$イオンのビーム径がキャピラリー出口径とほぼ等しいことがわかった。また、キャピラリーを透過したイオンはC$$_{60}$$イオン、C$$_{60}$$イオンからC$$_{2}$$放出したC$$_{60-2m}$$イオン(mは整数)及び中性粒子から構成されること、さらに解離せずにキャピラリーを透過するC$$_{60}$$イオンの割合が少なくとも75%以上であることが分かった。後者では、キャピラリーを透過したHeH$$^{+}$$イオン及びその解離イオンのエネルギースペクトルから、解離Heイオンの後方に位置するH$$^{+}$$の割合は前方に位置するものに比べて約3倍多いことがわかった。これは、解離Heイオンが誘起したウェイクによってHeイオンの後方にH$$^{+}$$イオンが捕捉されたことを示しており、したがって、少なくとも解離したイオン同士はウェイクによって配向することを示す。

口頭

福島第一原発周辺で見つかった放射性粒子の特徴

佐藤 志彦*; 末木 啓介*; 笹 公和*; 箕輪 はるか*; 吉川 英樹; 藤原 健壮; 中間 茂雄; 足立 光司*; 五十嵐 康人*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故では、Csを高濃度に濃縮した放射性粒子が放出したことが確認されている。本研究では原子力発電所周辺の特に線量が高いエリアにおいて土壌等を採取し、放射性粒子の分布およびその特徴を分析した。その結果、土壌試料から、複数の放射性粒子が確認された。特に原子力発電所から北北西方向約7kmの地点では数百$$mu$$mに達する放射性粒子が複数見つかった。見つかった放射性粒子は、先行研究において、原子力発電所から20km北西に離れた地点、およびつくば市で見つかった粒子と元素組成、並びに粒子の表面状態が類似していた。

口頭

福島第一原発周辺で発見した放射性粒子

佐藤 志彦*; 末木 啓介*; 笹 公和*; 箕輪 はるか*; 吉川 英樹; 藤原 健壮; 中間 茂雄

no journal, , 

福島第一原発周辺で採取した土壌およびダストから放射性粒子の分離を行った。分離したすべての粒子はCs同位体比から、1号機、2号機由来に分けることができ、1号機由来の粒子からのみ$$^{134}$$Cs,$$^{137}$$Csに加えわずかに$$^{125}$$Sbも検出された。また粒子の成分は80wt%がケイ酸であることが判明した。

口頭

福島第一原発北西部における放射性物質と放射性粒子の関係

佐藤 志彦; 末木 啓介*; 笹 公和*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故では事故初期において放出した通称Csボールと呼ばれる放射性粒子の原子力発電所北西地域における分布を調査した。先に報告したAg/Cs比によるイベント分離の結果から、つくばでCsボールが見つかった同一日である3月15日に2号機に由来するプリュームで汚染した地域からCs粒子とほぼ同じものが見つかった。一方、3号機に起因する汚染をした地域から、粒子は見つかったものの、Cs同位体比から2号機から運ばれたものと考えられる。今後はさらに周辺で調査を進めることで、3号機に由来する放射性粒子の有無を判断してゆく。

口頭

福島原発事故以降の河川における溶存態と底質土のセシウム同位体比変化

富田 涼平*; 松中 哲也*; 本多 真紀*; 佐藤 志彦; 松村 万寿美*; 高橋 努*; 坂口 綾*; 松崎 浩之*; 笹 公和*; 末木 啓介*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故により拡散した放射性核種は降雨などの影響を受けて地上に沈着した。原子力発電所から200km離れた千葉県東葛地域の河川底質土からも原子力発電所由来の放射性核種が検出されており、我々は地点毎に河川水溶存態中放射性セシウム$$^{137}$$Csや放射性ヨウ素$$^{129}$$I、それらの安定同位体濃度を測定した。特にセシウムに関して特徴的な変化が観測された。本流と比較して低いセシウム同位体比($$^{137}$$Cs/$$^{133}$$Cs)を示す利根川河川水の注水によって本流の溶存態中$$^{137}$$Cs/$$^{133}$$Cs比が一時的に大きく減少していた。一時的に減少した$$^{137}$$Cs/$$^{133}$$Cs比は河口に向けて移動している間に徐々に上昇する変化が観測された。この溶存態中$$^{137}$$Cs /$$^{133}$$Cs比の上昇には底質土が大きく寄与していると考え、底質土から逐次抽出によりCsの抽出を行い、各フラクションの$$^{137}$$Csと$$^{133}$$Csを定量し、溶存態との比較を行った。結果、速い速度で底質土と溶存態との平衡に達することが示唆された。

