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報告書

低線量・低線量率放射線被ばくによる臓器別酸化ストレス状態の検討(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2021-050, 82 Pages, 2022/01

JAEA-Review-2021-050.pdf:2.89MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和元年度に採択された「低線量・低線量率放射線被ばくによる臓器別酸化ストレス状態の検討」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、廃炉作業などの社会的関心が高い低線量・低線量率長期放射線被ばく影響に関する知見を収集するために、福島第一原子力発電所事故後の旧警戒区域で被ばくした野生ニホンザルや動物実験マウスの試料解析を通じて持続的な酸化ストレスと放射線影響との関連性を検討する。被ばく線量評価グループと生物影響解析グループが参画し、被ばく線量と科学的知見が必要とされている被ばく領域の生物影響の相関を検討する学際共同研究である。

報告書

低線量・低線量率放射線被ばくによる臓器別酸化ストレス状態の検討(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2020-048, 49 Pages, 2021/01

JAEA-Review-2020-048.pdf:4.38MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、「低線量・低線量率放射線被ばくによる臓器別酸化ストレス状態の検討」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、社会的関心の高い低線量・低線量率放射線被ばくによって緒臓器の酸化ストレス状態に対する生物影響を検討し、科学的知見が必要とされている被ばく領域の生物影響データを収集することを目指している。被ばく線量評価グループと生物影響解析グループが参画し、福島原発事故によって放射線に被ばくした野生ニホンザルと動物実験マウスから採取した試料の解析結果を用いて被ばく線量と生物影響の相関を検討する学際共同研究である。

論文

Coherent control of single spins in silicon carbide at room temperature

Widmann, M.*; Lee, S.-Y.*; Rendler, T.*; Son, N. T.*; Fedder, H.*; Paik, S.*; Yang, L.-P.*; Zhao, N.*; Yang, S.*; Booker, I.*; et al.

Nature Materials, 14(2), p.164 - 168, 2015/02

 被引用回数:345 パーセンタイル:99.49(Chemistry, Physical)

Single silicon vacancy (V$$_{Si}$$) in silicon carbide (SiC) was studied from the point of view of single photon source for quantum computing. The V$$_{Si}$$ centers were created in high purity semi-insulating hexagonal (4H)-SiC by 2 MeV electron irradiation with fluences up to 5$$times$$10$$^{15}$$ /cm$$^{2}$$. No subsequent annealing was carried out. A couple of solid immersion lens (SIL) with 20 $$mu$$m diameter were created on samples by ion milling using 40 keV Ga focused ion beam. A typical home-built confocal setup was used after optimizing for emission in the wavelength range around 900 nm. As a result, optically detected electron spin resonance (ODMR) for V$$_{Si}$$ was observed at room temperature (RT). Using ODMR, Rabi oscillations were also observed, and the Rabi frequency increased with increasing applied-magnetic field. In addition, spin relaxation time T$$_{1}$$ and T$$_{2}$$ were detected to be 500 $$mu$$s and 160 $$mu$$s, respectively.

論文

アラニン線量計の開発研究

小嶋 拓治; 橘 宏行; 春山 保幸; 柏崎 茂*

放射線化学, (66), p.47 - 49, 1998/00

平成9年度放射線化学技術賞を受賞した「アラニン線量計開発計画」の内容を概説する。吸収線量に比例して生じる温度で安定なアラニンのフリーラジカルを電子スピン共鳴(ESR)法により定量することに基づく線量計測法に関し、アラニン-ポリマー混合物を用いた使用目的にあった種々形状の線量計素子の成形技術、専用ESR装置の開発及び線量計測における信頼性に関する研究を行った。これにより、放射線利用の試験・研究におけるアラニン線量計の応用を拡大するとともに、トランスファー線量測定による国内外の線量標準化技術の確立に寄与した。

