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城 昭典*; 松浦 博孝*; 石崎 隼郎*; 瀬古 典明; 植木 悠二
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 54, 2012/01
木材,藁などの植物細胞中に存在するキシロースは、糖尿病患者用甘味料(ブドウ糖代替品)あるいはキシリトール前駆体として、製薬,食品加工等の分野において幅広く利用されている。キシロースは、ホウ酸が近接シス型ジオールと可逆的に環状エステルを形成することが知られており、ホウ酸を不溶性高分子基体に固定化できれば、キシロースを回収可能な吸着剤を得られるものと期待される。そこで本研究では、放射線グラフト重合法によるポリオール型キシロース吸着繊維の合成を試みた。その結果、ホウ酸を有する4-ビニルフェニルボロン酸(VPBA)と親水性付与剤(ノナエチレングリコールジメタクリレート(NEDM)、又は、メトキシノナエチレングリコールメタクリレート(MNEM))との共グラフト重合により、ポリオール型キシロース吸着繊維を合成することに成功した。最適グラフト重合条件下における、各吸着繊維の共グラフト率はVPBA-NEDM型では221%、VPBA-MNEM型では180%に達した(照射線量:200kGy,総モノマー濃度:80wt.%,モル比:VPBA/NEDM=3/1, VPBA/MNEM=3/1,反応温度:40
C,反応時間:16時間)。また、本吸着繊維のキシロース吸着容量はVPBA-NEDM型では0.37mmol/g、VPBA-MNEM型では0.34mmol/gとなった。
Mohamed, N. H.*; 玉田 正男; 植木 悠二; 瀬古 典明
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 45, 2012/01
放射線グラフト重合法は、さまざまな素材・形状の高分子基材へ適応可能な機能性付与技術であり、幅広い分野で利用されている。しかし、木質繊維などに代表されるようなリグノセルロース系材料では、材料自身に含まれるリグニンが阻害剤となりグラフト重合反応が進行しないという問題がある。本研究では、リグノセルロース系天然高分子であるケナフ繊維を基材とするグラフト吸着材の創製を目指し、その第一段階として、ケナフ繊維からのリグニン除去方法の検討、並びに、ケナフ繊維中のリグニン含有量が及ぼすグラフト率への影響について検討した。その結果、ケナフ繊維(初期リグニン含有量: 88%)を0.7%亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いて90Cで6時間処理することにより、リグニン含有量を1.12%まで低減化させることに成功した。また、脱リグニン化ケナフ繊維を用いたクロロメチルスチレン(CMS)のグラフト重合反応においては、リグニン含有量が6%以下となった場合から徐々にグラフト重合反応が進行し、リグニン含有量が2%の場合ではグラフト率は143%に達した。
植木 悠二; Dafader, N. C.*; 瀬古 典明; 玉田 正男
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 43, 2012/01
放射線を利用した高分子加工技術の一つである放射線グラフト重合法は、既存の高分子基材に新たな機能性官能基を導入することができる優れた手法である。しかし、従来技術では、反応活性種となるラジカルの失活防止対策として、無酸素/真空条件下において重合反応を実施していた。そのため、煩雑な実験操作並びに専用の反応容器等を必要とし、実験環境の整備されていない東南アジア諸国では実施不可能といった問題があった。本研究では、専用装置を使用せずとも実施できるようなより簡便な製法を確立するために、重合反応容器としてポリエチレンボトルを用いたグラフト重合を実施した。その結果、反応系中のラジカル数量及び溶存酸素濃度を制御し、重合反応速度がラジカル失活速度を上回る条件を見いだすことにより、ポリエチレンボトルを反応容器として用いた有酸素/大気圧条件下においてもグラフト重合反応を進行させることに成功した。このときの具体的な反応条件としては、高分子基材への照射線量が50kGy以上、反応容器内のエマルション相と空気相との体積比率が50:1以下、モノマー溶液中の溶存酸素濃度が2.0mg/L以下であった。
溝手 範人*; 齋藤 広明*; 植木 悠二; 瀬古 典明; 玉田 正男
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 52, 2012/01
ワイパーゴムは摩擦,耐摩耗性の向上を目的として塩素化処理やコーティングなどの表面処理が行われている。しかし、これらの表面処理法では環境負荷が高い、あるいは、コーティング剤が剥離しやすいといった問題があるため、新規表面改質技術の開発が求められている。これまでに電子線同時照射共グラフト重合技術によるゴム表面改質を実施し、ゴム表面に導入したモノマーの種類並びにその組成比が表面特性を特異的に変化させることを見いだしてきた。本研究では、モノマー組成比が及ぼす摩擦摩耗特性への影響について検討した。その結果、3-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシロキシ)シランに少量の2-ヒドロキシエチルメタクリレートを加えた混合モノマーをゴム表面にグラフトすることで、摩擦変動が少なく、かつ、耐摩耗性が2倍程度向上した改質面を得られることがわかった。
佐伯 誠一; Puspitasari, T.*; 瀬古 典明
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 44, 2012/01
液相における放射線グラフト重合法では、環境・人体に悪影響を及ぼす懸念のある有機溶媒を多用する場合が多いため、有機溶媒使用量の低減が望まれている。本研究では、有機溶媒の代替としてモノマーを水に分散させるo/wエマルジョン溶液を用いて放射線グラフト重合を試みた。重合モノマーにアクリロニトリル、基材にセルロース製不織布、界面活性剤にTween80を用いてエマルジョン溶液を調液してグラフト実験を行った結果、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を使用した場合に比較して、著しくグラフト率が増加することがわかった。また、グラフト率は界面活性剤濃度にあまり依存せず、アクリロニトリル濃度に大きく依存することがわかった。以上より、アクリロニトリルを用いた放射線エマルジョングラフト重合は、有機溶媒の使用量の低減に加え、高効率にグラフト反応を促進することが示された。
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 163, 2012/01
