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論文

Tolerance of spin-Seebeck thermoelectricity against irradiation by swift heavy ions

岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 家田 淳一; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 128(8), p.083902_1 - 083902_7, 2020/08

The ion-irradiation tolerance of thermoelectric devices based on the spin Seebeck effect (SSE) was investigated by using 320 MeV gold ion (Au$$^{24+}$$) beams modeling cumulative damages due to fission products emitted from the surface of spent nuclear fuels. For this purpose, prototypical Pt/Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$/Gd$$_3$$Ga$$_5$$O$$_{12}$$ SSE elements were irradiated with varying the dose level at room temperature and measured the SSE voltage of them. We confirmed that the thermoelectric and magnetic properties of the SSE elements are not affected by the ion-irradiation up to $$10^{10}$$ ions/cm$$^2$$ fluence and that the SSE signal is extinguished around $$10^{12}$$ ions/cm$$^2$$, in which the ion tracks almost fully cover the sample surface. We also performed the hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES) measurements to understand the effects at the interface of Pt/Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$. The HAXPES measurements suggest that the chemical reaction that diminishes the SSE signals is enhanced with the increase of the irradiation dose. The present study demonstrates that SSE-based devices are applicable to thermoelectric generation even in harsh environments for a long time period.

論文

Comparative radiation tolerance based on the induction of DNA double-strand breaks in Tobacco BY-2 cells and CHO-K1 cells irradiated with $$gamma$$ rays

横田 裕一郎; 鹿園 直哉; 田中 淳; 長谷 純宏; 舟山 知夫; 和田 成一; 井上 雅好*

Radiation Research, 163(5), p.520 - 525, 2005/05

 被引用回数:17 パーセンタイル:50.79(Biology)

一般的に高等植物は哺乳動物よりも放射線に強い。高等植物の放射線耐性機構を探索するために、タバコBY-2細胞及びその対照としてチャイニーズハムスターCHO-K1細胞に$$gamma$$線を照射し、パルスフィールドゲル電気泳動法によりDNA2本鎖切断(DSB)を定量した。タバコBY-2細胞におけるDSB生成量(2.0$$pm$$0.1DSBs Gbp$$^{-1}$$Gy$$^{-1}$$)はCHO-K1細胞のわずか1/3であり、一方で、平均致死線量の$$gamma$$線照射による細胞あたりのDSB生成量は、タバコBY-2細胞(263.2$$pm$$13.2)ではCHO-K1細胞より5倍多かった。これらの結果は、タバコBY-2細胞で認められた放射線耐性の原因として、DNA損傷が少ないばかりでなく、DNA損傷が効果的に修復されることを示唆している。

論文

Light dependency of resistance to ionizing radiation in ${it Euglena gracilis}$

林 浩孝; 鳴海 一成; 和田 成一; 菊地 正博; 古田 雅一*; 上原 赫*; 渡辺 宏*

Journal of Plant Physiology, 161(10), p.1101 - 1106, 2004/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:80.38(Plant Sciences)

ミドリムシの野生株及びクロロプラスト欠損変異株の電離放射線に対する耐性を調査した。$$gamma$$線照射後のコロニー形成能は、クロロプラスト欠損変異株に比べて野生株の方が高かった。また、両株において、光培養した細胞の方が、暗培養した細胞よりも放射線に耐性であった。このことは、ミドリムシの放射線耐性に培養時の光照射条件が大きく寄与していることを示唆している。暗培養した細胞に比べて、光培養した細胞の方が、より高いDNA2本鎖切断修復能を有していることがコメットアッセイによって明らかになった。これらの結果は、ミドリムシがDNA2本鎖切断を克服するため、光に誘導される修復機構を持っていることを示唆している。

論文

Evaluation of the resistance of ${it Euglena gracilis}$ to ion beam radiation

林 浩孝*; 和田 成一; 舟山 知夫; 鳴海 一成; 小林 泰彦; 渡辺 宏*; 古田 雅一*; 上原 赫*

Journal of Eukaryotic Microbiology, 51(3), p.321 - 324, 2004/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:92.35(Microbiology)

宇宙ステーションのような閉鎖系での食糧確保と二酸化炭素の吸収,酸素の供給に最も有望な生物種の一つであるユーグレナに対し、模擬宇宙線としてさまざまなLET値を有する重イオンビームを照射して放射線抵抗性を調べた。最も致死効果の高いLET=196keV/$$mu$$mのイオンビームに対しても40Gyまでの線量域では生育に影響がないことから、宇宙基地での利用が可能であることがわかった。照射後生存率におけるRBE(生物学的効果比)のLET依存性を調べた結果、ユーグレナ細胞は哺乳動物細胞や植物細胞とは異なる放射線応答機構を有することが示唆された。

