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論文

Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.

報告書

GPS観測データを用いた東北沖太平洋地震前後における北海道北部の地殻変動解析

常盤 哲也; 杉本 慎吾*

JAEA-Data/Code 2012-033, 28 Pages, 2013/03

JAEA-Data-Code-2012-033.pdf:10.56MB

本研究は、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による北海道北部地域の地殻変動を把握することを目的とし、原子力機構及び国土地理院で取得したGPS観測データ(2010年10月1日から2011年5月31日)をもとにして、地震発生時付近の地殻変動に関する解析を行った。その結果、地震発生前後の地殻変動は、北北西-南南東方向で変位し、その大きさは西側ほど大きい傾向が認められた。つまり幌延町周辺を固定点とした場合、東側は北側へ、西側は南側へ変位していることがわかった。観測期間が半年という短い期間であるが、この傾向はほぼ東西圧縮場である従来の地殻変動と異なる結果である。

報告書

北海道北部におけるGPS観測データを用いた地殻変動解析

常盤 哲也; 杉本 慎吾*

JAEA-Data/Code 2012-024, 53 Pages, 2012/12

JAEA-Data-Code-2012-024.pdf:5.36MB

本研究では、GPS観測データを利用して、幌延地域を含む北海道北部を対象とした地殻変動の特徴を把握するための解析調査を実施した。調査内容は、北海道北部内の33点分のGPS連続観測システムのデータを用いて、2000年10月から2010年10月までの約10年間の観測点座標を算出し、その座標データを用いて、各観測点の変位速度、及び、歪速度推定を行った。その結果、本地域は東西に近い圧縮場であり、面積歪速度, 最大せん断歪速度はそれぞれ、-70$$sim$$-10$$times$$10$$^{-9}$$, 50$$sim$$120$$times$$10$$^{-9}$$ strain/yearであった。

報告書

Conceptual design and related R&D on ITER mechanical based primary pumping system

丹澤 貞光; 廣木 成治; 阿部 哲也; 清水 克祐*; 井上 雅彦*; 渡辺 光徳*; 井口 昌司*; 杉本 朋子*; 猪原 崇*; 中村 順一*

JAEA-Technology 2008-076, 99 Pages, 2008/12

JAEA-Technology-2008-076.pdf:35.19MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の真空排気システムは、DT核融合反応で生じたヘリウム(He)を大量の未反応DT燃料とともにトカマク真空容器外へ排出する役割を担うとともに、大気圧から超高真空までの排気や真空漏洩試験,壁洗浄などにも使う。機械式真空ポンプシステムは、クライオポンプシステムと比較しての長所として連続排気や極低トリチウム滞留量,低運転コストが挙げられる。一方、短所として磁気シールドの必要性や水素(H$$_{2}$$)排気性能の不十分性などが一般に認識されている。ITER条件での機械式ポンプシステムの上記短所を克服するため、ダイバータH$$_{2}$$圧力0.1-10Paで十分な排気性能を有するヘリカル溝真空ポンプ(HGP)ユニットを開発し、その性能試験を行った。そしてその開発・試験を通して、軽元素ガス排気用ヘリカル溝真空ポンプユニットの大型化設計・製作に関する多くのデータベースを取得した。また、同データベースをもとにヘリカル溝真空ポンプユニットを使い、ITER条件に合わせて最適配置した磁気シールド構造を有する機械式真空ポンプシステムの概念設計を行った。さらに、タービン翼とヘリカル翼を組合せた複合分子ポンプユニットを使ったコスト低減化(RC)ITER機械式真空ポンプシステムの概念設計も行った。

論文

Construction of monitoring system for biological effects of local ionizing radiation using the nematode ${it C. elegans}$

東谷 篤志*; 杉本 朋子*; 森 ちひろ*; 鈴木 蓉子*; 齋藤 るみ子*; 一石 英一郎*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 和田 成一*; 柿崎 竹彦; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 113, 2007/02

モデル生物の1つである線虫${it C. elegans}$を用いて、生殖細胞系の放射線影響、特にDNA損傷によるアポトーシスと細胞周期の停止とバイスタンダー効果について検討した結果、線虫の生殖細胞形成時のパキテン期チェックポイント機構によるアポトーシスに関しては、同一個体内での間接的な効果、バイスタンダー効果によりアポトーシスが誘導される可能性は低いことが示唆された。そこで、腸管や筋肉等の体細胞における放射線誘発バイスタンダー効果の有無を検証するとともに、放射線被曝を受けていない細胞においてほかのストレス応答が誘導されているかどうかを解析するため、さまざまな外部ストレスに応答して発現が上昇することが知られている低分子heat shock protein: ${it hsp16}$遺伝子に大腸菌${it lacZ}$遺伝子が融合した${it hsp16-lacZ}$組換え体線虫などを用いて生物効果のモニター系の構築を行った。