We report on Ni electroforming using high-aspect-ratio PMMA microstructures by Proton Beam Writing (PBW). There are several issues to be addressed in the fabrication process of Ni molds with a high-aspect-ratio using the PMMA microstructures. First, the residual PMMA was observed on the sidewall of PMMA master block by increasing the thickness of its master block. Second, the small voids were formed in the Ni molds when the high-aspect ratio PMMA master blocks were used. These problems ware resolved using the PMMA master blocks fabricated by PBW on the condition of the higher dose exposure than ordinal one and using a seed layer of a 600-
m thick Cu substrate evaporated on the Si substrate before spin-coating the PMMA film. The 30-m PMMA master block with the aspect ratio of 30 was successfully fabricated using the above procedures. Using this PMMA master block, the Ni mold with 30-m thick on the Cu substrate was successfully electroformed without voids from the observation of the cross section revealed by a FIB. Furthermore, a Ni mold with grids and circle patterns was also successfully fabricated using a 15-m thick PMMA film spin-coated on a Cu substrate. The result of the thermal imprint using the Ni mold demonstrated that the high aspect structure was transferred on a PMMA film without damages of the Ni mold even after many trials.
-ray irradiation facilities and electron accelerator金子 広久; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 175, 2012/01
線照射施設及び1台の電子加速器を2011年3月11日に発生した震災以降、点検等のため年度末まで利用を停止した以外は、ほぼ年間の運転計画に基づいて照射利用に供した。2010年度の線照射施設の利用は、環境保全技術及び基盤技術分野が増加し、有機放射線化学及びバイオ技術分野が減少した。電子加速器の利用は、宇宙環境材料分野が増加し、有機放射線化学及び施設供用分野が減少した。
横山 彰人; 加田 渉; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 山本 春也; 神谷 富裕; 横田 渉
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 160, 2012/01
シングルイオンヒットをリアルタイムで検出するために、積分型線量計であるAl
O
:Cの輝尽発光(Photostimulated luminescence: PSL)が放射線に対して高い感度を有することに着目し、素子及び検出システム開発を進めた。またアスベスト等の試料内の結晶構造や化学形態の分析や、AlO:Cのイオン注入量を最適化するために、荷電粒子誘起発光(Ion Beam Induced luminescence: IBIL)分析システムを開発した。1層及び2層注入のAlO:Cのそれぞれに、3MeV-Niイオンを照射したことよって誘起される即発光検出実験では後者の発光の方が強かった。これは照射したイオンにより、素子が蛍光するために必要なエネルギーは付与されたと考えられるが、1層では発光層の厚さが充分ではなかったためと推察できる。またAlO:Cの輝尽発光は検出できなかったが、体積あたりのCイオンの注入量が多過ぎたことによるに析出や、注入後のアニール温度やその時間が最適ではなかったことなどが考えられる。IBIL分析システムでは、AlOへのC注入量の違いによる発光強度の変化が確認できた。また金属酸化物に対して実験を行った結果、集光効率などを改善する必要はあるが、原理的に本システムを利用した発光体評価が可能であることを確認した。
佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 83, 2012/01
In order to get better spatial resolution of PIXE-CT, ML-EM (maximum likelihood expectation maximization) iterative algorithm) was used instead of FBP. The ML-EM algorithm had been developed for emission computed tomography such as SPECT (single photon emission computed tomography). It is relatively easy to apply the ML-EM to micro-PIXE because both SPECT and micro-PIXE originated from photon emission phenomena. Moreover, unlike FBP, the ML-EM algorithm has highly resistance against the errors of projection images and is suitable for rare event analyses such as micro-PIXE. As a result, the estimated FWHM is 4.4 
0.6 m, which is the best performance of PIXE-CT in our study.