論文

ラジオデュランス; 放射線抵抗性細菌

鳴海 一成

放射線と地球環境; 生態系への影響を考える, p.113 - 122, 2003/09

生物の中でも最も放射線に強い細菌群が知られており、放射線抵抗性細菌と総称される。放射線抵抗性細菌の放射線耐性機構に関する研究は、最も早く分離されたデイノコッカス・ラジオデュランス(${it Deinococcus radiodurans}$)を材料としておもに行われている。本稿では、ラジオデュランスの放射線耐性の主要機構であるDNA修復機構についての研究を紹介するとともに、ラジオデュランスの放射線耐性獲得の起源について考察する。

論文

放射線耐性菌の耐性機構

鳴海 一成

遺伝, 57(5), p.57 - 62, 2003/09

現在の地球には強い放射線を放出する自然環境が存在しないにもかかわらず、放射線に高い耐性を持つ微生物が地球上のいたるところに生息している。$$gamma$$線やX線といった電離放射線を照射すると、細胞中のDNAが切断される。DNAの鎖切断は、遺伝情報の分断を引き起こすので、一般な生物にとって最も重篤な損傷であるとともに、最も修復困難な損傷である。しかしながら、放射線耐性菌は、細胞内に生じた100箇所以上のDNA鎖切断を、いとも簡単に短時間で修復してしまうのである。1999年に、放射線耐性菌の代表であるデイノコッカス・ラジオデュランスの全ゲノム配列が解読され、放射線耐性機構の研究はポストゲノム時代に突入した。本稿では、放射線耐性菌の発見と耐性機構解明研究の歴史と現状について概説するとともに、放射線耐性獲得の起源についての仮説を紹介する。

論文

細胞の「ストレス蛋白質」の意外な役割

小林 泰彦

放射線と産業, (56), 55, 47 Pages, 1992/12

生物の固体や細胞を、急に平常よりも数度高い温度にさらすと、「熱ショック蛋白質群」が誘導される。この現象は熱の他にも酸素欠乏や重金属などの様々なストレスによっても引き起こされることから、最近ではもう少し広い意味でストレス応答ともよばれている。ストレス蛋白質の構造は、大腸菌からヒトに至るまで進化的に非常によく保存されており、生物進化の早い段階で発達した、生命にとって普遍的に重要なものであることをうかがわせるが、ごく最近、それらの機能が分子のレベルで相次いで明らかになった。放射線も、細胞のストレス応答を引き起こす要因のひとつであるが、筆者らは放射線抵抗性細菌Deinococcus radioduransの著しい放射線耐性機構を研究しており、この細菌が放射線や熱などのストレスを受けた際に誘導される蛋白質をいくつか発見し、それらの構造と機能の解明を目指している。

報告書

放射線防護等へのバイオテクノロジ-の適用に関する調査研究(1)

not registered

PNC-TJ1295 91-001, 206 Pages, 1991/03

PNC-TJ1295-91-001.pdf:6.29MB

近年、ライフサイエンスの研究レベルは飛躍的に向上し、生体を研究するためのツールとして、遺伝子工学、蛋白工学、糖鎖工学、発生工学、細胞操作技術など従来では到底実現できない実験系を作成すること、及びその利用による生物の研究が行われるようになってきている。これらの研究ツールは、原子力開発や放射線利用の分野でも、生物や環境への影響、環境保全、環境修復などの研究においても、研究の新たな局面を拓く有用な手法となることが期待されている。本調査研究においては、原子力分野におけるバイオテクノロジーの適用の可能性を探るという視点から、原子力分野と関連するライフサイエンス全体の調査を実施した。

論文

放射線耐性/良熱伝導高分子

萩原 幸; 江草 茂則

高分子, 34(4), p.316 - 319, 1985/00

有機高分子材料の放射線耐性について、線量率効果、酸化劣化、芳香族系高分子の保護効果、線エネルギー損失効果(LET効果)、極低温照射効果などの観点から解説した。核融合炉用超電導磁石の絶縁材として最近注目されている有機複合材料の放射線耐性についても解説した。また、良熱伝導高分子については、高分子の結晶性や配向および架橋構造などの観点から解説した。

口頭

セシウムの吸着分離に用いるヘキサシアノ鉄酸金属錯体薄膜の放射線耐性

有阪 真; 渡邉 雅之; 石崎 学*; 栗原 正人*; Chen, R.*; 田中 寿*

no journal, , 

本研究では、不溶性フェロシアン化物類縁体であるヘキサシアノ鉄酸金属錯体(MHCF)から成る吸着材を電極に用い、高レベル廃液中に含まれるセシウムを電気化学的に回収することを目指している。今回は、SUS316L基板上に作成したMHCF薄膜の$$gamma$$線照射に対する安定性について調べた。MHCF薄膜への$$gamma$$線照射は、硝酸共存下で行われた。照射後に分離した硝酸をICP-MSにより分析したところ、MHCFを構成する鉄および銅が検出され、鉄および銅の溶出量は、70kGy程度まで一様に増加し、その後一定値となることを確認した。照射前に基板上に固定化されたMHCF重量の20-30%の溶出が起きる一方、共存する硝酸の濃度によりそれらの溶出挙動は変化しなかった。粉末状のMHCFの放射線耐性は非常に高いことがわかっているので、基板上への固定化の方法については再検討が必要であることがわかった。

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