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論文

アクチノイドの電気化学

北辻 章浩

Radioisotopes, 67(10), p.483 - 493, 2018/10

ウランやネプツニウムをはじめとした、溶液内で種々の酸化状態をとるアクチノイドイオンの電極反応と酸化還元の特徴を概説する。フロー電解法は迅速かつ高効率な電解が可能で、反応速度の遅い酸化還元の観測にも適用できる。同法を用いて取得したアクチノイドの酸化還元挙動や、これに立脚した酸化状態の迅速調整法を紹介するとともに、電解に伴って発現する溶液内反応や電極上での触媒的還元などについても解説する。

論文

ラザホージウム(Rf), ドブニウム(Db)及びシーボーギウム(Sg)の溶液化学

永目 諭一郎

Radioisotopes, 67(10), p.507 - 526, 2018/10

超アクチノイド元素、ラザホージウム(Rf),ドブニウム(Db)及びシーボーギウム(Sg)の溶液化学に関する最近の成果を紹介する。核反応で合成されるこれらの元素(核種)は、生成率が小さく半減期も短いため、一度に扱うことができるのはわずか1原子(シングルアトム)である。シングルアトム化学の概念とそれに基づく分配法による実験の概要、超アクチノイド元素の特徴的な性質と相対論効果との関わりなども併せて解説する。最後に今後の展望を簡単に述べる。

論文

アクチノイド化合物のNMR; 二酸化アクチノイドを例として

神戸 振作

Radioisotopes, 67(8), p.389 - 401, 2018/08

二酸化アクチノイド化合物AnO$$_{2}$$を例にとり、NMR法を用いた低温電子物性研究について解説する。AnO$$_2$$系では、An核とO核のNMRを観測できることが特長である。核燃料であるUO$$_{2}$$に代表されるこの系は、高温での挙動に興味が持たれることが多いが、最近、基底状態も多極子秩序という新しい電子状態であることがわかり注目されている。アクチノイド化合物低温物性の面白さを紹介する。

論文

重元素・超重元素の科学(原子核物理); 超重元素の核的性質(理論); 超重核の安定の島

小浦 寛之

Radioisotopes, 67(6), p.267 - 275, 2018/06

Radioisotopes誌の連載講座「重元素・超重元素の科学」のシリーズにて「超重元素の核的性質(理論)」のテーマで解説を行い、超重核領域における原子核の核構造、崩壊様式の理論について概説をし、いわゆる「超重核の安定の島」の理論的予測について発表者が行った研究結果を中心に紹介する。まず核図表を用いて原子核の安定性の物理的意味の簡単な説明と原子核合成実験の現状を紹介し、次いで超重核領域における単一粒子準位の理論計算を用いて超重核の安定性の定性的な議論を行う。さらに原子核の安定性の直接の指標である原子核崩壊様式について一般的な解説をしたのち、KTUY(小浦-橘-宇野-山田)質量模型を用いた$$alpha$$崩壊, $$beta$$崩壊, 自発核分裂についての計算結果を紹介する。われわれの研究により、陽子の数が114、中性子の数が184が2重閉殻魔法数であり、これを中心に超重核の安定の島が分布している予測を得ている。そしてこの領域における最長の半減期をもつ原子核は$$^{294}$$Ds(原子番号110)と見積もることができ、その半減期はおよそ300年、その崩壊様式は$$alpha$$崩壊が優勢という理論予測となった。

論文

重元素・超重元素の科学(原子核物理); 超重核の殻構造を実験的に探る

浅井 雅人

Radioisotopes, 67(6), p.291 - 298, 2018/06

超重核の存在限界や安定性は原子核の殻構造に本質的に依存する。理論的には陽子数114$$sim$$126、中性子数172$$sim$$184の領域に球形で安定な二重閉殻構造を持つ超重核の存在が予想されているが、その閉殻の位置や強さは理論によって大きく異なり、確立されているとは言い難い。一方で、最近の実験技術の進歩により超重核の殻構造に関する実験データが少しずつ蓄積されており、半減期や質量などの安定性に関する情報だけでなく、核分光学的手法により超重核の基底状態や励起準位の構造を直接的に明らかにしようとする試みも行われつつある。本稿では、それら超重核の殻構造に関する実験的研究の現状を紹介する。

論文

Knowledge discovery of suppressive effect of disease and increased anti-oxidative function by low-dose radiation using self-organizing map

神崎 訓枝; 片岡 隆浩*; 小橋 佑介*; 柚木 勇人*; 石田 毅*; 迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*

