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報告書

Report of cooperative research programs in the field of ion-beam breeding between Japan Atomic Energy Agency and Malaysian Nuclear Agency (Bilateral Cooperative Research)

Zaiton, A.*; 大野 豊

JAEA-Review 2015-037, 120 Pages, 2016/03

JAEA-Review-2015-037.pdf:15.19MB

本報告書は、「放射線加工処理の分野における研究協力に関するマレーシア政府と日本原子力研究開発機構との間の実施取決め」に基づいて2002年12月から2012年12月にかけて国立研究開発法人日本原子力研究開発機構とマレーシア政府下の研究実施機関であるマレーシア原子力庁により実施された二国間研究協力についてまとめたものである。この間に実施された2つのイオンビーム育種分野における研究プログラム「イオンビームによるランの突然変異誘発」(2002年12月$$sim$$2007年12月)及び「イオンビームによる新規観賞植物品種の作出」(2007年12月$$sim$$2012年12月)の研究活動に加え、付録としてそれぞれの研究プログラムに係わる運営員会の開催状況、イオンビーム照射実験の実施状況、論文・口頭発表リストについて収録した。

論文

ビーム応用

寺岡 有殿

応用物理, 74(1), p.79 - 80, 2005/01

2004年秋季の応用物理学会における「ビーム応用」大分類で発表された講演内容を応用物理学会に報告した。それは、X線技術,電子顕微鏡,リソグラフィー,ビーム励起表面反応,イオンビーム一般,微小電子源,ビーム応用一般・新技術に関する最新の研究成果を含んでいる。

論文

電子ビームを用いたガス浄化技術

小嶋 拓治

真空, 47(11), p.789 - 795, 2004/11

排煙や排ガスに電子ビームを照射すると、その主成分である空気中の窒素, 酸素, 水及び炭酸ガスなどから反応性に富んだ水酸化ラジカル, 活性酸素などの活性種が生成する。紫外線やプラズマ放電でも同様の反応を起こさせることが可能だが、放射線ではこれらの活性種を高密度に生成させることができるため、石炭/石油燃焼火力発電所排煙中の硫黄酸化物及び窒素酸化物, ごみ燃焼排煙中のダイオキシン類、及び換気ガス中の有害揮発性有機化合物(VOC)などと、それらが極微量であっても効率よく化学反応を起こさせて、それら環境汚染物質を分解または除去しやすい化学物質に変えることができる。ここでは、この原理に基づく電子ビームを用いた排煙・排ガスの浄化技術に関して日本原子力研究所における研究開発例を述べる。

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:7.23(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

電子ビームを用いた排煙・排ガスの浄化技術

小嶋 拓治

触媒, 46(3), p.248 - 253, 2004/04

石炭/石油燃焼火力発電所排煙中の硫黄酸化物及び窒素酸化物の除去,ごみ燃焼排煙中のダイオキシン類の分解、及び換気ガス中の有害揮発性有機化合物の分解・除去など、環境汚染物質を含む排煙・排ガスの電子ビームを用いた浄化技術に関する研究開発について述べる。

論文

Formation of a charge-exchange target for fast ions in the plasma of large-scale toroidal devices under NBI conditions

Mironov, M. I.*; Khudoleev, A. V.*; 草間 義紀

Plasma Physics Reports, 30(2), p.164 - 168, 2004/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Physics, Fluids & Plasmas)

高エネルギー荷電交換計測により、水素様不純物イオンによる水素イオンの中性化によって生成される高速原子の分布関数を決定することができる。分布関数を得るためには、プラズマ中でのターゲットイオンの成分と空間分布を知る必要がある。荷電交換標的粒子は、不純物原子核と加熱用中性粒子ビームとの相互作用で生成される。中性粒子ビームと計測装置との位置関係に基づき、ターゲット粒子の軌跡を計算する必要がある。実際のトカマク配位での不純物イオンのバランスを構築する原子の基礎過程を考慮するモデルが提案されている。JT-60Uプラズマへこのモデルを適用する。荷電交換原子束の形成機構を調べた。荷電交換束への異なったビーム入射装置の相対的な寄与を評価した。計算結果に基づき、固定した分析器を用いたイオン分布関数の局所的な測定の方法を提案する。

論文

3-45MeV/u ion beam dosimetry using thin film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜*; 花屋 博秋; 橘 宏行*

Radiation Physics and Chemistry, 68(6), p.975 - 980, 2003/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.75(Chemistry, Physical)

