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論文

X-ray absorption study of platinum nanoparticles on an ion-irradiated carbon support

垣谷 健太*; 木全 哲也*; 八巻 徹也*; 山本 春也*; 松村 大樹; 田口 富嗣*; 寺井 隆幸*

Radiation Physics and Chemistry, 153, p.152 - 155, 2018/12

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

The chemical state and local structure of 2.6-nm-sized platinum (Pt) nanoparticles on an ion-irradiated glassy carbon (GC) substrate were investigated by X-ray absorption fine structure measurements. The partial oxidation of the Pt nanoparticles was confirmed by the peak intensity in the near-edge region of the absorption spectrum. The analysis of the extended region revealed a higher coordination number and shorter bond length of Pt-Pt compared to those of the Pt nanoparticles on the non-ion-irradiated GC. Thus, Pt nanoparticles on the ionirradiated GC substrate were found to hold a rigid metallic coordination during the oxidation.

論文

Development of a water purifier for radioactive cesium removal from contaminated natural water by radiation-induced graft polymerization

瀬古 典明*; 保科 宏行*; 笠井 昇*; 柴田 卓弥; 佐伯 誠一*; 植木 悠二*

Radiation Physics and Chemistry, 143, p.33 - 37, 2018/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.14(Chemistry, Physical)

Six years after the Fukushima-nuclear accident, the dissolved radioactive cesium (Cs) is now hardly detected inenvironmental natural waters. These natural waters are directly used as source of drinking and domestic waters in disaster-stricken areas in Fukushima. However, the possibility that some radioactive Cs adsorbed on soil or leaves will contaminate these natural waters during heavy rains or typhoon is always present. In order for the returning residents to live with peace of mind, it is important to demonstrate the safety of the domestic waters that they will use for their daily life. For this purpose, we have synthesized a material for selective removal of radioactive Cs by introducing ammonium 12-molybdophosphate (AMP) onto polyethylene nonwoven fabric through radiation-induced emulsion graft polymerization technique. Water purifiers filled with the grafted Csadsorbent were installed in selected houses in Fukushima. The capability of the grafted adsorbent to remove Cs from domestic waters was evaluated for a whole year. The results showed that the tap water filtered through the developed water purifier contained no radioactive Cs, signifying the very effective adsorption performance of thedeveloped grafted adsorbent. From several demonstrations, we have commercialized the water purifier named "KranCsair".

論文

Identification of penetration path and deposition distribution of radionuclides in houses by experiments and numerical model

廣内 淳; 高原 省五; 飯島 正史; 渡邊 正敏; 宗像 雅広

Radiation Physics and Chemistry, 140, p.127 - 131, 2017/11

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

The dose assessment for people living in preparation zones for the lifting of the evacuation order is needed with the return of the residents. However, it is difficult to assess exactly indoor external dose rate because the indoor distribution and infiltration pathways of radionuclides are unclear. This paper describes indoor and outdoor dose rates measured in eight houses in the difficult-to-return zone in Fukushima prefecture to examine the distribution of radionuclides in a house and the main infiltration pathway of radionuclides. In addition, it describes also dose rates calculated with a Monte Carlo photon transport code to understand thoroughly the measurements. These measurements and calculations provide that radionuclides can infiltrate mainly through ventilations, windows, and doors, and then deposit near the gaps, while those infiltrate hardly through sockets and air conditioning outlets.

論文

Temperature performance of portable radiation survey instruments used for environmental monitoring and clean-up activities in Fukushima

三枝 純; 柳澤 華代; 波澄 篤; 清水 武徳; 内田 芳昭*

Radiation Physics and Chemistry, 137, p.210 - 215, 2017/08

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

福島第一原子力発電所事故に伴い、県内各地で放射線モニタリングや環境修復活動が実施されている。現場の気温は夏期に40$$^{circ}$$C、冬期に-20$$^{circ}$$Cに達し、各種サーベイメータの想定使用温度の範囲外である。そこで福島で多く用いられている国産サーベイメータ4機種を対象として、恒温槽を用いた温度特性試験を実施し、指示値の温度依存性を調べた。

論文

Evaluation of annealing and double ion beam irradiation by a laser-induced and laser-detected surface acoustic wave diagnostic system

北澤 真一*; 若井 栄一; 青砥 紀身

Radiation Physics and Chemistry, 127, p.264 - 268, 2016/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Chemistry, Physical)