Radioisotopes, 67(2), p.43 - 57, 2018/02

我々はこれまで、低線量放射線はマウス諸臓器中で抗酸化機能を亢進し、酸化ストレス関連疾患を抑制することを報告してきた。しかしながら、それらの結果は対象疾患も低線量放射線による処置の条件も様々で、有効性が立証された治療法は確立されていない。そこで、本研究では、それらの結果から低線量放射線の健康効果を明らかにすることを目的とし、ラドン療法のような低線量放射線を活用した治療法の新規適応症を探索した。データの解析には自己組織化マップ(SOM)を用い、不安定な抗酸化機能の変化を自己組織化マップの曖昧な表現で視覚的に直感的に捉えることにより、出力された疾患抑制効果と抗酸化機能亢進の関連性を検討した。その結果、ラドン療法の適応症である疼痛への効果には明らかな線量依存性があることがわかり、肝疾患や脳疾患においても、線量依存性はないもののその効果を期待できると予測できた。本研究は、ラドン療法のような低線量放射線を活用した治療法の応用に貢献できると考える。

論文

最新放射線化学(応用編),13; マイクロドジメトリの観点から見た線量の不均一性

佐藤 達彦

Radioisotopes, 66(11), p.507 - 512, 2017/11

マクロな視点で見れば均一に見える放射線場でも、DNAや細胞核などミクロな視点で見ればその線量は大きくばらついている。このミクロな線量の不均一性が照射効果に与える影響を定量化するためには、その確率密度分布を評価する必要がある。本稿では、マイクロドジメトリの観点から線量不均一性の概念について解説するとともに、近年、我々が開発したミクロ線量の確率密度分布計算手法やその応用例について紹介する。

論文

最新放射線化学(応用編),18; 固体と水との界面での放射線化学

熊谷 友多

Radioisotopes, 66(11), p.537 - 541, 2017/11

固体と水との混合物に対する放射線効果は、シリカ等の無機酸化物を対象に研究が進められてきた。界面でのエネルギー/電荷移動が多くの実験で確認され、初期過程において有意な影響を持つことが示された。しかし、後続の界面反応は課題として残されている。ここではゼオライト,ウラン酸化物を例に挙げるが、この課題は基礎と応用との隔たりとなっている。ゼオライトと水との混合物では、一般に含水量に比べて高い水素発生量が観測される。エネルギー/電荷移動の概念は、このゼオライトによる水素発生量に対する影響に解釈を与えるに留まっており、定量的な説明はなされていない。ウラン酸化物と水との界面での放射線誘起反応は水との接触下での核燃料の腐食を引き起こす。しかし、水の放射線分解生成物による反応は、過酸化水素と酸素を除いて分かっていない。短寿命活性種の反応に対する理解は、粒界腐食への放射線の影響を知るうえで必要となるだろう。固液界面での放射線化学が有意義な知見として結実するには、エネルギー/電荷移動に後続する反応過程の理解が重要であり、基礎と応用との隔たりを克服するためさらなる研究が必要である。

論文

最新放射線化学(応用編),24; 放射線化学と陽電子消滅

平出 哲也

Radioisotopes, 66(11), p.587 - 593, 2017/11

陽電子は電子の反粒子であり、固体や液体中に入射された陽電子は電子と100ピコ秒から数ナノ秒程度の寿命で消滅する。その際にその質量エネルギーがほとんどの場合2本の$$gamma$$線として放出されるが、これら$$gamma$$線を計測し得られるエネルギーや消滅率から、消滅直前の状態についての情報を得ることができる。また、ある確率で陽電子は過剰電子とポジトロニウム(Ps)という結合状態をピコ秒程度までに形成し、ピコ秒までの反応のプローブとなりえる。また、その後、三重項Psが消滅するナノ秒までの時間に起こる反応により、スパー内活性種に関する議論も可能となる。ここでは、放射線化学に関連する情報がどのように得られるのか、また、放射線化学に関連した過去の研究について解説し、放射線化学への陽電子消滅の利用の可能性について解説する。

論文

最新放射線化学(応用編),16; 計算機シミュレーションによる放射線生物作用の初期過程の研究

渡邊 立子*; 甲斐 健師; 服部 佑哉*

Radioisotopes, 66(11), p.525 - 530, 2017/11

放射線による生物影響のメカニズムの解明には、モデルやシミュレーションを用いた研究は重要な役割を持つ。特に、生物影響メカニズムに関するモデル化や、DNA分子と細胞のような生体の異なる空間スケールから得られた実験データの関係を評価するためにはミュレーションは有効な手段である。本稿では、DNAと細胞への放射線影響のシミュレーションによる研究の概要について述べる。この中で、従来のDNA損傷推定法に加えDNA損傷生成に関わる物理化学過程の詳細を推定する新たな理論的アプローチと、DNA損傷と細胞応答のダイナミクスを推定する数理モデルも紹介する。