論文

Alanine-polystyrene dosimeters prepared by injection moulding

小嶋 拓治; 柏崎 茂*; Zhang, Y.*

Applied Radiation and Isotopes, 48(7), p.965 - 968, 1997/07

放射線プロセスで大量に使用するルーチン線量計の開発を目的として、低価格で均一な素子の大量製造が可能な射出成形法を用いて、ポリスチレンで成形したアラニン/ESR線量計の素子を製造した。加工レベルの高線量域におけるガンマ線に対する線量応答特性、精密度、1kGy照射時における照射中の温度依存性等主要な線量計特性を調べた。0.1-100kGyの線量範囲における線量応答の精密度は素子の重量による補正の有無によらず、68%信頼度で$$pm$$2%以内であった。線量1kGyでは、5$$sim$$45$$^{circ}$$Cの照射温度で応答は+0.25%/$$^{circ}$$Cの係数をもつ依存性を示した。また0.1$$sim$$100kGyでは、照射後のESR応答は、25$$^{circ}$$C及び湿度40%で少なくとも2ヶ月間は1%以下の減衰しかなく安定であった。

論文

Alanine-polystyrene dosimeters prepared by injection moulding

小嶋 拓治; 柏崎 茂*; Zhang, Y.*

Applied Radiation and Isotopes, 48(7), p.965 - 968, 1997/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.66(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

放射線プロセス用実用線量計の開発を目的として、安価で大量製造が可能な射出成形法を用いたアラニン-ポリスチレン線量計素子について、プロセス線量レベルのガンマ線線量応答特性、精度、1kGyにおける照射中の温度の影響などの基本的な線量計特性を調べた。この結果、重量補正の有無によらず、0.1~100kGyの範囲で$$pm$$2%(68%信頼度)の精度が得られることがわかった。また1kGyにおける線量応答は、照射温度が5~45$$^{circ}$$Cの範囲で+0.25%/$$^{circ}$$C(25$$^{circ}$$C基準)の係数をもつ温度依存性をもつこと、0.1~100kGyの範囲では照射後の線量応答は25$$^{circ}$$C湿度40%の保存条件下では、少なくとも2ヶ月間は1%以下の減衰しかないことが明らかとなった。

論文

Irradiation and ESR analysis temperature dependence of the gamma-ray response of alanine-polystyrene dosimeters

小嶋 拓治; 森下 憲雄; 伊藤 久義; S.Biramontri*

Applied Radiation and Isotopes, 47(4), p.457 - 459, 1996/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:40.31(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

冷凍食品照射における工程管理や超電導磁石使用の大型加速器施設で用いられている材料・機器部品等の劣化診断を目的とした線量測定、またレファレンス線量計としての信頼性確保のため、アラニン線量計の多様な条件下における特性を明らかにすることが望まれている。そこで、アラニン-ポリスチレン線量計のガンマ線応答について、線量5kGy照射温度-196~+30$$^{circ}$$C、及び線量範囲0.1~10kGy、ESR測定温度0~+50$$^{circ}$$Cの条件下の特性を調べた。照射温度依存性については、すでに報告した温度係数+0.24%/$$^{circ}$$C(0~+70$$^{circ}$$C)が-15$$^{circ}$$Cまで適用できることが確認されたが、-78$$^{circ}$$C及び-196$$^{circ}$$Cではこの係数を用いた補正値より実際の応答は約8%低い値となった。また、ESR信号強度は測定温度にボルツマン定数に基づく絶対温度の逆数の関数で依存し、線量に依らず0~+50$$^{circ}$$Cの測定温度範囲で平均-0.25%/$$^{circ}$$Cの係数をもつことがわかった。

論文

Responses of alanine dosimeters to irradiations at cryogenic temperatures

F.Coninckx*; A.Janett*; 小嶋 拓治; S.Onori*; M.Pantaloni*; H.Schoenbacher*; M.Tavlet*; Wieser, A.*

Applied Radiation and Isotopes, 47(11-12), p.1223 - 1229, 1996/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:45.8(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

高エネルギー加速器や粒子検出器には、超電導技術が用いられつつあり、これらの機器部品は、極低温で放射線を照射される。したがって、これらの条件下における材料類の耐放射線特性試験及び線量評価基準が必要である。アラニン/ESR線量測定法は、室温における基準線量計として世界的にも認められている。これまでの研究から、この方法は感度低下はあるが低温にも応用可能と考えられた。このため、5種の異なるアラニン線量計の温度依存性を調べた。線量範囲10Gy~80kGy、290K、70K及び5Kについて、応答特性を比較した。これにより、いずれの線量計も線量応答は照射温度とともに低下し、またこの効果が線量にも依存するという整合性ある結果が得られた。

論文

$$gamma$$-ray dose intercomparison in the absorbed dose range, 5-50kGy, using dichromate and alanine dosimeters