新しい非破壊・非接触型の測定法によって原子力構造材料の熱時効やイオン照射の効果を調べた。レーザ誘起とレーザ検出用の表面弾性波(SAW)をこの計測システムに採用した。対象とする物質の強度特性を調べるために、表面に沿ったSAWの伝播速度とその振動速度を測定した。熱時効した材料では、せん断弾性率の変化が測定された。2重イオン照射した材料では、励起したSAWの振幅に関する非線形効果が観察された。これらの結果から原子力構造材料等の欠陥計測のために、SAW検出システム適用の重要性を示すことができた。

論文

Radiolysis of boiling water

Yang, S.*; 勝村 庸介*; 山下 真一*; 松浦 千尋*; 広石 大介*; Lertnaisat, P.*; 田口 光正

Radiation Physics and Chemistry, 123, p.14 - 19, 2016/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.25(Chemistry, Physical)

沸騰水の$$gamma$$線照射分解を行った。水素発生の収率は水中の極微量の有機不純物に大きく影響した。高純度の水を用いた場合、H$$_{2}$$とO$$_{2}$$の生成収率は0.48と0.24で、2:1となり、H$$_{2}$$O$$_{2}$$はほとんど生成しなかった。H$$_{2}$$とO$$_{2}$$の生成収率は線量率に依存し、線量率が下がるほど増加した。NaCl添加した場合、塩素イオンがOHラジカルを捕捉するため、H$$_{2}$$生成収率は約2倍に増大した。また、これらの結果は、決定論的化学反応速度論を用いたシミュレーションの結果とよく一致した。

論文

Quick measurement of continuous absorption spectrum in ion beam pulse radiolysis; Application of optical multi-channel detector into transient species observation

岩松 和宏*; 室屋 裕佐*; 山下 真一*; 木村 敦; 田口 光正; 勝村 庸介*

Radiation Physics and Chemistry, 119, p.213 - 217, 2016/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Chemistry, Physical)

TIARA施設において、多チャンネルの光検出器を利用した、200から950nmまでの波長範囲を計測可能な光吸収スペクトル測定システムを構築し、AVFサイクロトロンからの12.5MeV/u He, 18.3MeV/u C及び17.5MeV/u Neイオンを用いた時間分解光吸収測定実験を行った。放射線化学反応のよく調べられているKSCN水溶液を試料としてイオン照射した結果、従来の100分の1程度の計測時間で(SCN)$$_{2}$$ $$^{-}$$の過渡吸収スペクトルが観測され、260-660nmにおける吸光度の感度は0.001-0.003であった。NaBr水溶液を試料とした場合には、Br$$_{2}$$$$^{-}$$とBr$$_{3}$$$$^{-}$$に起因する2つの吸収ピークが同時観測され、その時間挙動が明らかになった。以上、イオン照射による化学反応を短い計測時間で詳細に観測できるシステムの構築に成功した。

論文

Evaluation of a cesium adsorbent grafted with ammonium 12-molybdophosphate

柴田 卓弥; 瀬古 典明; 天田 春代; 笠井 昇; 佐伯 誠一; 保科 宏行; 植木 悠二

Radiation Physics and Chemistry, 119, p.247 - 252, 2016/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:23.48(Chemistry, Physical)

A fibrous adsorbent for radioactive cesium (Cs) removal has been developed by radiation induced graft polymerization. To apply the developed adsorbent to drinking water, the stability of adsorbent having high affinity for Cs ligand, ammonium 12-molybdophosphate (AMP), was evaluated. As a result, since a crosslinking structure was introduced onto the grafted AMP, it could be successfully satisfied the regulation of Food Sanitation Act. Finally, the Cs adsorbent was commercialized as water purifier named by "KranCsairtextregistered".

論文

Fabrication of Pt nanoparticle incorporated polymer nanowires by high energy ion and electron beam irradiation

佃 諭志*; 高橋 亮太*; 関 修平*; 杉本 雅樹; 出崎 亮; 吉川 正人; 田中 俊一郎*

Radiation Physics and Chemistry, 118, p.16 - 20, 2016/01

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

ヘキサクロロ白金(IV)酸を添加したポリビニルピロリドン(PVP)薄膜に高エネルギーイオンビームを照射することによってPVP-Ptナノ粒子ハイブリッドナノワイヤを作製した。一個のイオンを照射するとその飛跡に沿って、PVPの架橋反応とPt $$^{4+}$$の還元反応によるPt粒子の析出が同時に起こるため、現像処理後、基板にPtナノ粒子を包含するPVPナノワイヤを得ることができた。ヘキサクロロ白金(IV)酸の添加量を増加するとナノワイヤの直径が減少し、ナノワイヤの単離が困難となることが明らかになったが、イオン照射後、電子線を照射することによってナノワイヤの直径の制御およびナノワイヤの単離が可能であることを見出した。

