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森林 健悟
no journal, ,
Aiming to advance the treatment planning system for heavy particle cancer therapy and to study cluster DNA damage, we have been developing a model for radial dose simulations due to the irradiation of heavy ions. Two types of radial dose distributions have been available in the treatment planning system for heavy particle cancer therapy. However, these distributions had been developed without the detailed examinations of physical phenomena that occur near the trajectory of an incident ion, though this region is important to estimate the cell survival. The progress of computers allows us to execute such detailed examinations through simulations and to obtain radial dose closer to reality. We compare radial dose distribution obtained from our simulations with the conventional distributions and we suggest which conventional ones should be selected according to incident ion energies. Our simulation model, which has become possible in this century, is the only way to examine physical phenomena that occurs near the trajectory of an incident ion now as far as we know.
ray and UVB radiation in Arabidopsis寺西 美佳*; 山口 弘子*; 坂本 綾子; 日出間 純*
no journal, ,
Radiation induce DNA damages, such as strand breaks, oxidative damage, and cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) possibly resulting in an increased mutation frequency. Although it is important to know which DNA damage converted into a mutation, little is known about the types and extent of DNA damage induced by radiation in plant cells. We measured the number of DNA damages induced by ionizing radiation (carbon and helium ion beams, rays) and non-ionizing radiation (UVB) in Arabidopsis seedlings. The irradiated seedlings were harvested immediately and used for preparing an agarose plug, which were subjected to denature and non-denature agarose gel electrophoresis using static field electrophoresis and biased sinusoidal field gel electrophoresis. The number of DNA strand breaks were calculated using the molecular length standard curve and the quantity of DNA at each migration position as shown by the quantitative image data. As a result, irradiation of seedlings with 960 Gy of carbon ions resulted in up to 1.9 DNA double-strand breaks per megabase (Mb). Given that the total size of the Arabidopsis genome is 135 Mb, 960 Gy of carbon ions induce 257 DNA double-strand breaks per genome. Our results indicated that double-strand breaks were most inducible DNA damage by irradiation of carbon ions while single-strand breaks were most inducible by irradiation of helium ions and rays.
嶋田 和真; 甲斐 倫明*
no journal, ,
本発表は、Disability-Adjusted Life Year (DALY)を放射線のリスク指標として用いることを提案するものである。DALYは余命損失Years of Life Lost(YLL)と損なわれた健康的な生活の年数Years Lived with Disability(YLD)を合計することにより計算される。ここで、がん罹患の過剰リスクをERRモデルとEARモデルの二つのモデルを用いて計算した。計算に必要な、がん罹患・死亡率及び5年生存率のデータは日本の国立がんセンターのデータを用いた。がん罹患・死亡率の統計は2010年の日本人のデータを用い、5年生存率は2003から2005年の日本人のデータを用いた。損失重み係数はWHOが示す表から、診断・治療段階の値を用いた。これらの日本人のデータを用いてYLLとYLDを計算した結果、日本人1000人あたりの1Gyの被ばくによる全固形がんのDALYは、EARモデルを基にする場合、男性は402年、女性は796.3年と評価された。同様に、ERRモデルを基にする場合、男性は592.6年、女性は1049.5年と評価された。EARモデルとERRモデルによるDALYの結果の違いは、原爆被爆者のがん罹患率と日本人集団の平均のがん罹患率の違いを反映していると考えられる。この研究発表により、DALYが放射線のリスクと公衆の健康における様々な種類の疾病とを比較することが可能な実践的な道具であることを示す。