低LET放射線に対する特性が明らかになっている4種のフィルム線量計を3-45MeV/uのイオンビームに応用した。低LET放射線を基準とした線量計の相対応答は、いずれもおよそ1から10MeV/(mg/cm$$^{2}$$)であり、阻止能が高くなるにしたがって徐々に小さくなる。特性を明らかにしたこれらの線量計によるイオンビーム線量測定における不確かさは、フルエンス測定における不確かさを$$pm$$2%含んで$$pm$$5%(1$$sigma$$)より良かった。特性を明らかにしたGaf線量計を用いることにより、それぞれ1及び10$$mu$$mより良い空間分解能で平面及び深度方向の線量分布測定ができることがわかった。

論文

SiO mass spectrometry and Si-2p photoemission spectroscopy for the study of oxidation reaction dynamics of Si(001) surface by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams under 1000 K

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4671 - 4675, 2003/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.93(Physics, Applied)

Si(001)のO$$_{2}$$分子による酸化反応を860Kから1300Kの温度範囲で、かつ、O$$_{2}$$分子の運動エネルギーが0.6eVから3.0eVの範囲で研究した。表面分析には放射光光電子分光法を用いた。Si-2p光電子スペクトルを分子線を照射しながら実時間測定し、その温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。また、酸素同位体(質量数18の酸素)からなるO$$_{2}$$分子を用いて脱離するSiO分子を質量分析器で検出して脱離収率の温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。その結果、1000K以下では酸化膜形成とエッチングが共存し、同じ温度でもエッチング,酸化膜形成,両者共存の反応様式が運動エネルギーによって決まることが明らかとなった。

論文

電子ビームを用いた排煙排水処理技術とその実例

小嶋 拓治

応用物理, 72(4), p.405 - 414, 2003/04

ダイオキシン類を始めとして、ガスや水中に極微量含まれる環境汚染物の高度処理技術が重要となっている。ここでは、このような低濃度の環境汚染物質の酸化・分解・無害化に特長がある電子ビーム法について、基礎的研究,処理技術の開発、及び実用化例を紹介する。火力発電所排煙中の硫黄酸化物及び窒素酸化物の除去,換気ガス中揮発性有機化合物及びごみ燃焼排煙中のダイオキシン類の分解,上水及び排水の浄化,汚泥処理などについて述べる。

論文

Dioxin decomposition/elimination technology using electron beams

小嶋 拓治; 廣田 耕一; 田口 光正; 箱田 照幸; 瀧上 眞知子

Proceedings of 25th JAIF-KAIF Seminar on Nuclear Industry, p.193 - 201, 2003/00

電子ビームによる排煙中ダイオキシンの分解除去技術を温度200$$^{circ}$$C排煙流速1,000 m$$^{3}$$N/hの実ごみ排煙を用いて開発した。照射前後のダイオキシン毒性等価濃度比として求めた分解率は、線量15kGy以上で90%以上であった。この処理条件では、日本におけるダイオキシン対策特別措置法の基準値を満たすことができる。ダイオキシンの分解機構を解明するとともに、分解生成物が外因性内分泌撹乱物質様活性の観点から無毒性になっていることを確認した。

論文

Dosimetry for a few hundred keV electron beams

小嶋 拓治; 箱田 照幸; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 花屋 博秋

Proceedings of 9th International Conference on Radiation Curing (RadTech Asia '03) (CD-ROM), 4 Pages, 2003/00

300keV電子線について、受感部の厚さが8-$$mu$$mのガフクロミックフィルム線量計により線量率測定を、試作したアルミ製全吸収型カロリメータによりエネルギーフルエンス測定をそれぞれ行うとともに、深部線量分布の半経験的計算をEDMULTコードにより行った。そして、空気中の深さに対する線量率分布及びエネルギーフルエンスに関する3つの方法による予備知見結果を比較した。これらの結果に基づき、300keV電子線の線量測定に対する影響因子について議論した。

論文

Effects of triple ion beams in ferritic/martensitic steel on swelling behavior

若井 栄一; 沢井 友次; 古谷 一幸; 内藤 明; 有賀 武夫; 菊地 賢司; 山下 真一郎*; 大貫 惣明*; 山本 春也; 楢本 洋; et al.

Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.278 - 282, 2002/12

 被引用回数:46 パーセンタイル:93.45(Materials Science, Multidisciplinary)

F82H鋼は核融合炉構造材や核破砕ターゲット容器材の候補材料である。この鋼は耐スエリング性の高い材料として知られているが、最近、He生成を伴う中性子照射の重損傷領域においてスエリングが無視できないことがわかった。本研究ではF82H鋼のスエリング挙動に対する核変換生成物などの効果を詳細に調べるとともに、スエリング抑制方法を検討した。400から500$$^{circ}$$CまでFe,He,HイオンまたはFe,Heイオンを50dpaまで同時に照射した後、TEM観察による照射欠陥の解析によってスエリングを評価した。核融合炉を模擬したトリプル照射ではF82H鋼のスエリングが照射温度の増加とともに3.2%から0.1%に低下した。一方、水素を注入しない2重照射ではスエリングが0.08%以下となった。他方、核破砕ターゲット容器材料の模擬トリプル照射ではその量が温度とともに増加する傾向にあったが、500$$^{circ}$$Cで最大1%程度であった。また、後者の照射条件で8at%までの水素を注入した後、$$^{15}$$Nの核共鳴反応法によって水素濃度を測定したが、注入領域に残存する水素濃度は測定限界以下になっていた。これらの結果から高温でのトリプル照射によるスエリングの著しい促進作用が400$$^{circ}$$C近傍に存在することがわかった。又、照射前の焼き戻し温度と時間や冷間加工法などによってスエリングをある程度抑制できた。