論文

最新放射線化学(応用編),26; シビアアクシデント後対策のための水の放射線分解研究の展開

永石 隆二

Radioisotopes, 66(11), p.601 - 610, 2017/11

冷却水喪失事故を代表とするシビアアクシデント(過酷事故)において水の放射線分解は事故時及びその後の廃止措置、廃棄物処理・処分等で、爆発源となる水素の発生、並びに腐食等の接水材料の劣化の要因となる。さらに、福島第一原子力発電所(1F)事故では平常時には到底考えられない海水が投入されたことで、これらの現象がより複雑となった。本記事では特集「最新放射線化学」の応用編において原子力に関連した放射線化学の最新の成果として、1F事故以降進めてきた研究について、海水塩分、固体共存、工学的条件をキーワードに紹介・解説する。

論文

福島第一原子力発電所事故後の福島県北で放射性セシウムに汚染されたサクラ粗皮の除去による除染

杉浦 広幸*; 酒井 創*; 佐藤 志彦; 末木 啓介*

Radioisotopes, 66(9), p.311 - 319, 2017/09

福島県北の福島市と伊達市で、サクラ粗皮の$$^{137}$$Cs濃度を定量的方法で調査し、付着状況と除染効果について、GMサーベイメーターによる測定とオートラジオグラフィ法により調査した。2015年に福島市で採取したサクラの粗皮の1mm断片の$$^{137}$$Cs濃度は、最高254$$pm$$0.4kBq/kgであった。2011年に高圧洗浄したサクラ粗皮を2014年に採取すると、$$^{137}$$Cs濃度は無庶路の半分以下の22.2$$pm$$0.2kBq/kgであった。オートラジオグラフィーを取得すると、サクラに触れる作業に用いた手袋に、汚染の付着が確認された。サクラ粗皮を金属のこてと金属ブラシで削り取ったところ1,010$$pm$$15cpmであった場所が、95$$pm$$2cpmに低下し、イメージングプレート法でもスポットが大幅に減少していた。

論文

Bonding study on trivalent europium complexes by combining M$"o$ssbauer isomer shifts with density functional calculations

金子 政志; 渡邉 雅之; 宮下 直*; 中島 覚*

Radioisotopes, 66(8), p.289 - 300, 2017/08

Eu錯体の配位結合におけるf電子の役割を理解することを目的として、相対論密度汎関数計算をEu(III)錯体に適用した。既報の$$^{151}$$Euメスバウアー異性体シフト実験値とEu原子核位置での電子密度計算値の線形性を比較することによって、B2PLYP理論がメスバウアー異性体シフトを最もよく再現することが分かった。また、分子軌道に基づく電子密度の解析によって、d及びf電子が配位結合に大きく関与していることを明らかにした。

論文

ウランを含む廃棄物ドラム缶の$$gamma$$線スペクトルデータに対するランダムフォレスト法とサポートベクターマシン法の分類性能の比較

秦 はるひ; 石森 有

Radioisotopes, 66(4), p.149 - 158, 2017/04

放射能インベントリの推定には、放射性核種の組成に応じたドラム缶の分類が必要となるため、ウランを含む廃棄物ドラム缶の$$gamma$$線スペクトルデータに対するランダムフォレスト法とサポートベクターマシン法の分類性能を比較した。使用したドラム缶に含まれるウランは、ウラン鉱石由来の天然ウランと回収燃料に由来する回収ウランおよびイエローケーキ中の不純物由来のラジウムを多く含む天然ウランである。これらのドラム缶の$$gamma$$線スペクトルデータ1037点のうち、75点を訓練データとし、残りのデータ962点を用いて比較した。今回の検討では、ランダムフォレスト法がチャネルシフトに影響を受けない分類となった。

論文

除染廃棄物中の放射性セシウム定量方法の検証

横山 薫; 鈴木 敦雄*; 石森 有

Radioisotopes, 66(3), p.117 - 125, 2017/03

放射性セシウム($$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs)で汚染された除染廃棄物はフレコンに収納されている。キャンベラ社製のフレコン濃度測定車は除染廃棄物の放射能測定のために開発された。フレコンバッグは、バックグラウンドの低減のため、フレームに載せられ下側から測定される。フレコン内で、線源の偏在があると、定量誤差が大きくなると推定される。$$gamma$$線の遮へい状況を定量化する手法を提案し、放射能の定量精度が向上可能であることを実証した。