佐藤 達彦; 浜田 信行*; 熊田 博明*
no journal, ,
重粒子線治療やホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の治療計画では、放射線種の違いによる生物学的効果比(RBE)を考慮した線量評価が必要となる。そこで、様々な放射線種に照射された細胞の生存率について、Bcl-2タンパク過剰発現効果や非標的効果を考慮して推定可能なモデルを開発した。放射線場を特徴づけるための指標として、従来のモデルでよく使われてきたマクロ吸収線量やLETではなく、各細胞核及びその内部構造(ドメイン)におけるミクロ吸収線量の確率密度分布を用いた。開発したモデルと粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを組み合わせ、炭素線治療とBNCTのRBE加重線量を評価した。その結果、Bcl-2過剰発現効果を考慮すると、腫瘍部におけるRBE加重線量は大幅に増加することが分かった。一方、非標的効果を考慮しても、腫瘍部のRBE加重線量はほとんど変化しないが、正常部位のRBE加重線量はやや大きくなることが分かった。
-irradiation of A-, X-, Y- and mordenite type zeolites in aqueous solution熊谷 友多; 木村 敦; 田口 光正
no journal, ,
ゼオライトは水中の放射性セシウムの吸着処理に用いられる。ゼオライトは高い耐放射線性を有するが、ゼオライトへの照射は吸着水の分解を誘起する。放射線による水の分解は水素と過酸化水素を発生させ、水素爆発や金属材料の腐食の原因となる可能性がある。そのため、放射線環境下で水処理にゼオライトを用いる場合には、水素と過酸化水素の生成についての評価が必要である。そこで、本研究ではA型・X型・Y型およびモルデナイト型ゼオライトを用いて、水溶液との混合物を線照射し、水素と過酸化水素の発生について調べた。水素については、全てのゼオライトで照射による水素発生が観測され、A型・X型で高い収量が認められた。一方で、過酸化水素の生成はゼオライトの添加により抑制され、同じくA型・X型で顕著な抑制効果が観測された。A型・X型は組成に占めるアルミニウムの比率が高いことを踏まえると、ゼオライト骨格上のアルミニウムサイトが照射による反応過程に関与していることが示唆される。
田中 淳
no journal, ,
Huge efforts have been done for the remediation of large contaminated areas off-site TEPCO's Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP). However, comprehensive monitoring of contaminated area is yet necessary for food safety and remediation of agricultural and forest area. We are now progressing actions by using our original cutting-edge technologies, "Ion Beam Breeding "and "Live Radiotracer Imaging". For the Ion Beam Breeding, two times or more cesium-absorbing Japanese millet mutants and mutants of radioresistant bacteria, and one-half or less cesium-absorbing rice mutants have been successfully selected. As for the Live Radiotracer Imaging technology, we have succeeded in developing the world's first gamma camera specialized for plant research which can continuously image relatively high energy -rays emitted from Cs-137 radiotracer. By using this new gamma camera, dynamics of radiocesium transport into/within plants can be elucidated.
佐藤 達彦; 永松 愛子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*; Puchalska, M.*; Sihver, L.*
no journal, ,
宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。そこで、原子力機構では、宇宙開発機構(JAXA)との共同研究の一環として、国際宇宙ステーションきぼうモジュール内の宇宙線環境シミュレーションモデルを開発した。シミュレーションモデルは、原子力機構が中心となって開発した粒子・重イオン輸送計算コードPHITSと、JAXAが中心となって開発した仮想きぼうモジュールにより構成される。開発したモデルの精度検証を、きぼうモジュール内で実施した2つの放射線計測実験(Area PADLES及びMATROSHKA-Kibo)結果を用いて実施した。その結果、開発したモデルは、捕捉陽子の東西効果を考慮することにより、それら実験値を精度よく再現できることが分かった。
永松 愛子*; 佐藤 達彦; 北城 圭一*; 島田 健*; 坂根 小百合*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*
no journal, ,
宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。2008年に日本の実験棟「きぼう」モジュールが国際宇宙ステーション(ISS)に取り付けられて以降、そのモジュール内で受動・統合型線量計PADLESを用いた様々な宇宙線被ばく線量計測が行われてきた。これまでに、数100個のPADLESがきぼうモジュール内に設置され、その測定結果から、ISSの高度や船壁厚の違いにより被ばく線量が変動することが分かっている。本発表では、これまできぼうモジュール内で実施された宇宙線被ばく線量計測結果についてまとめるとともに、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いた解析結果についても紹介する。
廣木 章博; 山下 真一*; 木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正
no journal, ,