論文

Dosimetry for 3-45 MeV/u ion beams using thin film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 花屋 博秋; 橘 宏行*

JAERI-Review 2002-035, TIARA Annual Report 2001, p.123 - 124, 2002/11

$$^{60}$$Co$$gamma$$-線や2MeV電子線について特性が十分に明らかにされている、厚さ約10-200mmの薄いフィルム線量計をイオンビーム線量測定に応用した。線量範囲0.005-200kGyを$$pm$$5%以内の精密度でカバーする線量測定技術の開発のため、高精密なフルエンス測定技術の開発とともに、薄いフィルム線量計の応答の線エネルギー付与(LET) 特性研究を行った。また、平面及び深度方向の空間分解能がそれぞれ約1$$mu$$m及び10$$mu$$m未満の線量分布測定技術を開発した。最近の開発成果の概要をまとめて記す。

論文

Photoemission study on the surface reaction dynamics of Si(001) oxidation by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams

寺岡 有殿; 吉越 章隆

SPring-8 Research Frontiers 2000/2001, p.48 - 50, 2001/00

原研軟X線ビームラインBL23SUに設置した表面反応分析装置を用いてSi(001)面とO$$_{2}$$分子の反応を研究している。特にO$$_{2}$$分子の持つ並進運動エネルギーが初期酸化反応に与える影響を調べている。清浄Si(001)面が真空中の残留H$$_{2}$$O分子と反応して、H$$_{2}$$OがHとOHに解離して吸着した表面に対してO$$_{2}$$分子を解離吸着させ、その飽和吸着量とO$$_{2}$$分子の運動エネルギーとの関係を測定した結果、2つのしきい値を得た。一方はダイマーのバックボンドでの直接的な酸化,他方は第二層Siのバックボンドでの直接的な吸着と解釈された。しきい値で区別される3つの運動エネルギー領域でSi-2p光電子スペクトルを計測した結果、スペクトル形状が運動エネルギーに依存することがわかり、上記解釈の正当性が実証された。

報告書

原研・大学プロジェクト共同研究シンポジウム報告書; 放射線高度利用研究の成果と今後の展望,1999年1月27日,国立教育会館,東京

原研・大学プロジェクト共同研究放射線高度利用研究プロジェクト専門部会; 大学・原研プロジェクト共同研究放射線高度利用研究専門委員会

JAERI-Conf 2000-008, 113 Pages, 2000/06

JAERI-Conf-2000-008.pdf:11.5MB

本報告は、平成11年1月27日、東京において開催された「原研・大学プロジェクト共同研究シンポジウム; 放射線高度利用研究の成果と今後の展望」をまとめたものである。これまでも研究成果を発表する機会を設けてきたが、今回のシンポジウムではさらに放射線高度利用研究プロジェクトの将来を議論するという試みを初めて行った。研究発表では、(1)オンライン同位体分離器を用いた核分光・核物性、(2)加速器放射線に関する研究(線源評価及び遮蔽)、(3)イオンビーム利用による材料開発法の研究、(4)高分子材料のイオン照射ミクロ構造に関する研究、(5)核融合炉材料に対する核変換生成物の影響に関する研究、(6)ポジトロン放出核種を用いた植物の生体機能解明、の各研究テーマで最近得られた成果が発表された。新しい研究テーマとして、“大気マイクロPIXE分析システムの開発とその応用"が提案され、8人のパネリストによって、本プロジェクトのこれまでの歩みと将来が議論された。

論文

Characterization and evaluation studies on some JAERI dosimetry systems

小嶋 拓治; 須永 博美; 橘 宏行; 滝沢 春喜; 田中 隆一

IAEA-TECDOC-156, p.91 - 98, 2000/06

アラニン線量計を主として、原研で開発し使用している数種類の線量測定システムについて、線量率、放射線照射中の温度、線量計読み取り時の温度や素子の方向等が、線量応答に与える影響を定量的に明らかにした。これらにより、$$^{60}$$Co$$gamma$$線、0.15~3MeV電子線及び制動放射X線のリファレンス/トランスファー線量計あるいはルーチン線量計としての特性を評価した。これとともに、線量相互比較を通じて、これらの線量測定システムにより与えられる線量値の信頼性をチェックした。本成果は、1995年より行われたIAEAの研究協力計画「放射線プロセスにおける品質保証のための大線量測定システムの特性研究と評価」の一環として得られたものである。

