塩素-36年代測定における同重体干渉抑制のためのイオンファネル反応セルの開発

神野 智史; 藤田 奈津子; 田沼 肇*

第23回AMSシンポジウム報告集, p.89 - 92, 2022/12

AMSにおいて、塩水系の地下水の年代測定に重要な塩素-36(Cl)測定は妨害核種となる硫黄-36(S)の影響により他の核種よりも測定が困難である。一般にClとSを分離するには、6MV以上の加速電圧が必要となる。そこで本研究は、イオンファネルを用いた反応セルを開発し、JAEA-AMS-TONO-5MVの低エネルギー側に組み込むことで目的核種のClの妨害核種となるSを選択的に抑制することを目的とする。

Challenging studies by accelerator mass spectrometry for the development of environmental radiology; Status report on the analysis of Sr and Cs by AMS

本多 真紀; Martschini, M.*; Wieser, A.*; Marchhart, O.*; Lachner, J.*; Priller, A.*; Steier, P.*; Golser, R.*; 坂口 綾*

JAEA-Conf 2022-001, p.85 - 90, 2022/11

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2022-001

加速器質量分析(AMS)は、原子核実験で主に利用させれてきたタンデム加速器に質量分析を組み合わせた分析法である。AMSの測定対象は半減期が10-10年の放射性核種である。この程度の半減期の放射性核種に対しては、その放射能を測定するよりも、その質量を測定する手法の方が10-10倍の感度で測定可能である。この特徴を利用してAMSは地球惑星科学、原子力分野等の研究に幅広く適応されている。様々な研究の中でもWallner et al. (2021, 2016)は地球惑星科学の分野で優れた成果を得ている。彼らは環境試料に含まれるFeとPuの超高感度分析に成功した。これらは天体内で起こる中性子の連続捕獲(r-process)によって生成される放射性核種である。この他に、発表者らの最新の研究ではレーザーによる同重体分離とAMSとを組み合わせた新AMSシステム(ウィーン大学VERA)による環境試料中のSrとCsの超高感度分析に成功した。環境中のSr測定手法としては娘核種Yのミルキングによる線測定が依然主力であるが、本成果によってAMSが実用的な新規分析法となることが示された。本発表ではSrとCsを中心に超高感度分析の技術開発の現状を報告する。

Determination of I in environmental samples by AMS and NAA using an anion exchange resin disk

鈴木 崇史; 伴場 滋*; 北村 敏勝; 甲 昭二*; 磯貝 啓介*; 天野 光

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 259(1), p.370 - 373, 2007/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.01.181

大型再処理工場が稼動するとIが環境中に放出される可能性があり、環境影響評価のためには精度の良い測定が重要である。そこで環境試料中のIを加速器質量分析法(AMS)と従来法である放射化分析法(NAA)の両方で測定し相互比較を行った。環境試料は北海道,岩手,秋田,兵庫,大分の5地点で土壌,海藻,原乳を採取した。土壌は表層(05cm)と深層(5-20cm)に分けた。土壌と海藻は燃焼法と陰イオン交換樹脂ディスクを用いて抽出した。原乳は陰イオン交換樹脂ディスクを用いると目詰まりを起こすため、陰イオン交換樹脂によるバッチ法とその溶媒抽出法の組合せで抽出した。抽出した溶液はAMSとNAA用にそれぞれAgIとPdIの化学形で沈殿させた。NAAによる測定結果はほとんど検出限界以下であったが、幾つかの土壌サンプルでIを検出できた。例えば、北海道の表層土壌ではAMSとNAAの測定結果はヨウ素同位体比(I/I)でそれぞれ(2.40.04)10, (2.40.26)10であった。これら原理の異なる方法での測定結果はよく一致しており、両測定方法は環境試料中のIを測定するのに有効な分析方法であることがわかった。またAMSは測定時間,感度,利便性の点で優れている。

AMSによる海水中の放射性炭素測定のための化学的前処理法

荒巻 能史

JAERI-Research 99-007, 22 Pages, 1999/02

JAERI-Research-99-007.pdf:1.52MB

原研むつ事業所は、平成9年4月に加速器質量分析装置(AMS)を設置した。当装置は、C/Cの精密測定が可能である。そこで本研究室では、AMSによる海水中のC測定のための前処理法を新たに開発した。海水中のCを測定するためには、(1)溶存している無機炭酸を二酸化炭素として抽出、(2)その二酸化炭素をグラファイトに還元する、の2つの行程が必要である。従来法では、作業が複雑なうえ、一試料あたり40分程度の時間を要した。新たに開発した方法では、(1)について、処理時間が2分の1以下に短縮されたうえ、回収率も向上し、(2)については、従来法の一部改良により簡便な作業が可能となった。

Mass spectromety of Ca with RCNP AVF cyclotron

板橋 隆久*; 福田 共和*; 下田 正*; 藤田 佳孝*; 山県 民穂*; 永目 諭一郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 29, p.151 - 154, 1987/00