論文

Cell cycle arrest and apoptosis in ${it Caenorhabditis elegans}$ germline cells following heavy-ion microbeam irradiation

杉本 朋子*; 太齋 久美子*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 和田 成一; 浜田 信行*; 柿崎 竹彦; 小林 泰彦; 東谷 篤志*

International Journal of Radiation Biology, 82(1), p.31 - 38, 2006/01

 被引用回数:31 パーセンタイル:7.97(Biology)

重イオンマイクロビームを用いて線虫生殖細胞系の放射線影響、特にDNA損傷によるアポトーシスと細胞周期の停止とバイスタンダー効果について検討した。雌雄同体の線虫に存在する前後2つの生殖腺の後部パキテン核に対してのみ炭素イオンマイクロビームを照射する区と、生殖腺から離れた尾部に対して照射する区を設け、照射5時間後に、前後それぞれの生殖腺にみられるアポトーシス死細胞の数について測定を行った。その結果、尾部に照射した場合、野生型並びにabl-1欠損変異体のいずれにおいても、非照射区と比較して、前後の生殖腺での死細胞数の有意な増加は認められず、また、後部の生殖腺パキテン核に対して照射した場合は、照射された側のみで、アポトーシス死細胞の増加が観察された。以上の結果から、線虫の生殖細胞形成時のパキテン期チェックポイント機構によるアポトーシスに関しては、同一個体内での間接的な効果、バイスタンダー効果によりアポトーシスが誘導される可能性は低いことが示唆された。

口頭

モデル生物Cエレガンスを用いた放射線影響とバイスタンダー効果の研究

東谷 篤志*; 杉本 朋子*; 太齋 久美子*; 森 ちひろ*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦

no journal, , 

モデル生物の1つである線虫Cエレガンスを用いて、生殖細胞系の放射線影響、特にDNA損傷によるアポトーシスと細胞周期の停止とバイスタンダー効果について検討した。雌雄同体の線虫に存在する前後2つの生殖腺の後部パキテン核に対してのみ炭素イオンマイクロビームを照射する区と、生殖腺から離れた尾部に対して照射する区を設け、照射5時間後に、前後それぞれの生殖腺にみられるアポトーシス死細胞の数について測定を行った。その結果、尾部に照射した場合、野生型並びにabl-1欠損変異体のいずれにおいても、非照射区と比較して、前後の生殖腺での死細胞数の有意な増加は認められず、また、後部の生殖腺パキテン核に対して照射した場合は、照射された側のみで、アポトーシス死細胞の増加が観察された。以上の結果から、線虫の生殖細胞形成時のパキテン期チェックポイント機構によるアポトーシスに関しては、同一個体内での間接的な効果、バイスタンダー効果によりアポトーシスが誘導される可能性は低いことが示唆された。

口頭

モデル生物線虫Cエレガンスの生殖細胞における放射線応答の研究

森 ちひろ*; 杉本 朋子*; 太齋 久美子*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 一石 英一郎*; et al.

no journal, , 

線虫${it C. elegans}$に過剰な放射線照射をすると、生殖腺内の減数分裂前期パキテン期の細胞でアポトーシスが誘導される。ヒトの原ガン遺伝子c-Abl1はTyrosine kinaseとしてDNA修復の制御に関与している。さらに、線虫のabl-1欠損変異株においては、放射線照射後、生殖腺でのアポトーシスが野生株に比べ高頻度に誘導されることから、アポトーシス誘導に対して負に制御することが示唆されてきた。そこで本研究では、線虫DNAマイクロアレイを用いて、野生株とabl-1に放射線を照射し、放射線応答とabl-1の制御下にある遺伝子群の網羅的な発現解析を行った。さらに、TIARAの重イオンマイクロビーム細胞照射装置により、生殖腺内の局部照射を行った。その結果、生殖腺パキテン期の部位に照射したときにのみアポトーシスは誘導され、組織特異的な放射線応答の研究に同技術が有効であることが認められた。

口頭

重イオンマイクロビームを用いた線虫Cエレガンスの放射線応答の研究

東谷 篤志*; 森 ちひろ*; 杉本 朋子*; 太齋 久美子*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦

no journal, , 

モデル生物の1つである線虫Cエレガンスは、多細胞真核生物として全ゲノム解読が最初に行われるとともに、さまざまな遺伝的突然変異体の単離やRNA干渉法による網羅的な逆遺伝学的解析がなされている。さらに、世代交代期間が約3日と短く、発生過程における全細胞系譜が明らかにされていることが特徴としてあげられる。私たちは、成虫においてもその体長が約1mmと比較的小さく、透明で各細胞・組織を低倍率の顕微鏡下で観察できることから、マイクロビームを用いた局部的な放射線照射の生物影響を調べるうえでも格好の材料と考えている。そこで、TIARAの重イオンマイクロビーム照射装置を用いて、おもにCエレガンスの生殖細胞系における放射線応答に関する研究を展開してきた。これまでの実験系とその成果,生殖腺幹細胞における細胞周期の停止とアポトーシスについて紹介するとともに、今後の方向性についても議論する。