論文

A Factorization of LET effects of ion induced photostimulated luminescence

阿部 健*; 斎藤 究*; 藤 健太郎; 小嶋 拓治; 酒井 卓郎

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.103 - 105, 1999/10

イメージングプレート(IP, 組成BaFBr:Eu$$^{2+}$$)を用いてサイクロトロンから得られるイオンビームの線種、エネルギー弁別測定技術を開発するため、輝尽発光のLET特性の機構に関する研究を行った。この結果、IPの励起スペクトル応答における線種・エネルギー依存性が、入射イオンの蛍光体層への侵入深さによるものだけでなく、特に重イオンでは入射イオンのLET効果にもよることが、スペクトル成分の分離解析によりわかった。また、このLET効果は、IP中のBr及びFのF$$^{-}$$センターのレベルに相当するスペクトルに現れていることが明らかになった。さらに、1kGy以上の線量域における輝尽発光量の低下は、基材のポリエチレンテレフタレートの劣化でなく、輝尽発光体の損傷によることがわかった。これらにより、IP応答のLET特性及びその機構をほぼ明らかにした。

論文

Dosimetry systems for characteristics study of thin film dosimeters, 4; Fluence measurement and LET characteristics study of film dosimeters

小嶋 拓治; 須永 博美; 瀧澤 春喜; 橘 宏行

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.100 - 102, 1999/10

3$$sim$$45MeV/amuのイオンビームのフルエンス測定について、これまでに総電荷量5nc/cm$$^{2}$$以上では$$pm$$2%の高い精度が得られている。これに基づき、ファラデーカップのサプレッション電圧の最適化や非照射時の暗電流評価を行い、これ以下の電流域についても$$pm$$2%以内の精度が得られることを明らかにした。また、4種のフィルム線量計のLET特性を低LET放射線の場合に規格化して整理することにより、低LET放射線で得られる校正曲線への補正係数を$$pm$$4%以内で与えた。これにより、これまで着色量等の分布でしかなかった情報を線量分布として表すことが可能となった。このため、積層フィルム中の深度線量分布測定などの応用を進めている。

論文

Dosimetry systems for 5-20MeV/amu heavy charged particle beams

小嶋 拓治; 須永 博美; 滝沢 春喜; 橘 宏行

IAEA-TECDOC-1070, p.197 - 202, 1999/03

TIARA AVFサイクロトロンからの5~20MeV/amuイオンビームを対象とした吸収線量測定を目的として、ファラデーカップ、全吸収型熱量計及びフィルム線量計といった測定システムの開発を行った。リアルタイムのビームモニタに用いるファラデーカップによる粒子フルエンス測定における不確かさを、粒子エネルギー公称値をもとに算出した評価値$$Phi$$$$_{e}$$と実測値$$Phi$$$$_{m}$$を比較することにより評価し、数10pA/cm$$^{2}$$(電荷測定値にして数nc/cm$$^{2}$$)レベルの低フルエンスであっても、平均の$$Phi$$$$_{m}$$/$$Phi$$$$_{e}$$は1.02であることを明らかにした。このフルエンス測定に基づき、アラニンフィルム及びラジオクロミック(FWT-60)測量計のイオンビームに対する線量応答特性を調べた。低LET放射線の場合に比べ、これらの線量計の相対線量応答は線量計素子中の変化を考慮して求めた平均質量衝突阻止能が約100MeV/g/cm$$^{2}$$以上から減少する傾向を示した。

論文

Preparation of a beam quality indicator for effective energy determinations of continuum beams; Establishment of traceability

松林 政仁; 小林 久夫*; J.T.Lindsay*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 424(1), p.165 - 171, 1999/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:28.12(Instruments & Instrumentation)

中性子ラジオグラフィ装置で使用される中性子ビームの実効エネルギーを決定するために新しく線質計を設計・製作した。新たに製作された5個の線質計の性能をオリジナルと比較した。性能試験ではフィルタを用いる場合と用いない場合の熱中性子(立教大学炉、JRR-3M及びミシガン大学炉)及び導管によって導かれる冷中性子(JRR-3M)が使用された。フィルタとしては鉛及びビスマスが使用された。さらにガドリニウムとX線フィルム、中性子用イメージングプレート、蛍光コンバータと冷却型CCDカメラ及び蛍光コンバータとSIT管カメラの異なる4種類の撮像システムを用いた試験も実施した。その結果、同一中性子ビームに対する5個の線質計の個体差が明らかになったとともに、使用する撮像システムに依存した実効エネルギーの相違が確認された。

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