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論文

Application of neutron imaging plate and neutron CT methods on nuclear fuels and materials

安田 良; 松林 政仁; 仲田 祐仁; 原田 克也; 天野 英俊; 笹島 文雄; 西 雅裕; 堀口 洋二

IEEE Transactions on Nuclear Science, 52(1), p.313 - 316, 2005/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.23(Engineering, Electrical & Electronic)

本稿では、中性子イメージングプレート(IP)法及び中性子断層法など先進的な中性子ラジオグラフィ法を核燃料に適用した結果について報告する。試験は、JRR-3Mの中性子ラジオグラフィ第二撮影室TNRF-2において行った。試験に用いた燃料ピンは、形状・寸法及び濃縮度が制御・調整されたペレットを装荷している。中性子IP法では、燃料ピンの透過像を撮影し、CT法では、断面像を取得した。試験の結果、IP法・CT法ともに燃料ピン内のペレットの良好な画像を取得できた。

論文

Application of hydrogen analysis by neutron imaging plate method to Zircaloy cladding tubes

安田 良; 仲田 祐仁; 松林 政仁; 原田 克也; 畠山 祐一; 天野 英俊

Journal of Nuclear Materials, 320(3), p.223 - 230, 2003/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:32.66(Materials Science, Multidisciplinary)

本稿においては、水素濃度が既知な標準試料を用いて、照射済燃料被覆管を模擬した試料の水素分布を定量的に評価した。被覆管断面全体に渡っての水素濃度分布が得られ、その空間分解能は、画像上の画素(0.1$$times$$0.1mm)に一致する。さらに、イメージングプレート像に及ぼす酸化膜の影響を、酸化膜のみ、または酸化膜及び水素化物の両方を形成した被覆管を用いてしらべた。その結果、酸化膜に相当する領域は画像上において確認できなかった。また、画像数値解析によっても酸化膜の有意な影響は確認できなかった。上記の結果から、中性子イメージングプレート法により、水素分析を行う際においても、酸化膜の影響は小さく、考慮する必要がないと考えられる。

論文

Optimization of neutron imaging plate

芳賀 裕子*; 練石 恵子*; 高橋 建一*; 新村 信雄

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 487(3), p.504 - 510, 2002/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.57(Instruments & Instrumentation)

中性子イメージングプレートの中性子検出機構をその素過程から検討すると、カラーセンターを創生する割合が中性子イメージングプレートの中性子検出効率を向上させる基本パラメーターになっていることが判明した。そこで、中性子イメージングプレートの厚みと輝尽性蛍光物質量を変数にとり、カラーセンター創生率を実測した。あと、中性子イメージングプレート中の中性子コンバーター(Gd)から中性子吸収率を計算し、最終的な中性子検出効率を求めた。これを最適化することで、中性子コンバーター量50%,厚み200$$mu$$mが、最も検出効率の高い中性子イメージングプレートであることが結論付けられた。

報告書

中性子ラジオグラフィによる照射済燃料・材料の非破壊試験法の開発,3; 中性子イメージングプレート法及びCT法による未照射燃料ピンの撮影

安田 良; 松林 政仁; 仲田 祐仁; 原田 克也; 天野 英俊; 安藤 均*; 笹島 文雄; 西 雅裕; 堀口 洋二

JAERI-Tech 2002-001, 23 Pages, 2002/02

JAERI-Tech-2002-001.pdf:3.79MB

日本原子力研究所ホット試験室では、照射済燃料・材料中のクラック,形状変化及び水素化物等の欠陥・組成分布等を調べる非破壊検査法として中性子ラジオグラフィの有効性に着目し、中性子イメージングプレート法(IP法)や中性子断層撮影法(CT法)等を用いた先進的な中性子ラジオグラフィ技術の照射後試験(PIE)への適用を検討している。IP法及びCT法を核燃料に応用した例は少ないため、照射後試験への適用を検討するための基礎データの収集を必要としている。本稿では、基礎データ収集を目的として行った未照射燃料ピンを用いた中性子ラジオグラフィ試験の結果について報告する。試験は、JRR-3Mの中性子ラジオグラフィ装置TNRF-2において行った。中性子イメージングプレート法は、燃料ピンの透過像を撮影し、CT法では、燃料ピンの断面画像データを取得した。試験に用いた燃料ピンは、寸法,形状及び濃縮度の異なる複数の燃料ペレットが装荷されており、画像上及び画像解析処理によりそれらの相違を評価した。試験の結果、中性子イメージングプレート法においては、ペレットの形状,ペレット間の寸法の相違及びペレット間の濃縮度の相違が、画像上から確認され、CT法においても、ペレットの断面形状を示す良好な画像が得られた。

