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報告書

$$beta$$$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発(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; 日本分析センター*

JAEA-Review 2021-060, 105 Pages, 2022/03

JAEA-Review-2021-060.pdf:4.59MB

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2年度に採択された「$$beta$$$$gamma$$、X線同時解析による迅速・高感度放射性核種分析法の開発」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、燃料デブリ・廃棄物中放射性核種の迅速分析の実現を目指し、多重$$gamma$$線検出法などの最新計測システムを整備し、これを用いた測定、また放射線シミュレーション計算により$$beta$$線、X線を含む核種毎のスペクトルデータベースを構築し、これらを統合解析するスペクトル定量解読法(Spectral Determination Method: SDM法)を開発することにより、多核種同時定量を可能にし、化学分離プロセスを軽減することを目的とする。

論文

Spectroscopic measurements of L X-rays with a TES microcalorimeter for a non-destructive assay of transuranium elements

中村 圭佑; 森下 祐樹; 高崎 浩司; 前畑 京介*; 杉本 哲也*; 木口 優*; 伊豫本 直子*; 満田 和久*

Journal of Low Temperature Physics, 193(3-4), p.314 - 320, 2018/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

Spectroscopic measurement of L X-ray is one of important techniques for a non-destructive assay of transuranium (TRU) elements because L X-rays of the energy ranging from 10 to 25 keV are emitted following internal conversion after the alpha-decay of TRU elements. For identification of L X-ray peaks of TRU elements, the energy resolution of the detector is required to be lower than 100 eV of the full width at half maximum (FWHM). In this work, a transition-edge-sensor (TES) microcalorimeter was operated for spectroscopic measurements of L X-rays emitted from a Np-237 and Cm-244 source. Typical L X-ray peaks of Pa, U and Pu elements were clearly identified in the obtained energy spectra. The FWHM energy resolution of the TES microcalorimeter was obtained to be 32.7 eV at Pu L alpha1 X-ray peak of 14.28 keV with natural line width of 12.20 eV. We considered a feasibility of a non-destructive assay of TRU elements with experimental L X-ray spectra obtained by the TES microcalorimeter.

論文

Distribution and anisotropy of dislocations in cold-drawn pearlitic steel wires analyzed using micro-beam X-ray diffraction

佐藤 成男*; 菖蒲 敬久; 佐藤 こずえ*; 小川 博美*; 我妻 一昭*; 熊谷 正芳*; 今福 宗行*; 田代 仁*; 鈴木 茂*

ISIJ International, 55(7), p.1432 - 1438, 2015/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:48.05(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

冷間延伸されたパーライト鋼ワイヤにおける転位の分布および異方性を特徴付けるために、X線回折線プロファイル解析をシンクロトロン放射マイクロビームを用いて行った。一般に、塑性せん断ひずみはワイヤの中心よりも表面近くでより激しかったが、中心から表面まで転位密度分布はほぼ一定であった。一方、転位の再配列は、転位の細胞構造を進化させ、表面に近づくほど進んだ。異方性転位密度によって、軸方向および横断方向の硬さの差異が説明できることも明らかになった。高温での回折データに基づく線プロファイル解析を行った。セメンタイトの回収率は一定の速度で進行したが、フェライト相の回収率は温度依存性を示し、フェライト相の回収率はセメンタイト相の回収率とはあまり関係していなかった。

論文

Evaluation of ductile damage progress of aluminum single crystal with prior activity of single slip system under tensile loading by using synchrotron white X-ray

柴野 純一*; 梶原 堅太郎*; 塚本 拓也*; 河合 紘和*; 三浦 節男*; Zhang, S.*; 菖蒲 敬久; 小林 道明*

Materials Science Forum, 777, p.176 - 181, 2014/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:58.01

A ductile damage progress of an aluminum single crystal with the prior activity of the single slip system under tensile loading was verified by a profile analysis using white X-ray obtained in BL28B2 beam line of SPring-8. In this study, the aluminum single crystal of the purity 6N was used as a specimen prepared in I-type geometry for tensile test. In profile analysis, an instrumental function was defined in consideration both of a divergence by a slit and a response function peculiar to the energy dispersive method. The Gauss component of integral breadth related to non-uniform strain and the Cauchy component of integral breadth related to crystallite size were determined by eliminating the broadening by the instrumental function from the diffraction profile of white X-ray. As a result, the characteristics of ductile damage progress near the notch of the aluminum single crystal were inspected from the distribution of both non-uniform strain and dislocation density.

