東濃地科学センターにおける微量試料の放射性炭素年代測定法の開発; JAEA-AMS-TONOの最適な条件検討

南谷 史菜; 西尾 智博; 藤田 奈津子; 前田 祐輔; 三宅 正恭*; 松原 章浩*; 北野 敏彦*; 神野 智史; 渡邊 隆広

第26回AMSシンポジウム報告集(インターネット), p.11 - 16, 2026/06

東濃地科学センターでは、微量試料の放射性炭素年代測定を実用化するため、セメンタイトをAMSターゲットとする微量分析法の構築に着手した。2024年度、試料調製の条件を最適化し85%の高収率での試料調製を可能にしたが、AMS測定ではC値の精度が低く、Cのばらつきも大きくなった。そこで、ビーム電流値の制御に焦点を当て、センターのAMS装置を用いて最適なイオン源設定条件を検討した。カソード電圧、エキストラクタ電圧、イマージョンレンズ電圧などを調整し、最適な電流値を評価することで、C値とCのばらつきが最も小さくなる条件を検討した。本発表では、その検討結果を報告する。

高放射性固体廃棄物中の核物質量の定量に係る非破壊測定技術開発; 中性子計測法を用いた米国エネルギー省との共同研究の概要

白藤 雅也; 佐野 恭平; 堀内 雅一; 加藤 茜; 渡邉 一樹; 谷川 聖史; 丸山 創; 北尾 貴彦; Conner, J.*; LaFleur, A.*; et al.

第46回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2025/12

The Japan Atomic Energy Agency, in collaboration with the U.S. Department of Energy and Los Alamos National Laboratory, initiated a joint research project to develop the Advanced Hulls Measurement and Monitoring System (A-HMMS) for quantifying trace amounts of nuclear material in hull drums. Monte Carlo simulations using the MCNP code confirmed that the presence of water significantly attenuates neutron count rates. However, sufficient sensitivity to plutonium mass variations was observed, indicating that measurements are feasible even with water present. Passive NDA methods based on the Cm/Pu ratio were found to be limited due to curium decay over long-term storage, necessitating the use of active interrogation techniques. Small-scale experiments validated the simulation results and demonstrated that waste type and source position significantly affect count rates, highlighting the need for waste-specific calibration curves. Full-scale testing is planned to evaluate system performance under realistic conditions and optimize the A-HMMS design.

JAEA-AMS-TONOの現状(2023)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 神野 智史; 渡邊 隆広; 西尾 智博*; 小川 由美; 大前 昭臣*; 木村 健二; et al.

第36回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.90 - 92, 2025/03

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には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、2台のAMSで実試料の年代測定を行い、さらにAMSの小型化に向けた試験装置1台で技術開発を行っている。2台の実試料測定用AMSでは炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の4核種を測定している。小型化に向けた試験装置は、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、現在炭素-14測定を目指して実証試験中である。発表ではそれぞれの研究開発状況を報告する。

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和6年度)

丹羽 正和; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 末岡 茂; 小松 哲也; 中嶋 徹; 小形 学; 内田 真緒; 西山 成哲; 田中 桐葉; et al.

JAEA-Review 2024-035, 29 Pages, 2024/09

JAEA-Review-2024-035.pdf:1.24MB

本計画書では、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うち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第4期中長期目標期間(令和4年度令和10年度)における令和6年度の研究開発計画を取りまとめた。本計画の策定にあたっては、これまでの研究開発成果や大学等で行われている最新の研究成果に加え、地層処分事業実施主体や規制機関等の動向を考慮した。研究の実施にあたっては、地層処分事業における概要・精密調査や国の安全規制に対し研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進する。

JAEA-AMS-TONOの現状(令和5年度)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 高橋 悠人*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 木村 健二; et al.