論文

Neutron diffractometer for biological crystallography-3; BIX-3

田中 伊知朗; 栗原 和男; 茶竹 俊行; 新村 信雄

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.459 - 461, 2001/05

原研JRR-3Mにおいて生体高分子結晶用中性子回折計(BIX-3)が建設された。そこには筆者らによって開発された中性子イメージングプレートや弾性湾曲Siモノクロメータなどの最新の技術革新が応用されている。これらによって、ルブレドキシンやミオグロビンの結晶から約1ヶ月でデータセットを得ることができるようになった。そのデータ分解能は1.5Åで、水素原子の位置同定を高い精度で行える。データの質と必要な測定時間を考えると、BIX-3は現在、世界のタンパク質用中性子回折計の中で最高の性能を持つことが判明した。

論文

Neutron crystallography of hen egg-white lysozyme at pH4.9

前田 満; 藤原 悟; 米澤 康滋*; 新村 信雄

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.403 - 405, 2001/05

タンパク質の機能、安定性を明らかにするためには、異なったpHでのタンパク質におけるアミノ酸のプロトネーションの状態を知ることが重要である。この問題に答えるために、異なったpHにおけるニワトリ卵白リゾチームの中性子結晶構造解析を行っている。本研究においては、pH4.9のニワトリ卵白リゾチームの中性子回折実験を日本原子力研究所の生体物質用中性子回折計(BIX-II)において行った。pH4.9のニワトリ卵白リゾチームの中性子結晶構造解析により、酵素活性部位において、グルタミン酸35(Glu35)のカルボキシル基に1つの水素がプロトン化され、アスパラギン酸52(Asp52)のカルボキシル基には、プロトン化されていなかった。この結果は、リゾチームの触媒機構のモデルと一致した。

論文

中性子イメージングプレートを用いた中性子応力測定,3

佐々木 敏彦*; 皆川 宣明; 森井 幸生; 新村 信雄; 広瀬 幸雄*

日本材料学会第36回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集, p.259 - 262, 2000/09

中性子イメージングプレート(IP)は、新しい中性子用二次元検出器である。本研究は工業的利用に対し重要な応力測定技術開発の一環であり応力解析に必要な中性子回折環画像の解析に関する検討を行い、解析ソフトウェアの開発を行った。中性子イメージングプレート用中性子応力測定装置を開発作成し、日本原子力研究所JRR-3Mに設置された残留応力解析用中性子回折装置(RESA)を用いて実験を行い、厚さ2mmの鋼材に対し単軸引張応力を加え得られた画像の解析を今回開発したソフトウェアにより処理し良好な結果を得た。

論文

Performance of a multi-wavelength monochromator system for neutron single-crystal and powder diffraction

Ahmed, F. U.*; 田中 伊知朗; 新村 信雄

Journal of Applied Crystallography, 33(Part.2), p.291 - 295, 2000/04

時間のかかる中性子回折データの収集効率を大幅に上げるため、弾性湾曲完全結晶Si(111)及びSi(220)結晶を2枚重ね合せたモノクロメータ装置を使い、単結晶と粉末中性子回折において、多波長をうまく使用する方法を確立した。この実験には3号炉のTAS-2を用いた。Si(220)からは1.80Å、Si(111)からは2.94Åの2波長を用いた。モノクロメータの重ね合せ方位調整はうまくいき、ロッキングカーブは約0.3度の半値幅になった。粉末Siの回折パターンを中性子イメージングプレート(NIP)で撮影してみると、2波長からの反射が、スリット無しの条件で、高強度、高統計、高位置分解能で、同時にとることができた。有機化合物単結晶からの回折斑点もNIPで撮影に成功した。各波長からの回折リング、回折斑点は、間違いなく区別が可能であった。