論文

Thermal equilibrium and prehydration processes of electrons injected into liquid water calculated by dynamic Monte Carlo method

甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎; 渡辺 立子

Radiation Physics and Chemistry, 115, p.1 - 5, 2015/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:22.72(Chemistry, Physical)

放射線によるDNA損傷において、電子衝突電離により発生した2次電子は難修復性DNA損傷の生成に深く関与すると考えられているが、電子の熱化過程が解明されていないことから、その放射線作用は未だ十分には解明されていない。本研究では、電子の熱化過程の全貌解明のために、水中に照射された電子の熱化距離を、液相の回転・フォノン励起断面積を新たに考慮して計算した。この結果、低エネルギー領域、高エネルギー領域ともに、実験値とよく一致した。しかしながら、熱化時間については従来予測より1桁程度長くなることが分かった。このことから、従来予測に反し、電子の熱平衡化と水和前過程は同時に起こり得ることが推測された。水和前電子は解離性電子移行によりDNA損傷を誘発することから、本研究により推測された水和前過程の生成メカニズムは、2次電子によるDNA損傷の高密度化を推測するために役立つことが期待される。

論文

Cross sections, stopping powers, and energy loss rates for rotational and phonon excitation processes in liquid water by electron impact

甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏*; 渡辺 立子

Radiation Physics and Chemistry, 108, p.13 - 17, 2015/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:28.02(Chemistry, Physical)

放射線によるDNA損傷において、電子衝突電離により発生した2次電子は難修復性DNA損傷の生成に深く関与すると考えられているが、2次電子の放射線作用は未だ十分には解明されていない。その原因の一つとして、電子の熱化過程で主に寄与する液体水の回転・フォノン励起過程の断面積の不備が挙げられる。本研究において、それらの断面積、阻止能及びエネルギー損失率の理論計算を行った結果、液相の回転励起断面積は気相の断面積に比べ3桁以上減少し、フォノン励起断面積は固相の断面積に近い値を示すことが分かった。今日まで1eV以下のエネルギー損失率は電子のエネルギーに強く依存しないと仮定し、電子の熱化過程は評価されてきた。しかしながら、本計算結果から、エネルギー損失率は1eV以下のエネルギーに対して強く依存することが分かった。その結果、電子の熱化時間は従来予測よりも長くなり、後続の水和過程及び化学過程に強く関与する可能性が予測された。本研究成果である回転・フォノン励起断面積は、熱化過程を研究する上で不可欠なデータであり、DNA損傷に対する2次電子の役割を解明するための研究に利用されることが期待される。

論文

Radiological characteristics of MRI-based VIP polymer gel under carbon beam irradiation

前山 拓哉*; 福西 暢尚*; 石川 顕一*; 古田 琢哉; 深作 和明*; 高木 周*; 野田 茂穂*; 姫野 龍太郎*; 福田 茂一*

Radiation Physics and Chemistry, 107, p.7 - 11, 2015/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.75(Chemistry, Physical)

粒子線治療で正常組織への不要な照射を避けるため、照射による三次元線量分布の正確な測定の重要性が増している。そこで、代表的なゲル線量計であるVIPポリマーゲル線量計について、炭素線照射による三次元線量分布の測定への適用性を調べた。ゲル線量計は放射線照射後のMRI分析で線量分布を読み出すことができるが、線量とMRIシグナルの比例関係は線量に寄与する放射線の線エネルギー付与(LET)により変化する。本研究でも、炭素線のLETのエネルギー依存性から、ブラッグピークのようにエネルギーが大きく変化する場合、MRI分析の結果から線量分布へ単純に変換できないことを確認した。さらに、入射エネルギーが違う場合、同じ線量平均LETを持つブラッグピークの深さでも、線量とMRIシグナルとの関係が異なることが分かった。これは核反応で生じる二次粒子の寄与によるものであり、本研究により、線量とMRIシグナルの関係付けにおいて、先行研究で示された線量平均LETを指標とするのではなく、線量に寄与する各粒子のLETに着目する必要があることを解明した。また、この関係を用いることで、実測で得られるMRIシグナル分布をPHITSコードにより、再現できることを示した。

論文

Application of pulsed optically stimulated luminescence from surface soil to retrospective dosimetry

