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論文

Uranium age-dating using in-situ isotope ratios by thermal ionization mass spectrometry for nuclear forensics

大久保 綾子; 篠原 伸夫; 間柄 正明

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 314(1), p.231 - 234, 2017/10

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

核鑑識のために新規に開発したウラン年代測定法を用いて、二つの濃縮ウラン試料の製造日を決定した。本法による年代測定では、スパイク溶液を添加する必要がなく、$$^{230}$$Th/$$^{234}$$Uは、試料中の$$^{230}$$Th/$$^{234}$$Th、$$^{234}$$U/$$^{238}$$Uおよび放射平衡時の$$^{234}$$Th/$$^{238}$$U比(計算値)より計算される。本法で求めたウラン試料の製造日は、低濃縮ウラン試料については、実際の製造日と誤差の範囲で一致したが、高濃縮ウラン試料については、実際の製造日よりもわずかに新しい製造日が得られた。高濃縮ウラン試料の年代測定については、表面電離型質量分析において、$$^{234}$$Uから$$^{234}$$Thへの干渉が結果に影響していることが考えられた。

論文

Prospective features for integration of nuclear forensics capability in national framework

玉井 広史; 大久保 綾子; 木村 祥紀; 篠原 伸夫; 田崎 真樹子; 清水 亮; 須田 一則; 富川 裕文

Proceedings of INMM 58th Annual Meeting (Internet), 6 Pages, 2017/07

核鑑識は、不法に使用された核物質等の試料を分析・照合し、その起源、経路等を解明して犯罪者等の摘発に資する技術的手段であり、警察・司法組織との緊密な連携が必須である。このための国内体制の整備がIAEAをはじめ国際的な協力のもとで進められており、各国の実情に応じた技術的な対応能力の強化・推進の方策に関する考察及び地域協力の在り方に関する検討結果を報告する。

論文

ポスト核セキュリティサミットの動向と展望

玉井 広史

ひろしまレポート2017年版; 核軍縮・核不拡散・核セキュリティを巡る2016年の動向, p.163 - 165, 2017/03

米国オバマ大統領の主導で始まった核セキュリティサミットは2年毎に4回開催され、核セキュリティ強化に向けた国際的な取組の推進に大きな役割を果たしてきた。途中、ロシアの離脱等はあったものの、首脳レベルの会合は国際的にも国内的にも注目度が高く、これによって各国の核セキュリティ強化が大きく進んだと言えよう。したがって、このモメンタムをポスト核セキュリティサミットにおいても維持していく施策の確立が早急に望まれる。そうした背景を踏まえ、今後の核セキュリティ強化に向けた課題、核セキュリティサミット後の動向、日本の取組について概括する。

論文

核鑑識の対応体制に求められる技術・制度的要件

玉井 広史; 大久保 綾子; 木村 祥紀; 小鍛治 理紗; 篠原 伸夫; 富川 裕文

第37回核物質管理学会日本支部年次大会論文集(CD-ROM), 8 Pages, 2017/02

核物質等の不法な移転に対する取組である核鑑識能力の構築が国際的な協力の下で進められているが、核鑑識を効果的に機能させるために、押収した核物質等の分析を行う技術開発と並行して、事象に対する初動から裁判に至るまでの総合的な対応体制の整備が各国に求められている。これは、事象現場での試料収集、ラボにおける分析、試料の保管、その後の捜査、裁判等の手続きにおいて、Chain of Custody(管理の連鎖)と呼ばれる厳正な証拠保全を確実に行うためのもので、関係機関の緊密な連係・情報共有が必須である。IAEAは実施手引きを発行して核鑑識の行動計画のモデルを示し各国の制度整備等の支援に努めている。核鑑識の国内対応体制の整備が進んでいる欧米諸国は、自国における強化と合わせ国際的な連係・協力のもとで各国の技術力の向上、意識の醸成を図っている。これらの動向について実例を挙げて紹介し、将来的に望まれる技術・制度について考察を行う。

論文

Round-robin $$^{230}$$Th-$$^{234}$$U age dating of bulk uranium for nuclear forensics