Br]bromo-
-methyl-L-tyrosine, a novel tyrosine analog for PET imaging of tumors大島 康宏; 花岡 宏史*; 渡邉 茂樹; 須郷 由美; 渡辺 智; 富永 英之*; 織内 昇*; 遠藤 啓吾*; 石岡 典子
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 91, 2012/01
3-[
F]Fluoro--methyl-L-tyrosine ([F]FAMT) is a useful amino acid tracer for PET imaging of malignant tumors. FAMT analogs labeled with Br, a positron emitter with a long half-life (t
=16.1 h), could be widely used as tracers for tumor imaging. In this study, 3-[Br]bromo--methyl-L-tyrosine ([Br]BAMT) was designed, and its usefulness was evaluated as a novel PET tracer for imaging malignant tumors. In this study, both [Br]BAMT and [
Br]BAMT were prepared. [Br]BAMT was stable in vitro, but was catabolized after administration in mice. Cellular accumulation and retention of [Br]BAMT using LS180 colon adenocarcinoma cells were significantly higher than those of [F]FAMT. In biodistribution studies using LS180 tumor-bearing mice, the tumor accumulation of [Br]BAMT was higher than that of [F]FAMT. However, some level of debromination was seen, and this debromination caused more retention of radioactivity in the blood and organs than was seen with [F]FAMT. PET imaging with [Br]BAMT enabled clear visualization of the tumor. In conclusion, although an improvement in stability is still needed, Br-labeled FAMT analogs could potentially serve as PET tracers for the imaging of malignant tumors.
-dodecane須郷 由美; 田口 光正; 佐々木 祐二; 森田 泰治
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 18, 2012/01
Tetraoctyldiglycolamide (TODGA) has high extractability for actinides such as americium and curium from nitric acid into -dodecane. It had been obvious that the radiation chemical yield for the degradation of TODGA in -dodecane by helium ions corresponding to the alpha-particles was less than that by -rays. In this study, in order to prove an effect of linear energy transfer (LET) on the radiolysis of TODGA in -dodecane, the influence of energy of helium ions was investigated. The solution of TODGA in -dodecane was irradiated with 20-100 MeV helium ions provided by an accelerator. Incident energy of the ions on the surface of the sample was attenuated by aluminum foils. It was observed the number of molecules of TODGA decreased by the single helium ion was gradually increased with the incident energy. This result indicates that the degradation efficiency decreases with increasing LET value. Because the transient species are densely produced in the track by high LET radiations, and then decreased by recombination in the track at very early time.