口頭

福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性粒子の放射性核種

末木 啓介*; 松尾 一樹*; 笹 公和*; 佐藤 志彦; 吉川 英樹; 箕輪 はるか*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故によって福島県の東側を中心に原子炉起源の放射性核種による汚染が起こった。この放出された放射性物質の一部がケイ酸ガラス質の微粒子として飛散したことが明らかになってきた。本研究では特に原子力発電所の北北西2kmで採取した放射性粒子に含まれるセシウム-134, 137($$^{134,137}$$Cs)、アンチモン-125($$^{125}Sb$$)およびヨウ素-129($$^{129}$$I)の測定を行い、特にヨウ素についてはヨウ素-131($$^{131}$$I)の事故時における推定を行った。$$^{137}$$Csは1粒子あたり83-3000Bqとその大きさの違いで広い範囲に分布していた。2011年3月11日に補正した$$^{134}$$Cs/$$^{137}$$Csは0.94で1号機由来が示唆された。また$$^{125}$$Sb/$$^{137}$$Csは0.006-0.018の範囲に存在していた。加速器質量分析で得られた$$^{129}$$I/$$^{137}$$Csは1-6$$times$$10$$^{-9}$$となった。粒子を採取した地点周辺の土壌から粒子の$$^{129}$$I/$$^{137}$$Csは1/100と小さいことが判明し、原子炉停止時に換算して、$$^{131}$$Iは46-75Bq存在していたと推定された。

口頭

AMSを用いた福島原発周辺土壌の$$^{36}$$Clの定量

太田 祐貴*; 末木 啓介*; 笹 公和*; 高橋 努*; 松中 哲也*; 松村 万寿美*; 戸崎 裕貴*; 細谷 青児*; 高野 健太*; 落合 悠太*; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故により、莫大な量の放射性核種が環境中に放出された。$$^{36}$$Cl(半減期: 30.1万年)もまた放出が疑われる核種である。しかし、汚染地域の土壌中に含まれる$$^{36}$$Clを報告する研究は三宅ら(2015)の1件だけである。さらなる研究により$$^{36}$$Clの放出量と他の放射性核種の放出挙動との関係を評価することが求められる。そこで本研究では、筑波大学加速器質量分析(AMS)装置を用いて得た$$^{36}$$Cl/Clから$$^{36}$$Cl蓄積量(Bq/m$$^{2}$$)の算出を行い、放出量の大きい$$^{137}$$Csや$$^{36}$$Clと同じハロゲンである$$^{129}$$Iとの比較検討を行った。

口頭

加速器質量分析法を用いた$$^{90}$$Sr測定の試み

細谷 青児*; 笹 公和*; 高橋 努*; 本多 真紀*; 佐藤 志彦; 高野 健太*; 落合 悠太*; 山口 晃司*; 末木 啓介*

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故によって放出された$$^{90}$$Sr(T1/2=28.79yr)について、迅速な測定技術開発の要望が増加している。しかしながら液体シンチレーションを用いた従来の$$^{90}$$Srの定量には2週間以上かかり、大量の試料を定量するのは困難である。新たにICP-MSで の$$^{90}$$Srの迅速測定手法が実用化されたが、福島第一原子力発電所事故に起因する$$^{90}$$Srの放出量を定量するには不十分である。そこで加速器質量分析法(AMS)を用いた$$^{90}$$Srの測定手法を確立することによって、迅速かつ高感度な$$^{90}$$Srの定量を開発中であり、本発表ではその途中経過について報告する。

口頭

福島原発事故由来の放射性粒子に含まれる$$^{125}$$Sbと$$^{129}$$Iの定量

松尾 一樹*; 末木 啓介*; 佐藤 志彦; 吉川 英樹; 箕輪 はるか*; 笹 公和*; 松中 哲也*; 松村 万寿美*; 高橋 努*; 坂口 綾*

no journal, , 

2011年3月に発生した福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が放出された。その中で不溶性の放射性粒子が、大気浮遊塵中や土壌中から発見された。その特徴は、ケイ酸ガラス質で放射性セシウム($$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs)のみが放射線源である。本研究では粒子が生成した際の放射性核種の取り込みの特徴を推定し、粒子生成プロセスにつながる情報を得るため、現在測定可能である放射性核種の定量を試みた。結果は、SbはCsと同じように取り込まれたものが存在した一方、Iの取り込みはCsとは異なっていたと分かった。このことから、粒子の放射性核種の取り込みには、核種ごとに差異が存在すると推定された。これは、粒子生成時に核種を選択する過程が存在していた可能性を示唆している。

口頭

6MVタンデム加速器による$$^{90}$$Sr-AMS

細谷 青児*; 笹 公和*; 高橋 努*; 本多 真紀*; 佐藤 志彦; 高野 健太*; 落合 悠太*; 末木 啓介*

no journal, , 

AMSによる$$^{90}$$Srの分析法が確立されることによって高感度かつ迅速な分析法の開発を試みた。標準試料からのSrF$$^{3-}$$ビーム引き出すことができ、国内初となる$$^{90}$$SrのAMSによる検出に成功した。同重体$$^{90}$$Zrの分離については5枚電極型$$Delta$$E-E検出器を用いて、検出器ガス(イソブタンガス)の圧力を約30Torrに調整することにより同重体$$^{90}$$Zrとの分離が最大になることが分かった。現在解析中であるが、バックグラウンドは$$^{90}$$Sr/Sr~10$$^{-12}$$前半から10$$^{-13}$$後半を見込んでいる。

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