H.H.Mai*; Ng.D.Duong*; 小嶋 拓治

Applied Radiation and Isotopes, 47(2), p.259 - 261, 1996/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.25(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

ベトナム原子力庁照射センター(IC-VINATOM)と原研との間で、2種類の重クロム酸銀溶液線量計及びアラニン-ポリスチレン(PS)線量計を用いた、5~50kGyの高線量域のガンマ線吸収線量の比較実験を行った。IC-VINATOMで調製した測定範囲の異なる2種の重クロム酸線量計は、原研の$$^{60}$$Co$$gamma$$線施設で照射され、IC-VINATOMで吸光度測定された。原研のアラニン-PS線量計は、IC-VINATOMで$$^{60}$$Co$$gamma$$線照射され、原研で電子スピン共鳴(ESR)測定が行われた。1~50kGyの線量範囲で行った異なる線量計を用いた双方向の相互比較において、照射した公称線量値と分析により求めた評価値は、$$pm$$4%以内で一致した。このような線量計の郵送による線量比較実験は、リファレンスレベルの研究所間の相互比較に基づく地域的線量標準化ネットワークに結びつくことが期待される。

論文

Dose intercomparison experiment for gamma rays and 3-MeV electrons by mailing dosimetry using free-radical dosimeters

S.R.Nilekani*; G.R.Narayan*; B.Suseela*; R.M.Bhat*; B.L.Gupta*; 小嶋 拓治; 滝沢 春喜; 須永 博美; 田中 隆一

Applied Radiation and Isotopes, 46(3), p.205 - 207, 1995/00

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.92(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

線量計の輸送による地域的な線量標準化を目的として、インドBARC・日本原研間において、アラニン線量計(結晶粉末及びポリスチレン(PS)成形素子)及びグルタミン線量計(結晶粉末)を用いた高線量域の線量相互比較実験を行った。粉末状線量計は原研で照射後BARCにおいて吸光度測定により、PS成形アラニン線量計はBARCで照射後原研において電子スピン共鳴(ESR)によりそれぞれ線量評価された。この結果、$$^{60}$$Co-$$gamma$$線及び3-MeV電子線いずれについても、線量1、10、33及び54kGyにおける両研究所の公称/測定値は$$pm$$5%以内で一致した。これにより、フリーラジカル線量計が郵送による国際的線量相互比較に有用な手段であることが明らかとなった。

論文

Orientation effects on ESR analysis of alanine-polymer dosimeters

小嶋 拓治; 柏崎 茂*; 橘 宏行; 田中 隆一; M.F.Desrosiers*; W.L.Mclaughlin*

Applied Radiation and Isotopes, 46(12), p.1407 - 1411, 1995/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:80.06(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

異なった成形方法(プレス及び押出し)で製造した異なる形状(異なる長さのロッド及びフィルム状)のアラニン-ポリマー線量計の電子スピン共鳴(ESR)測定における素子の方向依存性を明らかにした。ESR空洞共振器内の磁場に直角な垂直軸を中心に線量計素子を回転し、異なる方向におけるESR信号強度を22$$^{circ}$$Cで測定した。ロッド状素子では、プレス及び押出しのいずれの成形方法についても、また長さが異なっても方向依存性は無視できた。円盤状に切り出した押出し成形で製造したフィルム状素子をESR空洞共振器内で水平(磁場に平行)に置いた測定では、アラニン結晶の配向性によると考えられる顕著な方向依存性がみられた。しかしながら、垂直(共振器中心軸に平行)に置く方法により、フィルム状素子の方向依存性を解消できることを明らかにした。

論文

ESR and Cathodoluminescence studies of radiation defects in clays and quartz from some uranium deposits