藤田 博喜

Radiation Physics and Chemistry, 104, p.84 - 87, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.45(Chemistry, Physical)

パルス光励起ルミネッセンス(P-OSL)を線量測定法として表土に適用するため、この測定器を独自に開発し、その性能調査を行った。その後、表土から抽出した石英と鉱物標本からの長石を用いて、P-OSLの基礎実験を行った。この結果、石英はLED露光後50$$mu$$sでもP-OSLを観測できるが、長石では数$$mu$$sでP-OSLは減衰することがわかった。次に、先の石英と長石を混合し、これにX線を人工的に照射した後、P-OSL線量法の適用条件に関して調査した。この結果からは、LED点灯時間が4$$mu$$sで、LED消灯時間が400$$mu$$sの条件で照射した線量を再構築できることがわかった。

論文

Cellulose gels produced in room temperature ionic liquids by ionizing radiation

木村 敦; 長澤 尚胤; 田口 光正

Radiation Physics and Chemistry, 103, p.216 - 221, 2014/10

AA2014-0158.pdf:0.4MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:14.01(Chemistry, Physical)

天然高分子の一種である多糖類は、環境にやさしい材料として注目を集めているが、多くの多糖類は水や有機溶媒に難溶性であり、その成形加工には化学処理などの各種プロセスを要する。近年、このような多糖類を高濃度で溶解する溶媒として、イオン液体の利用が検討されている。本研究では、独自に合成したイオン液体を用いて難溶性天然多糖類セルロースの高濃度溶液を作製し、放射線を照射することで、網目状の化学結合を有する新規セルロースゲルの作製に成功した。また、セルロースゲルを高効率で生成する反応条件(初期濃度,照射温度,水分率)を調べた。その結果、セルロースゲルの生成収率は、試料の初期濃度20%、放射線の照射温度298K、含水率18%の条件において、線量10kGyの$$gamma$$線照射により、最大14%であることを明らかにした。さらに、得られたセルロースゲルは、3.0mS cm$$^{-1}$$の電子伝導性を有することから、電子および医療機器への応用が期待される。

論文

Radiation stability and modification of gelatin for biological and medical applications

Haema, K.*; 大山 智子; 木村 敦; 田口 光正

Radiation Physics and Chemistry, 103, p.126 - 130, 2014/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:21.96(Chemistry, Physical)

生物資源であるゼラチンの医療・バイオデバイス応用に向け、放射線滅菌耐性と放射線改質に関する研究を行った。ゼラチン粉末に電子線(2MeV, 2mA)を室温・大気中で照射してゲル浸透クロマトグラフィーで分子量変化を調べたところ、滅菌線量5-25kGyに対してゼラチンの重量平均分子量は約7-10%減少することが分かった。さらに、体内や細胞培養環境を模擬した37$$^{circ}$$C水中での加水分解速度が照射によって影響を受けることが分かった。一方で、ゼラチン水溶液を照射すると、水酸化ラジカルなどの水分解活性種によりゼラチンが架橋し、ハイドロゲルが形成した。ゲル分率測定とゾルの分子量分析より、放射線架橋ゼラチンハイドロゲルは37$$^{circ}$$C水中で一週間安定であることが分かった。

論文

Dynamics of low-energy electrons in liquid water with consideration of Coulomb interaction with positively charged water molecules induced by electron collision

甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎; 樋口 真理子; 渡辺 立子

Radiation Physics and Chemistry, 102, p.16 - 22, 2014/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:18.68(Chemistry, Physical)

本研究では水中に入射及び生成された電子のエネルギー緩和過程の詳細に明らかにするために、電子の衝突イベント数及び軌道追跡の時間発展を計算により求めた。本シミュレーション法では電子の軌道を追跡する計算を行うために、分子過程として電子衝突による水分子の電離過程、電子的励起過程、解離性付着過程、振動励起過程、回転励起過程及び弾性散乱過程を考慮し、さらに低エネルギー電子の詳細軌道を計算するために荷電粒子間のクーロン相互作用を考慮した。水中に500eVの電子を入射した際の各分子過程の衝突イベント数を見積もった結果、振動及び回転励起過程をより多発させながらエネルギーを損失することがわかった。また、生成された2次電子は100フェムト秒間で電離した位置から平均3nm程度の位置まで拡散することがわかった。

論文

Radiation-induced change of optical property of hydroxypropyl cellulose hydrogel containing methacrylate compounds; As a basis for development of a new type of radiation dosimeter