論文

Neutrons expand the field of structural biology

新村 信雄

Current Opinion in Structural Biology, 9(5), p.602 - 608, 1999/10

 被引用回数:52 パーセンタイル:49.55(Biochemistry & Molecular Biology)

中性構造性物学は、タンパク質や核酸の水素原子位置や、水和構造を決定する重要な分野と思われていたが、技術的困難さのゆえに、これまで、実験は余り行われて来なかった。最近、筆者等が開発した中性子イメージングプレートのお陰で、ようやく、この種の実験が可能になった。本解説では、中性子イメージングプレートを使っての中性子構造生物学の実験のエッセンスと、今後の課題について述べた。

論文

$$gamma$$-ray sensitivity and shielding of a neutron imaging plate

芳賀 裕子; 熊沢 紳太郎*; 新村 信雄

Journal of Applied Crystallography, 32(5), p.878 - 882, 1999/00

 被引用回数:14 パーセンタイル:27.98(Chemistry, Multidisciplinary)

中性子イメージングプレートを実用する際の最大の問題は$$gamma$$線のバックグラウンドである。そこで、中性子イメージングプレートの$$gamma$$線感度の$$gamma$$線エネルギー依存性を測定した。$$gamma$$線のエネルギーが300keV以下のとき、熱中性子に対する感度のほぼ半分で、遮蔽が困難な300keV以上の場合は四十分の一であることがわかった。それをもとに、三号炉実験ホールで、$$gamma$$線に対する鉛の中性子イメージングプレートに対する遮蔽効果を測定した。その結果、40mmの厚さの鉛で$$gamma$$線バックグラウンドを十分の一に減少できることがわかった。さらに、中性子イメージングプレートを厚さ1mmの鉛で覆うことによって、中性子シグナルを減少させることなく、中性子入射方向からの$$gamma$$線バックグラウンドを減少できることを明らかにした。

論文

An Upgraded neutron diffractometer (BIX-I$$_{M}$$) for macromolecules with a neutron imaging plate

田中 伊知朗*; 栗原 和男*; 芳賀 裕子*; 峯崎 善章; 藤原 悟; 熊沢 紳太郎*; 新村 信雄

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 60(8-9), p.1623 - 1626, 1999/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:49.76(Chemistry, Multidisciplinary)

既存の生体高分子中性子回折計を改良し、中性子イメージングプレートを装備した回折計(BIX-I$$_{M}$$)の製作のための基礎的な実験と設計を終了した。設計にあたって解決されなければならない問題点が2つ存在した。一つは単位格子が80$AA$以下の生体高分子結晶からの最近接ブラッグ反射スポットを検出器上で分離すること、もう一つは中性子イメージングプレートの中性子及び$$gamma$$線に対する十分な遮蔽である。われわれが建設した既存の中性子回折計と比較すると、試料位置の前進及び弾性湾曲シリコンモノクロメータの高性能化を実現させることにより、検出器の立体角が8.5倍及び中性子強度が5倍となるので、最終的な測定効率が約45倍に向上する。

論文

The Optimization and $$gamma$$-ray effects of the neutron imaging plate

芳賀 裕子*; 熊沢 紳太郎*; 新村 信雄

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 60(8-9), p.1619 - 1621, 1999/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:89.72(Chemistry, Multidisciplinary)

中性子イメージングプレート(以下中性子IP)中での中性子検出の基礎プロセスを考慮して中性子感度が最大になるように最適化を行った。中性子IPは、中性子を捕獲する中性子コンバータ物質とカラーセンターを生成する輝尽性蛍光物質からなる。中性子捕獲効率とカラーセンター生成効率は二つの物質のモル比に依存するため、異なるモル比の中性子IPの中性子感度を測定して最適化を行い、タンパク質結晶の回折斑点の測定により、最適化の有効性を確かめた。中性子IPの問題点は$$gamma$$線に有感であることだが、$$gamma$$線感度のエネルギー依存性を測定し、また、実験サイトにおいて鉛による$$gamma$$線遮蔽効果を測定した結果、実験に十分な遮蔽が可能であることが判明した。さらに中性子IPの前面に鉛箔を密着させ、入射方向からの$$gamma$$線遮蔽をすることにより、シグナル/ノイズ比が約1.5倍増加した。