口頭

Synthesis of a nitrogen-containing carbon material with oxygen reduction activity from polymer precursors

出崎 亮; 杉本 雅樹; 島田 明彦; 山本 春也; 田口 光正; 八巻 徹也

no journal, , 

近年、白金等の貴金属を含まないカーボン触媒材料の合成に関する研究が盛んに行なわれており、窒素原子を取り込んだグラファイト骨格を含むカーボン材料は、白金並みの酸素還元活性を示すことが明らかにされている。我々は、窒素イオン注入法を利用して材料表面に局所的に触媒活性層を有するカーボン触媒材料を合成するプロセスの開発を目指している。本研究では、原料となり得るいくつかの前駆体高分子について焼成処理後の炭化率、結晶構造等を評価した。その結果、ベンゼン環を構造中に含むポリイミド、フェノール樹脂が50-60%の高い炭化率を示すこと、800$$^{circ}$$C以上でグラファイト骨格が形成されることを明らかにした。今後、ポリイミド、フェノール樹脂を原料としてイオン注入法を利用したカーボン触媒材料の合成プロセスの確立を目指す。

口頭

電子線及び$$gamma$$線を利用してセリア薄膜上に析出させた白金ナノ粒子

山本 春也; 杉本 雅樹; 宮下 敦巳; 箱田 照幸; 八巻 徹也; 森 利之*

no journal, , 

酸化セリウム(セリア)に担持させた白金(Pt-CeO$$_{x}$$)は、Pt単独よりも高い酸素還元活性を示すことから、固体高分子形燃料電池におけるカソード触媒として有望視されている。Pt-CeO$$_{x}$$の酸素還元活性を十分に引き出すためには、Ptナノ粒子をセリア表面に均一分散させる必要がある。本研究では、電子線及び$$gamma$$線を用いた放射線還元法によりCeO$$_{2}$$膜上にPt粒子を形成し、その形態、析出量、化学結合状態について、走査型電子顕微鏡、ラザフォード後方散乱法、X線光電子分光法などにより調べた。実験では、スパッタリング法により石英基板上に蒸着したCeO$$_{2}$$膜をエタノール添加の塩化白金酸水溶液に浸漬し、そこへ2MeV電子線あるいは$$^{60}$$Co$$gamma$$線を最高で50kGy照射した。その結果、直径数十ナノメータのPt粒子がCeO$$_{2}$$膜上に一様に析出し、界面ではCeO$$_{2}$$の酸素欠損を介して化学結合を形成していることが示唆された。

口頭

電子線照射を利用した炭素系触媒材料の作製技術

太田 智紀*; 萩原 時男*; 杉本 雅樹; 山本 春也; 越川 博; 八巻 徹也

no journal, , 

固体高分子形燃料電池は次世代のクリーンエネルギーシステムとして注目を集めており、その製造コスト削減に向けて白金に代わる触媒の研究が盛んである。含窒素炭素系触媒は白金代替材料として期待されているが、触媒性能の発現に必要とされる窒素をグラフェン炭素に効率よく導入できる作製方法は確立されていない。本研究では、炭素源のフェノール樹脂をアンモニア中で電子線照射しながら炭素化することで、より高濃度に窒素を導入できると考え、雰囲気を制御し300$$^{circ}$$C以上の高温下で電子線照射が可能な装置開発を行った。その結果、2MeV電子線の吸収による発熱や、雰囲気ガスの除熱に影響されずに、設定温度に対して$$pm$$2$$^{circ}$$Cの範囲で照射可能であることが確認できた。