Gaffney, A.*; Hubert, A.*; Kinman, W. S.*; 間柄 正明; 大久保 綾子; Pointurier, F.*; Schorzman, K. C.*; Steiner, R. E.*; Williams, R. W.*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 307(3), p.2055 - 2060, 2016/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:8.68(Chemistry, Analytical)

核鑑識のためのウラン年代測定法について、4つの研究機関(ローレンスリバモア国立研究所, ロスアラモス国立研究所, フランス 原子力・代替エネルギー庁, 日本原子力研究開発機構)による共同試料分析を実施した。分析試料としては、ウラン同位体比標準物質であるNBL U050が選定され、同位体希釈質量分析法によって分析が行われた。各研究機関によって推定されたU050のウラン精製日は、1956年3月から1957年10月となり、この推定結果は、測定誤差に起因する精製日の誤差範囲で一致した。一方で、この推定結果は、文献で示されるU500の実際の精製日よりも古い精製日となっており、U050の製造時の精製が不十分であったことが示された。

口頭

核鑑識のためのLA-ICP-MSによるウラン試料中希土類元素の存在度パターンの測定

浅井 志保; Limbeck, A.*

no journal, , 

核セキュリティー強化策の1つとして位置付けられる「核鑑識」では、発見・押収された核物質の産地や移送ルート等の特定に必要な科学的証拠を蓄積する目的で、核物質の物理化学的性状を分析する。本研究では、ウラン産地に特徴的な不純物存在度パターンを示す希土類元素に着目し、LA-ICP-MSによって迅速に存在度パターンを測定する手法を検討した。測定用試料は、ウラン標準液中に不純物として含まれる希土類元素を陽イオン交換樹脂粒子に濃縮することにより調製した。得られたシグナルは、ガスブランクの減算、相対感度の補正、およびウランによる干渉の補正の後、標準隕石C1コンドライトにおける希土類元素の相対比で規格化して希土類元素存在度パターンとした。共存元素を除去した希土類元素化学分離後試料の溶液測定(従来法)から得られた存在度パターンとLAで得られたパターンは不確かさの範囲内で一致したことから、LA-ICP-MSによって、希土類元素の化学分離操作を経ることなく迅速かつ正確に希土類元素存在度パターンが得られることを実証できた。

口頭

REE pattern profiling with LA-ICP-MS using REE-adsorbed resin particles for nuclear forensics

浅井 志保; Limbeck, A.*

no journal, , 

Impurity patterns of rare earth elements (REEs) are expected to remain invariable when the materials undergo industrial processes owing to the similarity in their chemical properties to each other. Therefore, the REE patterns in a uranium material can be used to make conclusions about the origin of uranium. ICP-MS has been widely applied to the REE measurements because highly sensitive and multi-element measurement is available. In this study, a solid sample introduction technique with laser ablation (LA) has been applied to minimize the preparation procedure of the ICP-MS measurement for obtaining the REE patterns. Cation-exchange resin particle was employed as a substrate to preconcentrate the REEs on solid phase. The count ratios of the REEs in the REE-adsorbed resin particles obtained by the LA-ICP-MS give close agreement with the concentration ratios of the REEs in the elemental ratios in the initial REE solution.

口頭

Age-dating of single particle of uranium standard material for nuclear forensics and safeguards

大久保 綾子; 江坂 文孝; 間柄 正明; 篠原 伸夫

no journal, , 

ウラン試料の最終精製時期を推定すること(年代測定)は、核鑑識分析において重要項目とされている。核種$$^{234}$$U-$$^{230}$$Thペアを用いるウランの年代測定法は、地球科学の分野で確立された方法であり、核鑑識分析への応用も行われてきた。最近では、保障措置分析においてもウランの年代測定の要望がある。極微量の$$^{230}$$ThをICP-MSで測定するためには、ウランのテーリングによる影響を除くために、イオン交換カラム分離法による精製が行われる。しかし、カラム分離の操作によって、$$^{230}$$Thの操作ブランクが上昇する。これに対してTIMS測定では、ウランとトリウムの最適イオン化温度の差を利用して、フィラメントの昇温過程において、ウランとトリウムを分離してイオン化することができる。本研究では、TIMSを用いて、ウラン標準物質単一粒子の年代測定法の開発を行った。