作製したポリマーゲル線量計(2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ノナエチレングリコールジメタクリレート、テトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロリド、放射線架橋ヒドロキシプロピルセルロースゲルから成るゲル材料)に290MeV/uの炭素線を照射した結果、ゲル材料の吸光度(紫外可視分光光度計で測定した値)は、10Gyまでの線量増加に伴い増加した。線量に対する吸光度の増分は、約0.007Abs./Gyを示し、線照射と比較して1/10程度であった。フラットスキャナを用いて得た画像のRGB値も線量増加に伴い増加することが分かった。RGB値から見積もった線量の分布は、放射線治療で用いられている一般的なガフクロミックフィルムの線量分布とほぼ一致した。したがって、作製したポリマーゲル線量計は、重粒子線治療での線量評価に応用可能であることが示唆された。
平出 哲也
no journal, ,
ポジトロニウムは絶縁物中で負の仕事関数をもつため、ポジトロニウムと周囲分子との間の反発によって、液体中ではバブルが形成される。バブルが安定するにはエネルギーを失う必要がある。通常の液体中では10ピコ秒程度で安定化するが、イオン液体中では異なる。TMPA-TFSI中では1ナノ秒程度必要である。オルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率はそのバブルの大きさに依存し、よって、バブルサイズの変化がオルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率の変化として寿命スペクトル上に現れることが予測され、実際に、安定化する前に、バブルが振動していることが見出された。一方、より遅い時間領域で見られるオルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率は、イオン液体の表面張力から予測されるものよりも小さいことがわかってきた。陽電子消滅法は、イオン液体の構造の研究において非常に重要な手法になると考えられる。
大川 康寿; 瀬谷 夏美; 橋本 周; 布川 淳*; 松澤 元*; 柳川 行秀*; 飯本 武志*
no journal, ,
Radioactive nuclide released at the accident of Fukushima Dai-ichi NPP accident fell on to land surface and was transferred to water environment. In this study, a systematic analysis on the distribution and movement of radioactive material in the small-scale land water environment based on the actual data and anlytic calculation was made. We selected Matsugasaki pond of Kashiwa sity as a research area. The Matsugasaki pond is an affordable size (60 m length, 30 m wide, "bottle gourd" shape) to make detail study. The specific characteristic of this pond is that the water inlet and outlet is same shore. 10 of sediment samples were collected, and that samples were distributed with particle size and all of the distributed samples were weighed and measured radioactive concentration. These data were utilized for modeling of the soil particle transportation in and around the Matsugasaki pond, using two types of calculation models, Nays2DH and Nays2DFood of iRIC. The movements of water and sediment are evaluated as follwings; In inlet/outlet front part, suspended sand in the flowing water is discharged with the water flow, the bottom become shallow at central zone and become deep at peripheral portion. In back part, the soil particles are kept in place and hardly flow out. These characteristics are consisten with actual sediment conditions. Thesefore, adequate combination of a few measurements of actual environment samples and appropriate analytic calculation could estimate the perspective of movement of radioactive sediments in small-scale land water environment. In can also contribute for Fukushima environmental recovery.
迫田 晃弘; 石森 有; Tschiersch, J.*
no journal, ,
これまで、ラドン療法施設におけるヒトによる実験研究が幾つか報告され、ラドンの皮膚吸収および子孫核種の皮膚沈着が検討されてきた。本研究では、このようなデータを用いて、皮膚に関わるラドン被ばくに起因する線量を計算した。まず、ラドンまたは子孫核種の体内挙動に係る数理モデルを作成した。次いで、必要なパラメータ(例えば、ラドンの皮膚-環境間の移行係数、ラドン子孫核種の皮膚沈着係数)の数値の最適化を行った。これより、ラドン療法の最中と事後の体内での放射能を推定し、線量係数を評価した。本発表では、これまでに報告のあった他の被ばく経路(例えば、子孫各種の気道沈着)との比較検討も行う。本研究結果は、様々な観点からラドン被ばくを理解するのに有用と考えられる。
石森 有; 田中 裕史; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 山岡 聖典*; 光延 文裕*
no journal, ,
ラドン吸入によって様々な生体応答(例えば抗酸化機能の亢進など)が誘導されることは知られている。しかし、吸入ラドンの体内動態に関する実験データがあまりないため、この生体応答が吸収線量と関連付けられて議論されることはあまりない。本研究では、吸入ラドンの体内動態を検討するために、ラドン約1 MBq/