山下 真一*; 廣木 章博; 田口 光正

Radiation Physics and Chemistry, 101, p.53 - 58, 2014/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.1(Chemistry, Physical)

It was aimed to develop a novel polymer gel dosimeter to overcome weakness of earlier ones. A cellulose derivative, hydroxypropyl cellulose (HPC), was chosen as a polymer composing gel matrices and processed with a radiation-crosslinking technique in advance to manufacture of a gel dosimeter. Two methacrylate-type monomers, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and poly(ethylene glycol) dimethacrylate (9G), were selected as vinyl-type monomers polymerizing with irradiations. Visual change with irradiation of $$^{60}$$Co $$gamma$$-rays was observed, and haze and UV-vis absorption analyses were conducted to quantify visual changes of irradiated dosimeters. Radiation-induced white turbidity was easily observable directly by our eyes even with $$^{60}$$Co $$gamma$$-irradiation of 1 or 2 Gy. Sensitivity, which was evaluated by haze, toward $$gamma$$-ray dose was dependent on the composition of the vinyl-type monomers. UV-vis spectroscopy indicated that there are at least two different mechanisms leading to white turbidity. It was shown that dose rate effect can be less significant by optimizing composition of the vinyl-type monomers.

論文

Effects of $$gamma$$-ray irradiation on a cyanate ester/epoxy resin

出崎 亮; 上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 岸 肇*

Radiation Physics and Chemistry, 98, p.1 - 6, 2014/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:21.96(Chemistry, Physical)

J-PARCやITERに設置される超伝導磁石システム用電気絶縁材料として応用が期待されているシアネートエステル/エポキシ樹脂について、室温真空中において100MGyまでの$$gamma$$線照射を行い、物理化学的特性や機械的特性に及ぼす放射線照射の影響を調べた。その結果、$$gamma$$線照射後、水素,一酸化炭素,二酸化炭素のガスが発生すること、樹脂のガラス転移温度が初期値の80%である180$$^{circ}$$Cまで低下すること、曲げ強度が初期値の90%である170MPaまで低下することが明らかになった。また、核磁気共鳴法による分子構造解析の結果、シアネートエステルとエポキシの間での架橋構造を構成するシアヌレート,イソシアヌレート,オキサゾリジノン骨格に結合するエーテル鎖が切断されていることが分かった。以上のことから、シアネートエステル/エポキシ樹脂の放射線劣化は、シアネートエステルとエポキシの間で形成される架橋構造におけるエーテル鎖の切断に起因することが明らかになった。

論文

Decomposition of hydrogen peroxide by $$gamma$$-ray irradiation in mixture of aqueous solution and Y-type zeolite

熊谷 友多

Radiation Physics and Chemistry, 97, p.223 - 232, 2014/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.45(Chemistry, Physical)

Radiolysis of aqueous H$$_{2}$$O$$_{2}$$ solutions in the presence of Y-type zeolite was studied to clarify the radiation-induced reactions of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ in water-zeolite heterogeneous systems. The mixtures of the solutions with the zeolite were irradiated by $$gamma$$-rays. H$$_{2}$$O$$_{2}$$ decomposed remarkably in the presence of the zeolite. Numerical calculations using a kinetic model were performed and compared with the experimental results. A reaction that decomposes H$$_{2}$$O$$_{2}$$ adsorbed on the zeolite was proposed and introduced into the kinetic model as an effect of the zeolite. The kinetic model calculations satisfactorily explained the measured H$$_{2}$$O$$_{2}$$ decomposition by adopting a high yield for the introduced reaction. Moreover a comparison of the calculations with the measured production of O$$_{2}$$ indicates that reduction and oxidation of adsorbed H$$_{2}$$O$$_{2}$$ proceeded at comparable yields during decomposition.

論文

Radial dose calculation due to the irradiation of a heavy ion; Role of composite electric field formed from the polarization of molecules and molecular ions

森林 健悟

Radiation Physics and Chemistry, 96, p.211 - 216, 2014/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.82(Chemistry, Physical)

This paper discusses the role of composite electric field on radial doses through simulations due to the irradiation of a heavy ion. This composition electric field is formed from molecular ions, the polarization of molecules, and free electrons. Free electrons as well as these molecular ions are produced from the impact ionization of an incident ion or the other free electrons. This simulation model employs an isolated atom model that additionally may be able to treat the advantage of the free electron gas model. Some free electrons are trapped near the track of this incident ion and form plasma. The results obtained here show that this plasma plays a role of bringing about higher radial doses with increasing impact ionization cross sections of incident ions.

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