口頭

核鑑識技術開発; ITWG国際比較試験の結果

大久保 綾子; 篠原 伸夫; 戸田 暢史; 片岡 修; 松本 哲也

no journal, , 

原子力機構では、文部科学省核セキュリティ補助金事業の一環として、平成23年度から平成25年度に確立させた基本的な核鑑識分析技術を検証する目的で、ITWGが主催する低濃縮ウラン試料の核鑑識分析に関する国際比較試験に参加した。3個の未知試料(低濃縮ウラン)を分析し、それらの関係性, 履歴等を解析して報告する内容で、米国・ブラジル・フランス・韓国・南アフリカ等の15か国の参加があった。本講演では、ITWG国際比較試験の概要および原子力機構の結果を報告する。比較試験では、各参加ラボラトリが実施可能な分析を行い、履歴等の解析に利用する。原子力機構は、ウラン同位体比分析, 不純物分析, ウラン精製時期に関する年代測定を実施した。データレビュー会合において他ラボラトリの結果と比較した結果、原子力機構の核鑑識分析レベルは、世界トップレベルのラボラトリと同等のレベルにあることを確認できた。

口頭

核鑑識と放射化学

篠原 伸夫; 木村 祥紀; 大久保 綾子

no journal, , 

核鑑識とは、捜査当局によって押収された核物質(NM)や放射性同位元素(RI)の組成、物理・化学的形態などを分析して、出所, 履歴, 輸送経路, 目的を明らかにする技術的手段である。核鑑識技術により、不正に使用されたNMやRIの起源を特定し、犯人を刑事訴追できる可能性が高まり、核テロなどに対する国際的な核セキュリティ体制強化に貢献できる。本発表では、日本原子力研究開発機構で開発した核鑑識技術(同位体組成分析, 不純物分析, 核物質の精製年代測定法、粒子形状の電子顕微鏡観察、核鑑識ライブラリとデータベース)を紹介するとともに、日本における核鑑識体制にも言及し、核鑑識における放射化学の役割を考察する。

口頭

$$^{234}$$Th/$$^{230}$$Th同位体比を利用したウラン年代測定法の開発

大久保 綾子; 篠原 伸夫; 間柄 正明

no journal, , 

核鑑識とは、捜査当局によって押収、採取された核物質あるいは放射性物質に関する元素組成、物理・化学的形態等を分析し、その物品の出所, 履歴, 輸送経路, 目的等を分析・解析する技術的手段である。最近では、国際的な核セキュリティ強化の取組として、各国において核鑑識技術を備えることが求められている。核鑑識分析技術の一つであるウラン年代測定法では、ウラン試料中の$$^{230}$$Th/$$^{234}$$U比を測定することで、ウランが分離精製されてからの経過時間を推定する。原子力機構では、同位体希釈質量分析法を用いて$$^{230}$$Thおよび$$^{234}$$Uの定量を行い、ウラン年代測定を実施してきた。分析試料へ既知量の同位体(スパイク)を添加後に同位体比分析を行う本法は、スパイク添加後に、分析試料が同位体平衡の状態にあることを前提としている。しかし、分析対象であるウランおよびトリウムの存在形態が複雑な試料については、同位体平衡の状態に十分に達していない可能性が、実験結果より示唆された。そこで本研究では、スパイクを添加せず、試料中のウラン同位体比およびトリウム同位体比の測定結果から、$$^{230}$$Th/$$^{234}$$U比を算出する方法を検討した。具体的には、試料中の$$^{238}$$U/$$^{234}$$U同位体比測定結果と、放射平衡の状態にある時の$$^{234}$$Th/$$^{238}$$U比を利用して、$$^{234}$$Th/$$^{234}$$U比を算出した。さらに、この比と$$^{234}$$Th/$$^{230}$$Th同位体比から、$$^{230}$$Th/$$^{234}$$U比を算出した。