論文

J-PARCチョッパー分光器による非晶質・超イオン伝導体のダイナミクス研究

中村 充孝

Radioisotopes, 66(2), p.93 - 99, 2017/02

粉末試料や非晶質などといった等方的試料のダイナミクスを研究対象とする場合、チョッパー分光器による中性子非弾性散乱測定は、定常炉の三軸分光器と比較して圧倒的な優位性を示す。特異な物性を発現する新規物質を発見した場合、研究の初期段階にあっては、単結晶を育成することができず、粉末試料しか得られないことも多いが、J-PARCの強力なパルス中性子ビームを用いることで、早々とダイナミクスに関する研究を展開することが可能である。すでにJ-PARCで稼働中の3台のチョッパー分光器は、今もなお装置高度化や新規解析手法の開発を継続しており、今後、革新的な研究成果を創出しうるポテンシャルを十分備えている。

論文

ランダムフォレスト法による$$gamma$$線スペクトルを用いた放射性廃棄物ドラム缶の分類

秦 はるひ; 石森 有

Radioisotopes, 66(1), p.1 - 10, 2017/01

放射性廃棄物ドラム缶の分類に対し、機械学習法の一つであるランダムフォレスト法が適用できるか検討した。ウランの起源が天然または回収燃料かで分類された954点のドラム缶の$$gamma$$線スペクトルデータを利用した。300点を訓練データ用にとりわけ、残りの654点のスペクトルデータを用いて、ランダムフォレストの分類の正答率を評価した。カウント数の対数の差分値をとる前処理を行う場合、ランダムフォレスト法で654点を正確に分類できた。

論文

四季による固体のダイナミクス研究

梶本 亮一

Radioisotopes, 65(12), p.523 - 534, 2016/12

パルス中性子源に設置されたチョッパー型中性子分光器は広い運動量・エネルギー空間のダイナミクスを測定することが可能であり、液体・ソフトマターから固体まで幅広い対象における研究に用いられている。J-PARCにおいても4台のチョッパー型中性子分光器が設置されているが、四季はその中でも最も早く稼働した装置であり、10$$^{-1}$$$$sim$$$$10^2$$meVのエネルギー領域におけるダイナミクスを大強度・高効率で測定することが可能である。本稿では四季における固体ダイナミクス研究の例を単結晶試料の測定例を基に紹介する。

論文

放射性廃棄物中のU-235濃縮度の定量手法の検証

横山 薫; 佐藤 克典*; 山中 貴志*; 石森 有

Radioisotopes, 65(11), p.441 - 450, 2016/11

ウラン燃料を製造する加工メーカでは、測定によるU-235量や濃縮度の定量が重要になる。本研究では、U-235から放出された186keVの$$gamma$$線の測定から評価したU-235の含有量は、U-238の不均一な分布を定量化した遮蔽因子Xgeometryで補正できることを示す。Xgeometryは、Pa-234mから放出される1001keVの$$gamma$$線と、1001keVに由来する散乱$$gamma$$線を用いて定量化した。Xgeometryは、もともとU-238の測定のために導入した。U-235はU-238と共存するので、この因子は、U-235の測定値に適用することも可能である。模擬充填物や線源をセットしたドラム缶を用いた試験で、U-235の含有量および濃縮の定量誤差は遮蔽因子を考慮することで低減することを実証した。

論文

モニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定する波高分布から空気中$$^{131}$$I濃度を推定するための換算係数の計算

山田 純也; 橋本 周; 瀬谷 夏美; 羽場 梨沙; 武藤 保信; 清水 武彦; 高崎 浩司; 横山 須美*; 下 道國*

Radioisotopes, 65(10), p.403 - 408, 2016/10

モニタリングポストの測定データを利用した迅速性のある空気中$$^{131}$$I濃度推定手法の開発を目指している。本手法はモニタリングポストのNaI(Tl)検出器で測定した$$^{131}$$Iの全吸収ピーク計数率に濃度換算係数を掛け算することで空気中$$^{131}$$I濃度を推定する。モンテカルロ計算コードEGS5を用いて原子力機構大洗研究開発センターのモニタリングポストに対する濃度換算係数を計算した。計算の結果、無限空気線源に対する濃度換算係数は25.7Bq/m$$^{3}$$/cpsと評価された。

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