大阪大学核物理研究センター(RCNP)のAVFサイクロトロンを用いてCaの加速器質量分析法の開発を行なった。

AMS装置におけるE電離箱のパルス信号に及ぼす同重体干渉の影響

松原 章浩; 藤田 奈津子; 西澤 章光*; 三宅 正恭*

no journal, , 

加速器質量分析ではBe, Cl等、希少核種をE電離箱で計数する。それらの安定同重体(Beに対してB, Clに対してS)の比電荷は希少核種のそれに等しくなるため、電磁界フィルターでは分別されず、希少核種と同様にE電離箱に入射する。この入射率は希少核種のそれに比べ著しく高いため、希少核種のパルス信号に同重体の信号が干渉し、希少核種の測定が妨害される。本研究では、希少核種と同重体の分別の向上を目指し、パルス信号に及ぼす同重体干渉の影響を調べた。その結果、同重体の入射エネルギーを増加させるとパルス高の変動幅が大きくなるとともにパルス高の平均値が計算値に比べ低くなることが分かった。この原因は、同重体の多重入射のため蓄積された正電荷により、電子ドリフトのための電界が遮蔽されたことにあると考えられる。

電離箱のパルス信号に及ぼす測定妨害核種の超高入射率の効果

松原 章浩; 藤田 奈津子; 三宅 正恭*; 西澤 章光*

no journal, , 

加速器質量分析(Accelerator Mass Spectrometry: AMS)では、希少核種とほぼ同じ質量電荷比を持ちうる妨害核種は、多くの場合、希少核種と同様に電離箱に入射させ、阻止能の違いで分別する。しかし、ある核種を対象としたAMSでは、妨害核種の入射率が電離箱の時間分解能を大きく超える場合(以後、超高入射率時という)がある。この場合、電離箱を用いた双方の分別は不可能とされる。われわれは、妨害核種の超高入射率時では、時間分解能の不足により出力信号が鈍るため、妨害核種の信号強度が減衰し、この現象が希少核種の測定をできる糸口になる可能性に着目した。本研究では、希少核種の計数に及ぼす、超高入射率の効果を明らかにするため、電離箱への入射率を変化させ、信号パルスの変化を実験的に調べた。その結果、入射率を1MHz以上にすると揺らぎは弱くなり、希少核種のパルスの判別がある程度容易となることが分かった。これは、超高入射率により妨害核種の均された信号の上に希少核種のパルスが重畳したことを示唆する。

JAEA-AMS-TONOにおける放射性炭素年代測定の前処理技術開発の現況

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; 西澤 章光*; et al.

no journal, , 

加速器質量分析法(AMS)の発展により、放射性炭素(C)年代測定は地質試料の形成年代推定等、深地層の科学的研究に広く応用されている。各分野への応用展開が進むにつれて、AMSによる測定技術のみならず、汎用性のある前処理技術を構築し測定精度を維持するため、前処理の自動化や標準手法の整備が求められている。本研究では、JAEA-AMS-TONOにおいて、自動化機器の一部である元素分析(EA)燃焼法を用いた二酸化炭素精製とグラファイト調製によるC測定を継続し、バックグラウンドの低減及び精確さの向上を検討した。測定結果は、標準試料であるIAEA-C1で0.13-0.16pMC、C5で22.7-23.0pMC、C6で148.3-151.1pMCであり、各標準試料のC濃度の合意値と2の範囲で一致した。また、作業の効率化に加えて、地層中の植物片等の少量試料のC測定に対応するため、炭素量0.1から1mg以下での前処理作業についても検討した。標準試料IAEA-C4の測定では炭素量の減少とともにC濃度が増加する傾向が見られ、現代炭素の混入が推察された。今後は、グラファイト調製方法やガラスラインの改良等により汚染を低減させ、さらに少量でのC測定を目指す。

海水中の溶存有機態放射性炭素分析システムの改良

Jeon, H.; 乙坂 重嘉; 渡邊 隆広; 阿瀬 貴博*; 宮入 陽介*; 横山 祐典*; 小川 浩史*

no journal, , 

海水中の溶存有機炭素が持つ放射性炭素(DOC-14)の同位体比を精度よく分析し、その年代を決定することで、海洋での溶存有機物の分布に時間軸、すなわち、溶存有機物の分解速度や、海域間での移動時間等の情報を与えることが期待されている。われわれはこれまでに、海水中のDOC-14分析に成功させていたものの、大型の前処理装置を用いる必要があり、その分析を広く適用させるには至っていなかった。本発表では、この装置をより安全で取り扱いやすいものとするために加えた改良点について報告する。海水からのDOC-14の抽出には既往の方法を踏襲し、試料に紫外線(UV)を照射して生じた二酸化炭素を回収・精製し、C-14同位体比をAMSで計測する方法を採用した。大きな改良点として、UV光源に有機物の分解に適した短波長(=172nm及び185nm)のUVが照射可能な低圧水銀ランプを導入した。これによって、試料処理中の温度上昇を大幅に低減するとともに、照射装置のサイズを約半分に小型化することを可能にした。

加速器質量分析の妨害粒子分別へのイオンチャネリング応用の現状

松原 章浩; 藤田 奈津子; 木村 健二

no journal, , 

イオンチャネリング(以下、チャネリング)を応用した加速器質量分析の妨害粒子の分別に関する二つの技術開発の現状を報告する。固体表面のチャネリングにより同重分子を解離する技術では、解離効率を左右するイオン-表面相互作用の強さを数値シミュレーションにより評価した。その結果、本技術が十分な解離機能を持つことが示された。コヒーレント共鳴励起(Resonant Coherent Excitation: RCE)を利用した同重体分別技術では、基盤整備として行ったAMS装置におけるRCEの観測に成功した。