論文

Yields of strand breaks and base lesions induced by soft X-rays in plasmid DNA

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 牛込 剛史; 鹿園 直哉; 漆原 あゆみ; 渡邊 立子

Radiation Protection Dosimetry, 122(1-4), p.86 - 88, 2006/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:62.14(Environmental Sciences)

軟X線により誘発される、DNA損傷の収率を調べた。軟X線のLETは、$$gamma$$線と超軟X線のそれの中間にある。通常のX線発生装置から得られる広いエネルギースペクトルを持つ軟X線は、放射線生物学実験のみならず乳がん検診にも広く用いられている。ICRPの勧告によれば、軟X線の放射線加重係数は$$gamma$$線のそれと同じ1とされている。しかし、そのエネルギースペクトル上には、制動放射により発生する数10keV以下の低エネルギー光子の成分がかなり多い。これらの低エネルギー光子は、光電効果により低速の光電子やAuger電子を多数発生させるためDNAに対してより高密度な電離・励起を与え、複雑なDNA損傷を誘発すると考えられる。われわれはWターゲット,150kVpで運転したX線発生装置より得られる軟X線をDNAに照射し、生じたDNAの鎖切断収率を定量した。さらに、塩基除去修復酵素との反応を利用して定量された塩基損傷の収率についても報告する予定である。

論文

EPR studies of 5-bromouracil crystal after irradiation with X rays in the bromine K-edge region

横谷 明徳; 高倉 かほる*; 渡邊 立子; 赤松 憲*; 伊藤 隆*

Radiation Research, 162(4), p.469 - 473, 2004/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.46(Biology)

DNAの放射線増感剤の一つである、5-bromouracilの単結晶に対するX線吸収スペクトルの測定を、水平面内に直線偏光した放射光を用いて、透過法により13.41から13.50keVのBrK吸収端領域で行った。その結果、4つの共鳴ピーク構造が観測された。これらのピークの相対強度は、X線の入射方向と平行にした結晶のb-c面の法線に関する回転に強く依存した。分子軌道計算により、これらのピーク構造はBr-C結合の反結合分子軌道への励起及び形状共鳴に由来することが示された。観測されたX線吸収の異方性は、これら分子軌道の角度依存性に由来すると考えられる。

論文

Structural analysis of corrosion product of Fe-Cr alloy film using synchrotron radiation

山下 正人*; 小西 啓之; 高橋 正光; 水木 純一郎; 内田 仁*

Materials Science Research International, Special Technical Publication, 1, p.398 - 401, 2001/05

耐候性低合金鋼のさび層は大気腐食に対して強い保護機能を有する。鉄鋼のさび層を制御するには、さびの詳細な構造及びそれと防食性との関係を知ることが重要である。特にさび層に含まれる合金元素の原子位置は直接さび層の構造と特性を制御していると考えられる。本研究ではFe-Cr合金蒸着膜を硫酸水溶液液膜下で腐食させて得られる生成物について、その局所構造を調べた。メスバウアー分光法及び放射光斜入射X線回折法の結果は、腐食生成物が$$gamma$$-FeOOHと超微細ゲーサイト($$alpha$$-FeOOH)とから成ることを示している。EXAFS実験より少なくともゲーサイト中にはFe-Cr合金からのCrが存在することがわかった。Feサイトを置換したCrがゲーサイトの結晶粒径を微細化する一方、Fe-O-OH八面対の間に侵入して存在するCrがさび層にイオン選択性を与え、保護機能を増加させていると考えられる。

論文

Normalization of $$gamma$$-$$gamma$$ angular correlation coincidence counts using characteristic X-rays

浅井 雅人*; 河出 清*; 柴田 理尋*; 小島 康明*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 463(1-2), p.205 - 212, 2001/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.58(Instruments & Instrumentation)

われわれは3個以上のGe検出器を用いる$$gamma$$線角度相関測定において、異なる効率を持つ検出器の組み合せから得られる同時計数値を規格化する新しい方法を提案する。この方法は内部転換や軌道電子捕獲に伴って放出される特性KX線が$$gamma$$線と同時計数され、特性KX線が等方的に放出されることを利用する。角度相関の決定には、目的の$$gamma$$線とKX線の強度比を求めるだけでよく、検出器効率も、単一Ge検出器による$$gamma$$線強度も必要としないことが特徴である。この方法の有用性はオンライン質量分離された$$^{126}$$Laと$$^{128}$$La線源で実証した。

報告書

Dicentric yields induced in rabbit blood lymphocytes after exposure in vitro to X-rays

井上 義教

JAERI-Research 95-039, 9 Pages, 1995/06

JAERI-Research-95-039.pdf:0.47MB

二動原体染色体発生率に基づく生物学的線量計測を行うには、二動原体染色体発生率と吸収線量との関連を求めておくことが必要である。本実験はその資料となるデータを得るために行った。ウサギのリンパ球をX線で種々の線量照射し、リンパ球中の二動原体染色体発生率を調べ、文献に見られるデータと比較した。線量-反応曲線を繰り返し重み付最小二乗法を用いて求めた。しかしながら、低線量域での線量-反応曲線は直線に近いという報告もあり、本実験結果も直線状であったので、直線式を線型回帰分析により求めた。カイ二乗検定の結果0.5Gy以下の低線量域では、発生率は直線式に最も適合していた。二動原体染色体発生率の分布をポアソン期待値と比較した結果、0から1Gyの線量範囲で発生率はポアソン分布に従っていた。

論文

Inactivation action spectra of bacillus subtilis spores with monochromatic soft X-rays(0.1-0.6nm) of synchrotron radiation

宗像 信生*; 檜枝 光太郎*; 宇佐美 徳子*; 横谷 明徳; 小林 克己*

Radiat. Res., 131(1), p.72 - 80, 1992/07

 被引用回数:16 パーセンタイル:58.66(Biology)