上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横田 渉; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 173, 2012/01
平成22年度にTIARA3台の静電加速器は順調に稼動し、計画されたイオン照射実験はユーザーの都合で中止及び東日本大震災(2011年3月11日)の影響による中止を除いてすべて実施した。10月以降に国際原子力人材育成イニシアチブ事業による土曜日運転を実施したため、年間運転時間は平年並みで、タンデム加速器,シングルエンド加速器,イオン注入装置についてそれぞれ2116, 2367, 1800時間であった。整備では、シングルエンド加速器タンク内の高電圧ターミナルの発電機の交換を行った。また、イオン注入装置では新規ビームラインの増設を決定し、これに必要なビーム振分け電磁石を設置した。新ビーム開発においては、タンデム加速器でInイオンについて500nA程度の生成が可能となった。
Cd for direct imaging of Cd uptake from culture to root鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 山崎 治明; 藤巻 秀
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 95, 2012/01
In an effort to understand the mechanism of cadmium (Cd) accumulation in grains, we have conducted noninvasive imaging of Cd in intact rice plants using a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and Cd. Recently, we attempt to obtain the serial images of Cd in underground parts, i.e., roots and culture solutions. In this case, the dosage of Cd should be optimized because the presence of high radioactivity in the field of view (FOV) of PETIS induces the counting loss of annihilation -rays, resulting the underestimation of radioactivity. Thus, in this study, we determined the optimal dosage of Cd for direct imaging of Cd uptake. Cd solution was infused into a flat "phantom" container. This phantom was measured by PETIS for 24 hours while the radioactivity of Cd in FOV decayed to 1/13 of its initial value. In the Cd phantom, the counting loss was diminished after the radioactivity of Cd in FOV decayed to below 8 MBq. On the other hand, we should allow some degree of counting loss at the initial period of imaging in order to obtain the images for kinetic analyses over the longer time period. When 5% of counting loss was allowed, the optimal dosage of Cd for the purpose was determined to be 15 MBq.
Cd absorption and accumulation between transgenic tobacco plants and control plants中村 進一*; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 河地 有木; 石岡 典子; 頼 泰樹*; 服部 浩之*; 茅野 充男*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 96, 2012/01
Phytoremediation is one of good technique to recover Cd from contaminated soils. To make this technique more effective, it is necessary to understand the mechanism of Cd dynamics and control them. It is known that Cd movement in the plant body is similar to zinc (Zn) movement. However, these mechanisms are not fully understood so far. In this work, we compared Cd absorption and accumulation between control tobacco plants and transgenic tobacco plants, which were transform with zinc transporter genes, by using positron emitting tracer imaging system (PETIS) and Cd. We succeeded to obtain fine serial images of Cd absorption and accumulation in tobacco plants, but there was no difference in Cd absorption and accumulation between transgenic tobacco plants and control plants. In previous experiments using non-radioactive Cd, Cd content in transgenic plants was 1.2 times higher than that in control plants. However, the PEITIS results indicated that such differences were not identified clearly in serial images obtained by PETIS experiments. Because PETIS experiments were performed in low Cd condition (0.1 M), we supposed that Cd concentration might have a significant impact on these results.
清藤 一; 箱田 照幸; 花屋 博秋; 春山 保幸; 金子 広久; 山下 俊*; 小嶋 拓治
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 150, 2012/01
数十keV-EB発生器を用い、透明PI試料の照射を行った。試料を非破壊で(切削せずに)屈折率分布評価が行え、かつ試料表面及び屈折率の異なる層間の界面からの反射光を検出する特長を持つ分光エリプソメータを用いて定量化を試みた。その結果、波長域400-1600nmにおいて試料表面から20nm層分について、屈折率が照射前と比べて1MGyについては6%, 5MGyについては10%変化していることがわかった。しかし、表面から20nm以降の層については、照射前の屈折率とほぼ同じであった。これは、透明PI試料バルク中の照射により生じた屈折率勾配において、層間における屈折率差が小さいことが考えられる。これより、数十keV-EB照射試料の屈折率評価から、極表面層(20nm厚)における相対線量値については定量化できることが明らかとなった。