論文

何故中性子イメージングプレートが実用化にまでいたったか?; 98年度日経BP技術賞大賞を受賞して

新村 信雄

日本結晶学会誌, 40(5), p.355 - 356, 1998/00

何故、我々が中性子イメージングプレート(NIP)を実用化させ得たか。NIPがなければ中性子構造生物学の大きな発展はないという切実さが我々にはあった。それに加え、いくつかの良い条件が整っていた。具体的には、富士写真フィルム(株)に充分な技術があった。我々の所属している先端基礎研究センターだけでなく、原研の関連部局のバックアップがあった。そのためNIP開発のマシンタイムが充分とれた。等々の我々は古い諺「必要は発明の母」を地でいったのである。

論文

中性子回折法によるリゾチームの機能研究

新村 信雄

生物物理, 38(4), p.167 - 169, 1998/00

中性子イメージングプレート及び中性子ラウエ法を併用することで、ニワトリ卵白リゾチームのデータ収集効率を従来の方式の10倍以上向上させ、それらのデータを解析し、リゾチームの全構造を解析することに成功した。(1)タンパク質を構成する全ての水素原子(960個)及び、タンパク質周囲の157個の水和水の水素原子の位置を決定することができた。(2)リゾチームの酵素機能は、35番目のグルタミン酸残基のカルボキシル基のプロトンが糖に移動し、52番目のアスパラギン酸残基のカルボキシル基が解離状態になっていて、糖の加水分解を促進させる機構が確認された。

論文

Neutron laue diffractometry with an imaging plate provides an effective data collection regime for neutron protein crystallography

新村 信雄; 峯崎 善章; 野中 孝昌*; J.C.Castagna*; F.Cipriani*; P.Hoghoj*; M.S.Lehmann*; C.Wilkinson*

Nature Structural Biology, 4(11), p.909 - 914, 1997/11

 被引用回数:137 パーセンタイル:4.77(Biochemistry & Molecular Biology)

中性子イメージングプレートを装備したラウエ中性子回折法により、正方晶系ニワトリ卵白リゾチームの結晶構造解析を行った。結晶は2mm$$times$$2mm$$times$$1.5mmの大きさのものを用い、約10日間のマシンタイムで、分解能2$AA$の回折データを収集することができた。データ解析の結果、(1)960ケの水素原子を同定することに成功した。(2)157ケの水和水を水素原子まで含めて決定できた。(3)リゾチームの糖を加水分解する機構が判明した。

報告書

第42回基礎科学セミナー 「第7回生体物質中性子回折ワークショップ」報文集; 1995年10月25~26日,東海村

新村 信雄*

JAERI-Conf 96-001, 149 Pages, 1996/02

JAERI-Conf-96-001.pdf:3.93MB

平成7年10月25,26日に、東海研で生体物質中性子回折に関するセミナーが開催された。大学、研究所及び民間企業から、約43名の出席があり、9件の講演がなされた。この報文集は、講演者が講演に用いた図表等の関係資料をまとめたものである。

報告書

第6回「生体物質中性子回折」ワークショップ報文集; 1995年3月25日、東海村

新村 信雄*

JAERI-Conf 95-013, 56 Pages, 1995/06

JAERI-Conf-95-013.pdf:2.35MB

平成7年3月25日に、東海会館で生体物質中性子回折に関するワークショップが開催された。大学、研究所及び民間企業から、約18名の出席があり、9件の講演がなされた。この報文集は、講演者が講演に用いた図表等の関係資料をまとめたものである。

論文

中性子イメージングプレート

新村 信雄*

原子力工業, 41(6), p.54 - 61, 1995/00

当研究グループは、生理機能発現に重要な役割を担う水素や水分子の位置を含めた、生体物質の原子・分子レベルでの立体構造決定のため生体物質中性子回折計を設計・建設した。充分な性能を有する中性子回折計で最も重要なものの一つは、中性子検出器である。我々は、このため富士写真フィルムK.K.と共同で中性子イメージングプレートを開発し、充分な成果が得られた。それの解説である。

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