B.Clozel*; 小室 光世*; 中島 悟*; 永野 哲志; 正木 信行; 林 久人*

秋田大学鉱山学部資源地学研究施設報告, 0(57), p.25 - 55, 1992/03

主に堆積岩中に胚胎する世界のウラン鉱床6地域の岩石試料について、鉱物の放射線損傷を電子スピン共鳴分光法(ESR)及びカソードルミネッセンス(CL)法により調べた。粘土鉱物の中でカオリン鉱物を含む粘土フラクション粉体のESRスペクトルには、放射中心と同様のシグナルが観察された。従って、岩石の風化や変質の際の、ウラン等の放射性元素の挙動の指標としては、カオリン鉱物が最も適している。同じ試料のCL法による観察では、ウランの含有量の高い試料中の石英粒子の周縁部に、30ミクロン程度の放射線損傷リムが存在していることが観察された。このリムは、ウランの含有量が低くても年代の古い試料には存在しており、石英の堆積時から現在までの放射線被曝歴を示している。従って、これら2つの手法は、鉱床生成時から現在にかけてのウランの2次的移動・濃集過程の解析手段として用いることができる。

論文

ESR study of neutron-irradiated LiF crystals

数又 幸生

Journal of the Physical Society of Japan, 35(5), p.1442 - 1449, 1973/05

 被引用回数:13

種々の温度条件のもとで、中性子照射を行い、LiF結晶中に生成された常磁性中心をESRを使って調べた。室温照射においては、電子捕獲中心(F中心、交換相互作用で結びついているF中心、空格子集合体に捕えられている電子)が、主な常磁性中心であった。一方80K照射では、電子捕獲中心は、少くなく、分子性イオン中心が主であった。これ等の分子性イオン中心において、新しい型の格子間原子が見い出され、それ等のモデルを提出した。亦80K~0$$^{circ}$$Cの中間温度での照射結果から、熱中性子照射においては、最初、Zoneが形成され、このZoneからの空格子の移動に伴って、F中心が形成されることを見い出した。このF中心形成の機構は、現在迄提出されている機構と全く別種のものであり、荷電粒子線照射の場合にも、同様の機構で、格子欠陥が形成されると考えられ、きわめて一般性のあるものである。

論文

Growth of V$$_{k}$$-centers by $$beta$$-rays from tritons

数又 幸生

Journal of the Physical Society of Japan, 35(4), p.1106 - 1107, 1973/04

 被引用回数:3

トリチウム原子の$$beta$$崩壊により、結晶中に生成されるF$$_{2}$$$$^{-}$$イオン中心の濃度の増加をESRにより調べた。F$$_{2}$$$$^{-}$$イオン中心の成長曲線は、結晶中に存在している電子中心の濃度に非常に依存する事を明らかにした。

論文

Mechanism of decay of alkyl radicals in irradiated polyethylene on exposure to air as studied by electron spin resonance

瀬口 忠男; 田村 直幸

J.Phys.Chem., 77(1), p.40 - 44, 1973/01

ポリエチレンに照射して生成するアルキルラジカルの減衰の機構をESRで研究した。ポリエチレンの結晶領域におけるラジカルの減衰は結晶の大きさと密接な関係があることがわかった。結晶内のアルキルラジカルは水素原子を引き抜いて移動する。減衰の律速は結晶内の移動速度であり、拡散の理論でよく説明できることがわかった。アルキルラジカルの拡散定数は3.0$$times$$10$$^{-}$$$$^{8}$$cm$$^{2}$$/secと求められた。またラジカルの移動は分子内よりは分子間で起っていると推定される。拡散(移動)の活性化エネルギーは18kcal/moleであった。

論文

Electron spin resonance spectra of free radicals in irradiated oriented polyvinylidene fluoride

瀬口 忠男; 幕内 恵三; 諏訪 武; 田村 直幸; 阿部 俊彦; 武久 正昭

Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 15, p.513 - 514, 1972/00

ポリビニリデンフロライド(PVdF)は放射線に対して架橋型ポリマーであることが知られているが、照射によって生成する活性種については未知である。フッ素原子を含むラジカル種はESRのスペクトルを複雑にする。延伸して分子鎖を配向した試料を用いると、ラジカル種の同定が可能となった。照射して室温、真空中で捕捉されるラジカルはフッ素原子が1ケとれたアルキルラジカル-CH$$_{2}$$-CF-CH$$_{2}$$-と、ポリエニルラジカルである。$$alpha$$-位のFの超微細分離は最大180Gaussである。ポリエニルラジカルは、真空中では、室温で安定である。アルキルラジカルの立体的な構造もわかった。

論文

Electron spin resonance of gammma-ray irradiated single crystal of sodium nitrite

館野 淳*; 下司 和男*

Journal of Chemical Physics, 40(5), p.1317 - 1321, 1964/00

抄録なし

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