を数分から1000分間で吸入させたマウスの血液中のラドン濃度を測定した。吸入後、マウスの心臓から直接採血し、液体シンチレーションカウンタで血中濃度を測定した。本測定では、原子力機構の水中ラドンの測定技術に基づいており、クエンチング補正も行っている。この結果、血液中ラドン濃度の飽和値は、1MBq/のラドン吸入当たり0.416
0.014Bq/gであった。また、吸入時間の違いによる血中濃度の変化について、モデル計算で本実験結果をよく表現することもできた。
本間 俊充
no journal, ,
The accident at the Fukushima Daiichi NPP resulted in a substantial release of radioactive material to the atmosphere and marine environment and caused extensive contamination of the environment. This paper provides an overview of releases of radioactive material to the atmosphere and ocean, and the subsequent distributions of radioactive material in the environment, which are the basis of estimating radiological consequences to people and the environment. In addition, this paper will describe the protective actions that were implemented during the accident to protect people against radiation exposure. By providing an overview of the releases and distribution of radioactive material to the environment and the protective actions that were implemented in Japan, in combination with a comparison of the Chernobyl accident, this paper will contribute to an improved understanding of the radiological consequences from contamination of the environment due to the Fukushima Daiichi accident.
山本 博之; 野島 健大; 江坂 文孝
no journal, ,
X線光電子分光法(XPS)は非破壊で化学状態を評価する手法として一般的であるが、深さ方向分析を行うためにはイオン照射等の補助手段が用いられることが多い。しかしながらイオン照射は化学状態を変化させるため、非破壊で化学状態の情報を含む深さプロファイリングを行う手法の開発が求められてきた。本研究ではX線吸収分光法(XAS)の分析深さがXPSよりも深いことを利用し、新たに部分電子収量法を併用することにより化学状態を含む深さプロファイリングの可能性を検証した。Si(100)上に数nm蒸着させたAu薄膜を試料として用い、電子エネルギーを変化させてXAS測定を行った結果、Si/Au比は有意な変化を示し、本法により深さプロファイリングが可能であることを明らかにした。
鈴木 芳代; 服部 佑哉; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 小林 泰彦
no journal, ,
Using , we recently investigated the radiation effects, and found that whole-body irradiation significantly reduced locomotion. Furthermore, we found that the proportion of pumping-motion arrest increased after whole-body irradiation. As the next step, we aimed to examine whether or not the effects observed after whole-body irradiation could be induced by region-specific microbeam irradiation. To investigate the effects of region-specific microbeam irradiation, we used energetic carbon ions generated at TIARA (JAEA-Takasaki). To inhibit free motion during irradiation an animal was enclosed in a ditch of a polydimethylsiloxane device with buffer solution. The "head" region, "middle" region, and "tail" region were targeted independently; these regions were irradiated with 12,000 carbon ions. Microbeam irradiation in each region did not decrease locomotion. On the other hand, the proportion of pumping-motion arrest increased only in the head-irradiated animals, suggesting that an increase of the proportion of pumping-motion arrest after whole-body irradiation reflects radiation effects on the head region. Main findings in this study are the following: (1) effects of the region-specific microbeam irradiation differ depending on types of motion, and (2) effects of whole-body irradiation tend to be more effective than those of the region-specific microbeam irradiation at the same irradiation dose.