第24回AMSシンポジウム報告集(インターネット), 3 Pages, 2024/03

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には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、2台のAMSで実試料の年代測定を行い、さらにAMSの小型化に向けた試験装置1台で技術開発を行っている。2台の実試料測定用AMSでは炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の4核種を測定している。小型化に向けた試験装置は、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、現在炭素-14測定を目指して実証試験中である。発表ではそれぞれの研究開発状況を報告する。

Status report of JAEA-AMS-TONO; Research and technical development in the last four years

國分 陽子; 藤田 奈津子; 渡邊 隆広; 松原 章浩; 石坂 千佳; 三宅 正恭*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 小川 由美*; 石井 正博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 539, p.68 - 72, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.03.005

本発表では、東濃地科学センターJAEA-AMS-TONOで行っている加速器質量分析に関わるここ4年間の研究技術開発について紹介する。5MVの加速器を有する加速器質量分析装置(AMS)では、炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の地質試料の年代測定等に関する測定に加え、塩素-36の測定技術整備を行っている。また、測定の需要の高まりに伴い、300kMの加速器を有するAMSを2020年に導入した。また、試料調製法や同重体分離技術の開発も行っており、微量試料での試料調製法の開発や、イオンチャネリングによる同重体分別技術の開発やその技術を用いた超小型AMSの開発も行っている。

JAEA-AMS-TONOの現状(令和4年度)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 山本 悠介; 木村 健二; et al.

第23回AMSシンポジウム報告集, p.1 - 4, 2022/12

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には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、実試料測定用に2台、炭素-14測定用超小型AMSの開発に向けた試験装置が1台ある。JAEA-AMS-TONO-5MVではルーチン測定をしている4核種に加えて、地下水の年代測定に有用な塩素-36の測定に向けた技術開発や硫黄除去方法の検討を実施している。炭素-14測定用超小型AMSは、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、2022年度中の炭素-14測定を目指して実証試験中である。またAMSで測定を行うための試料前処理の研究開発として、炭素-14測定における微少量試料の前処理法やその測定方法の検討、塩素-36測定のための前処理方法の検討などを実施している。発表では、それぞれの研究開発状況を報告する。

Measurement of double-differential thick-target neutron yields of the C() reaction at 12, 20, and 30 MeV

Patwary, M. K. A*; 金 政浩*; 青木 勝海*; 吉浪 皓亮*; 山口 真矢*; 渡辺 幸信*; 塚田 和明; 佐藤 望*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(2), p.252 - 258, 2021/02

https://doi.org/10.1080/00223131.2020.1819908

重陽子加速器中性子源の設計のため、これまでにLi, Be, Cといった軽元素に対する重陽子核データが数MeVから50MeVの入射エネルギー範囲で系統的に測定されてきた。しかし、二重微分中性子収量(DDTTNY)の実測データについては、特に入射エネルギー18から33MeVの範囲で不足しているのが現状である。この問題を解消するため、本研究では12, 20, 30MeVにおける天然炭素標的に対する()反応からのDDTTNYを多重箔放射化法によって測定した。DDTTNYを導出するためのアンフォールディングにはGRAVELコードを用いた。また、本測定結果を用いて重陽子入射反応計算コードDEURACSの検証を行うとともに、総中性子収量や0放出における微分中性子収量に関する系統式の検証も行った。

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。

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状(平成30年度)

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*; 虎沢 均*; et al.

第32回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.57 - 59, 2019/09

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターJAEA-AMS-TONOの平成30年度の施設状況について報告する。平成9年の装置導入以来、測定時間の積算は24,923時間、総測定試料数は20,085個となった。そのうち、平成30年度の測定時間は2,426時間、測定試料数は2,037個であった。平成30年度は、平成29年度の1.4倍程度となり、導入以来過去最高記録を更新した。これまで当施設の測定可能核種は、炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26の3核種であったが、ここ数年ヨウ素-129のルーチン化を目指した技術開発を行い、平成30年度にルーチン化の目処を得たため、平成31年度より合計4核種の測定が可能となった。