ions鳴海 一雅; 楢本 洋*; 山田 圭介; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 高橋 康之*; 前田 佳均
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 155, 2012/01
10-540keV CイオンをSiに照射した場合のスパッタリング収量を測定した。Cイオン照射によるSiのスパッタリング収量は100keV近辺で最大になり、Cイオン1個あたり約600個となった。Sigmundの理論及びSRIM2008によって求めた同速度のC単原子イオンによるスパッタリング収量と比較したところ顕著な非線形効果を見いだした。非線形効果の指標となる入射C原子あたりのスパッタリング収量の比は最大で約12になり、一方10keVではほぼ1となった。さらに、クラスターイオンの構成原子数を
とすると、スパッタリング収量は
には依存しないことがわかった。以上の結果は、非線形効果の起源が熱スパイクモデルではなく、密な衝突カスケードによるものであることを支持する。
-ray irradiation facilities春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 174, 2012/01
電子加速器の運転時間は9月から3月までは、国際原子力人材育成イニシアチブ予算に基づく高稼働化運転のため月曜日から金曜日まで9:00から22:30まで稼働させたため、1,065.2(947.9)※時間であり、平成21年度と比較して7%増加した。線照射施設の運転時間は、コバルト第1棟20,691(15,971)時間、コバルト第2棟9,981(12,389)時間、食品棟7,076(7,681)時間であり、平成21年度と比較して第1棟では、30%増加、第2棟は20%減少、食品棟も8%減少した。第1棟での運転時間の増加は、耐放射線性試験のための長時間連続照射が増えたためである。コバルト第2棟第6照射室は週末運転を継続して実施している。平成23年3月11日に発生した東日本大震災では、電子加速器の本体内部の部品の脱落やしゃへい扉の一部破損等の被害が発生したが、大事には至らなかった。ただし、以降年度末まで照射運転は停止した。
山崎 治明; 鈴井 伸郎; 河地 有木; 石井 里美; 島田 浩章*; 藤巻 秀
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 98, 2012/01
Improvement in crop yield is expected by understanding "source-sink regulation system" of higher plants. In this study, we analyzed the photoassimilate distribution system to two sink organs, the root and the shoot apex, using positron-emitting tracer imaging system (PETIS) and cold-girdling technique, which is known as a method to inhibit photoassimilate translocation. 
CO exposure and PETIS imaging were conducted two times with the same test plant. Cold-girdling was treated only in the second run by cooling the boundary region on the stem between shoot and root. Time-activity curves were generated from the regions of the root, shoot apex and source leaf in the PETIS data. Then, three indices were analyzed; the influx rates of photoassimilate into the two sink organs, the root and the shoot apex, and the efflux rate from the source leaf. As the results, the influx rate was decreased drastically into the root. On the other hand, influx into the shoot apex hardly changed. And the efflux rate from the leaf was decreased. These results suggest that the "source supply" is adjusted so as to keep influx rate of photoassimilate into the untreated sink.
遠藤 聖*; 柴田 靖*; 山本 哲哉*; 中井 啓*; 松村 明*; 佐藤 隆博; 横山 彰人; 江夏 昌志; 大久保 猛; 山崎 明義; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 86, 2012/01
Micro particle-induced X-ray emission (micro-PIXE) was applied to determine the inter- and intracellular distribution of boron-10 (
B) in tumor cells. The peak B atom measurement was large on the measurement spectrum in comparison to the circumference background. It was possible to confirm that B atoms were measured. But, the intracellular micro-distribution of boron could not be clearly detected in this analysis. Improvements are therefore necessary in the technical methods of cell fixation, while the micro-PIXE and PIGE analyzing system also needs to be further upgraded.
横山 彰人; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 上松 敬
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 158, 2012/01
TIARA静電加速器において平成22年度に行ったビーム発生及び照射技術の開発結果を報告する。タンデム加速器では、クラスターイオンの荷電変換ガスとの衝突による解離により、加速後のビーム電流量が単原子イオンのそれと比べて小さくなる。これを改善するために、クラスターイオンの荷電変換と解離機構を研究してきた。平成22年度は2.5MeVの炭素クラスターイオンと、ネオンガスとの衝突における解離断面積を調べた。その結果、解離断面積は10
cm
台であること、及びクラスターイオンの構成原子数に比例して大きくなることがわかった。イオン注入装置では、低エネルギー重イオンビームの形状をモニターする発光体に充分な発光強度,照射耐性を有するものがなかったため、ビーム調整が難しかった。そこで2次元のビーム強度分布を測定するために、マルチファラデーカップ(MFC)を開発し、ビーム電流量を正確に測定できるように改良を重ねてきた。平成22年度は性能試験を行い、30keVのフラーレンビームの強度分布を7.7秒の測定時間で得ることができた。シングルエンド加速器では、ナノビーム形成に必要な高輝度イオン源を開発するために、加速後のビームエミッタンスを発光体を利用して測定するエミッタンスモニターを開発したが、ビーム照射による発光体の劣化や発光量の飽和など問題があった。今後はワイヤー走査によるビーム電流値測定でエミッタンスを求め、発光体による測定結果と比較し、信頼性を確認する。