口頭

イオンビーム穿孔を用いた金属ナノニードルの作製

越川 博; 山本 春也; 杉本 雅樹; 喜多村 茜; 澤田 真一; 八巻 徹也

no journal, , 

数百MeVに加速した重イオンを高分子膜に照射し、アルカリ溶液で化学エッチングすると、直径が数十nm以上でさまざまな形状の穿孔を作製できる。本研究では、円すい状に制御した穿孔をテンプレートとして用い、蒸着法と電気メッキ法を組み合わせた新しい手法による金属ナノニードル作製を検討した。330MeVに加速した$$^{40}$$Arイオン(フルエンス: 3.0$$times$$10$$^{8}$$ ions/cm$$^{2}$$)を25$$mu$$m厚のポリイミド(PI)膜に照射した後、60$$^{circ}$$Cの次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)溶液で30分エッチングすることにより表面直径500nmの円すい状穿孔を得た。その後、穿孔の内壁に金薄膜をスパッタ蒸着し、これを電極としてpH1に調整した1M硫酸銅水溶液を電解液として銅メッキを施した。NaClO溶液でPIテンプレートを溶解、除去し、走査型電子顕微鏡(SEM)により表面を観察したところ、銅基板上に直径500nm、高さ1.2$$mu$$mの銅ナノニードルを作製することができた。

口頭

アンモニア中電子線照射による炭素系触媒材料への窒素導入効果

太田 智紀*; 八巻 徹也; 杉本 雅樹; 山本 春也; 越川 博; 萩原 時男*

no journal, , 

燃料電池カソードに用いられる白金触媒の代替材料として、炭素系触媒が期待されている。炭素系触媒の酸素還元反応(ORR)活性は、グラフェン状炭素の一部が窒素原子に置換した構造に起因すると考えられている。そこで本研究では、窒素導入量の制御を目指し、アンモニア(NH$$_{3}$$)下での電子線照射によって炭素系触媒への窒素の導入を試みるとともに、そのORR活性を評価した。実験ではフェノール樹脂に塩化コバルト(II)を最大10wt%で添加した試料を炭素源とした。1vol% NH$$_{3}$$/N$$_{2}$$雰囲気下で400$$^{circ}$$Cまで加熱しながら2MeVの電子線を6MGyまで照射し、その後でN$$_{2}$$中、800$$^{circ}$$C焼成して炭化した。粉砕した試料から塩酸で残留コバルトを除去した後、回転電極法でORR活性を評価した結果、酸素還元電位は0.72V(vs. Ag/AgCl)であった。この値は白金の0.78Vに匹敵する高い値であることから、NH$$_{3}$$下での電子線照射により、ORR活性を有する含窒素炭素系触媒を作製できた。

口頭

電子線照射による非平衡反応を利用した炭素系カソード触媒への窒素導入

杉本 雅樹; 太田 智紀*; 山本 春也; 越川 博; 八巻 徹也; 萩原 時男*

no journal, , 

白金代替材料として期待される炭素系触媒の酸素還元活性は、グラフェン状炭素の一部が窒素原子に置換した構造に起因している。しかし、有機高分子と含窒素化合物との混合物、あるいは含窒素高分子を炭素源として焼成する方法では、炭素のグラファイト構造と窒素導入量はどちらも焼成温度により変化し、それぞれを独立に制御することは困難である。そこで本研究では、アンモニア(NH$$_{3}$$)下での電子線照射により、炭素系触媒への窒素の導入を試みた。試料は、グラファイト化を促進する塩化コバルト(II) (CoCl$$_{2}$$)を最大10wt%添加したフェノール樹脂に、1vol% NH$$_{3}$$雰囲気、400$$^{circ}$$Cで加熱しながら2MeV電子線を6MGy照射した後、N$$_{2}$$中、800$$^{circ}$$Cで焼成することで作製した。X線光電子分光スペクトル測定の結果、CoCl$$_{2}$$無添加のフェノール樹脂から得られた炭素粉末にはほとんど窒素が認められなかったのに対し、5wt% CoCl$$_{2}$$添加の場合には窒素の原子分率は0.5%であった。CoCl$$_{2}$$添加フェノール樹脂を原料としてNH$$_{3}$$下で電子線照射するという新しい手法によって、窒素を導入することができた。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素LX線分光分析

中村 圭佑; 杉本 哲也*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 満田 和久*

no journal, , 

超ウラン元素(TRU)の非破壊測定法の開発を目的としてTRUから放出されるLX線を対象とした分光分析実験を行った。分光分析には高分解能検出器であるTES型マイクロカロリーメータを用い、線源にはTRUであるNp-237を使用した。実験の結果、高分解能エネルギースペクトルが得られた。発表では、TES型マイクロカロリーメータによって得られたLX線スペクトルの解析結果について報告する。

口頭

TES型マイクロカロリーメータを用いた超ウラン元素の高精度分光分析

中村 圭佑; 杉本 哲也*; 前畑 京介*; 伊豫本 直子*; 石橋 健二*; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 満田 和久*

no journal, , 

超ウラン元素から放出されるLX線測定用の超伝導相転移端温度計(TES)型マイクロカロリーメータについて、主要な超ウラン元素から放出されるLX線測定実験を行った。得られたLX線エネルギースペクトルより分光分析に十分な性能(エネルギー分解能)を有していることを確認した。

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