口頭

核テロへの備え; 主要国の核鑑識体制整備の動向

玉井 広史; 木村 祥紀; 大久保 綾子; 篠原 伸夫; 富川 裕文

no journal, , 

核鑑識は核セキュリティ強化の一環として、犯罪捜査で押収された核物質・放射性物質(RI)を分析してその出所・由来を解明し、犯人・犯罪組織の摘発・裁判に有用な物的証拠を提供するものである。核鑑識能力を高めるために、核物質・RIの物理的・化学的分析を行いその特徴を明らかにする核鑑識ラボラトリの整備と、分析結果の照合を行って当該物質の出所を同定するための核鑑識ライブラリの構築が必要である。その上で、犯罪捜査や裁判に資するため「管理の連鎖」と呼ばれる証拠保全が求められ、法執行機関等の関係機関との緊密な連携が重要である。こうした一連の核鑑識を体系的に実施するため、関連機関の枠組みや所掌について定めた国内対応計画の策定が各国の果たす責務とされている。現在、核鑑識対応能力の強化はIAEAをはじめ国際的な協力のもとに進められており、参加各国の着実な体制整備が図られている。今後の更なる強化の観点から、特に整備の進んでいる欧米主要国の事例から、核鑑識体制の向上に向けた課題の抽出と検討を行った。

口頭

Development of nuclear forensics capabilities in Japan; New age-dating method

大久保 綾子; 篠原 伸夫; 海野 勇次; 原 未来也

no journal, , 

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) initiated R&D for nuclear forensics in 2011, responding to the Japanese national statement at Nuclear Security Summit in 2010. We have developed the basic analytical techniques required for nuclear forensics (isotopic composition analysis, impurity analysis, particle analysis, age-dating, prototype nuclear forensics library). As a recent progress in analytical technique, we have developed a new method for uranium age-dating using in-situ uranium and thorium isotope ratios. Because the new method does not require addition of spike solutions and precise weighing of samples, we could shorten analytical time for uranium age-dating.

口頭

核鑑識の属性評価における核物質異同識別手法の研究,4; 天然ウラン物質の異同識別解析における諸課題の考察

木村 祥紀; 篠原 伸夫; 松本 哲也*

no journal, , 

原子力機構では、核鑑識分析における分析・測定手法に関する技術開発と、分析データと核鑑識ライブラリと呼ばれるデータベースの情報を比較することで核物質の異同識別を行い、サンプルの起源や履歴といった属性を特定する属性評価手法の開発を進めている。本発表では、核鑑識ライブラリに係る国際机上演習「銀河の蛇」の第3回演習の結果について報告し、それを通じて天然ウラン物質の異同識別解析に係る緒課題について考察する。

口頭

Joint validation of the in-situ uranium age dating method

大久保 綾子; Mayer, K.*

no journal, , 

European Commission Joint Research Centre (EC-JRC)と原子力機構間の共同研究で、6つの異なるウラン試料を用いて、内在ウラン年代測定法の共同検証を行った。内在ウラン年代測定法による年代測定の結果は、それぞれの試料の既知の製造日と一致した。GUMによる内在ウラン年代測定法の不確実性評価は、$$^{234}$$Th/$$^{230}$$Th測定結果による影響が最も高いことを示した。内在ウラン年代測定法の正確さは、より高精度の$$^{234}$$Th/$$^{230}$$Th測定によって改善することができる。

口頭

JAEA's initial efforts on buildup of nuclear forensics capability in Asian countries

富川 裕文; 木村 祥紀; 大久保 綾子

no journal, , 

ISCN of JAEA has carried out R&Ds on nuclear forensics technical capabilities since Japanese Fiscal Year of 2011 and ISCN has also contributed the capacity building of nuclear forensics. ISCN organized a regional training course on nuclear forensics in January 2019. The contents of the training course was developed based on the questionnaire about nuclear forensics capability building provided for Asian countries in 2017, which was one of contribution in Forum for Nuclear Cooperation in Asia (FNCA). The training course provided table top exercises regarding laboratory and interpretation that enables for participants to obtain more practical knowledge on the topics and share experiences of each country. In the present paper, the results of the nuclear forensics questionnare provided for Asian countries are introduced and the experience of the regional training course on nuclear foreniscs organized by ISCN is reported.

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