to microbeam irradiation坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 服部 佑哉; 池田 裕子; 武藤 泰子*; 横田 裕一郎; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 白井 花菜*; 小林 泰彦
no journal, ,
宇宙放射線被ばくにより、学習障害など神経系に影響をもたらすことが危惧されている。神経系のモデル生物として知られる線虫を用いて、放射線照射に対する神経系の応答に関して基礎的なメカニズムを明らかにできれば、将来、ヒトの宇宙放射線防護に役立つ可能性がある。我々は、様々な学習及び行動について低LET(linear energy transfer)及び高LET放射線の影響を調べてきた。これまでの研究から、全身を照射した線虫の化学走性学習行動が、特定の条件下においてのみ影響を受けることを明らかにした。しかし、線虫のどの部位への放射線照射が、化学走性学習行動の変化を誘導するかは未だ明らかでない。一方、マイクロビーム照射技術は、細胞あるいは組織レベルでの直接的な放射線の影響を調べるための有効なツールである。そこで、炭素イオンマイクロビームを用いて、線虫の化学走性学習に対する直接的な放射線の影響部位を明らかにする実験を開始した。本発表では、変異型の線虫の化学走性学習に対するマイクロビーム照射の影響について報告する。
坂下 哲哉; 浜田 信行*; 川口 勇生*; 大内 則幸; 原 孝光*; 小林 泰彦; 斎藤 公明
no journal, ,
コロニー形成能の測定は、放射線照射後の細胞の重要な情報を与える。通常、50個以上の細胞からなるコロニーを、増殖可能な細胞からなるコロニーとして生存率を評価してきた。しかし、従来無視されてきた50個に満たない細胞からなる増殖不全コロニーに関して詳細に調べたところ、サイズ分布が両対数グラフで直線にプロットできることが分かった。本研究では、増殖不全コロニーの直線関係について分岐プロセスモデルを導入し、世界で初めて照射後の数世代にわたる細胞増殖死の確率を推定した。また、増殖不全コロニーモデルの結果を拡張することにより、従来、増殖可能なコロニーとして評価されたてきた生存コロニーの生存率曲線を再現することにも成功した。この一連の解析により、放射線照射後の細胞の継世代的な影響には、比較的短い数世代に及ぶ影響と、それよりも長い世代にわたって継続する増殖死の機構とが存在することを明らかにした。
服部 佑哉; 横谷 明徳; 渡辺 立子
no journal, ,
放射線が照射された細胞から、同じ細胞集団内の放射線が当たっていない細胞へ、細胞間シグナル伝達によって放射線の影響が伝達することが知られている。本研究では、個々の細胞応答と細胞間シグナル伝達を考慮した細胞集団の放射線応答モデルを用いて、集団内の細胞に対する放射線と細胞間シグナル伝達の作用を調べた。本研究で用いる放射線応答モデルは、細胞集団を2次元平面の格子の集団で表現し、1格子を1細胞とした。格子ごとに、(1)細胞への放射線照射、(2)放射線誘発の細胞間シグナル伝達、(3)放射線と細胞間シグナルに誘発されたDNA損傷、(4)DNA損傷による細胞周期変調と細胞死を記述した。まず、モデルの動作確認のため、モデルの計算データと実験データを比較した。シミュレーション空間に細胞集団を設置し、細胞集団全体に放射線を照射した。照射後に生存細胞をカウントした結果、実験データと同様に、生存率の線量依存性が確認できた。細胞集団中央の1細胞にのみ放射線を照射するシミュレーションでも、生存細胞数は、実験データと同程度であった。また、モデルが示した個々の細胞の細胞周期を調べたところ、細胞間シグナル伝達によって細胞周期が変調する細胞が増加することが確認できた。発表では、放射線誘発の細胞間シグナル伝達による細胞の生存率と細胞周期変調への影響について報告する。
瀬古 典明
no journal, ,
To selectively remove radioactive cesium (Cs) from such contaminated water, a fibrous polymer absorbent has been developed by introducing ammonium 12-molybdophosphate (AMP) onto polyethylene nonwoven fabric with radiation-induced graft polymerization technique. To take a step-by-step approach in the validation with radioactive Cs, the AMP grafted absorbents folded in a cartridge of 4 cm diameter and 3.8 cm height were used in a pond in Iitate-Mura, Fukushima, and 15 cm diameter and 30 cm height in the water of the pool of a school in Fukushima city. Both of these tests for decontamination of dissolved radioactive Cs proceeded successfully. Furthermore, we had conducted a monitoring test throughout one year by utilizing the water purifier filled with the AMP grafted adsorbent at private houses in Kawauchi-Mura, Fukushima. As a result, no radioactive Cs has been detected in tap water filtered through the water purifier, so the developed adsorbent has sufficient effectiveness to trap radioactive cesium. From these evaluations, we have commercialized the Cs-cut grafted fabric adsorbent as water purifier named "KranCsair" on July, 2014.