0.1$$sim$$0.6nmの単色シンクロトロン軟X線と枯草菌に真空中で照射し、致死作用を測定した。得られた線量効果曲線より致死作用断面積のスペクトルを得た。その結果、0.31nmと0.58nmに、ピークがあることがわかった。それぞれカルシウムとリンのK殻吸収端に相当するエネルギーであることから、細胞内のカルシウム及びリンが特異的に光吸収することにより、細胞の致死効率が高まることが推測された。リンは、細胞中DNAの構成元素であることから、リンの内殻吸収による特異的なDNA損傷の生成が考えられる。一方カルシウムはDNA中には含まれておらず、細胞質中のカルシウムの光吸収による致死作用機構の解明が今後待たれる。現在、光照射された細胞中DNAを細胞外に抽出し、突然変異を引きおこす遺伝子の変化を分子レベルで解析中である。

論文

Time resolved X-ray absorption spectroscopy apparatus using laser plasma as an X-ray source

依田 修; 宮下 敦巳; 村上 浩一*; 青木 貞雄*; 山口 直洋*

Excimer Lasers and Applications III, p.463 - 466, 1991/00

高原子番号物質に、絞り込んだ高強度パルスレーザを照射した時のプラズマから発生する軟X線は時間分解X線吸収分光の光源として極めて有望である。我々は数年末20J出力のYAGレーザを用いた時間分解X線吸収分光装置の開発を行って来た。こり装置の特徴の一つとして、比較的高エネルギー(~3keV)までのX線吸収分光を行えるような設計としたことが挙げられる。このため、この装置には低・高エネルギー用に2組の光学系を設置した。現在までに得られたこの装置の特性と、この装置を用いて計画されている研究について紹介する。

論文

Small angle scattering from neutron irradiated amorphous Pd$$_{8}$$$$_{0}$$ Si$$_{2}$$$$_{0}$$

土井 健治; 茅野 秀夫*; 増本 健*

Journal of Applied Crystallography, 11(5), P. 605, 1978/00

非晶質合金Pd$$_{8}$$$$_{0}$$Si$$_{2}$$$$_{0}$$をJMTRの速中性子により5$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$/cm$$^{2}$$のフルエンスに照射した試料のX線小角散乱を測定した。X線広角散乱には照射による変化は殆ど認められないことはすでに報告した(登録No.A-7199)。CuK$$alpha$$線を用い散乱角15'~5°の範囲の測定を行ったところ、照射によりこの範囲の散乱強度が著しく増大していることを見た。未照射試料についてはこの範囲での散乱強度は殆ど0である。この散乱強度分布より、中性子照射により数10$AA$程度の構造のゆらぎが生じたことを結論した。前報の結果と併せて非晶質物質の照射損傷の様子が結晶性物質のそれとどのように異なるかについて一般的な考察を行なう。

報告書

K-X線放射断面積の評価と高温プラズマ中の金属不純物密度計測への応用

的場 徹; 熊谷 勝昭; 船橋 昭昌; 河上 知秀

JAERI-M 7196, 20 Pages, 1977/07

JAERI-M-7196.pdf:0.68MB

高温プラズマ中の金属不純物からの電子衝突によるK-X線放射断面積のエネルキー依存性を、原子番号が6から82の範囲で3種の方法により計算した。電子のエネルギーが500KeVまでは相対論的理論(A&M理論)による断面積の計算値が実験値と良い一致を示した。これらの結果からK-X線放出率の電子温度依存性を求めた。金属不純物毒が半導体検出器による軟X線スペクトルの絶対測定値からK-X線放出率を使用して導出できることを示した。

口頭

Aluminum-based interstitial hydride, Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$

齋藤 寛之; 高木 成幸*; 遠藤 成輝*; 町田 晃彦; 青木 勝敏; 折茂 慎一*; 片山 芳則

no journal, , 

Aluminum-based interstitial hydride has not been reported so far, whereas complex aluminum hydrides have been synthesized and investigated. In the present study, we demonstrate the formation of Al$$_{2}$$CuH$$_{x}$$ interstitial hydride by a hydrogenation reaction of Al$$_{2}$$Cu alloy under high pressure and high temperature.

口頭

Yields of DNA strand breaks and base lesions induced by oxygen K-shell electron ionization

菅谷 雄基*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

no journal, , 

We have tried oxygen selective damage induction in DNA by tuning soft X-ray energy. Thin DNA films of closed circular plasmid (pUC18) without any additives were prepared and tested the stability of DNA in the film by observing conformational changes using gel electrophoresis. We performed soft X-ray irradiation to the films at BL23SU in SPring-8. The yields of strand breaks, base lesions, as well as AP sites produced by irradiation of several soft X-ray energies around oxygen K-shell ionization threshold. The yields of base lesions and AP sites are determined by post-irradiation-treatment of the DNA with enzymatic probes. The yield of AP site, as well as those of other lesions, shows a minimum at the resonance excitation energy (538 eV) absorbed by the sample with a highest probability. The results indicate that the resonance excitation of 1s electron does not rather enhance the DNA damage induction.

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