環境微粒子中プルトニウム同位体比迅速分析法の開発

• Project/Area Number: 12J04488
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 能任 琢真 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 保障措置 / 原子核乾板 / 共鳴イオン化質量分析法 / 同位体比分析 / 補正法 / 共鳴イオン化 / 同位体分析

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、原子核乾板を用いた核物質含有微粒子試料のスクリーニングおよびプルトニウムグレードの事前評価と、共鳴イオン化質量分析法（Resonance Ionization Mass Spectrometry : RIMS）を用いた同位体比分析を組み合わせた、保障措置における環境微粒子試料分析のための迅速分析法の開発を目的としている。平成26年度においては、
１．原子核乾板上に設置した粒径1μmの微粒子試料から、2π方向にランダムに記録された飛跡について、光学顕微鏡による撮影時のボケを考慮した断層画像モデルを作成し、読み取り可能な飛跡数について評価し、実験条件と評価可能なプルトニウム含有量について検討を行った。
２．RIMSの原子源としてイオンスパッタリングやレーザーアブレーションを用いた時の効率や測定時間を検討し、核物質含有微粒子試料の分析時間が、従来法である表面電離型質量分析法に比べ短縮できる見込みを得た。
３．RIMSを用いた超ウラン核種の同位体比分析における高精度・高確度化のため、複数のシステムパラメーターの相関を利用して測定中の揺らぎを補正する逐次補正法の開発・実証を行った。実証実験として、抵抗加熱による安定原子源により試料を原子化し、高繰り返し率チタンサファイアレーザーによる共鳴イオン化と飛行時間型質量分析計による同位体比分析と同時に、レーザー出力、波長、実験室の室温、気圧を同期させて記録し、イオン信号量との相関を求め補正に適用することで、試料にチタンを用いた場合、最大で11.1%の誤差を1.65%に、ジルコニウムを用いた場合では最大で3.02%の誤差を1.18%にまで抑えることが出来た。本補正法は原理的に試料の核種に依らず、また実験においても複数の核種に適用出来たことから、プルトニウムを含む超ウラン核種の分析に適用が可能であると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of High Resolution Resonance Ionization Spectroscopy on Titanium Using Injection-locked Ti:Sapphrie Laser System (2015)
  • Author(s): Takahide TAKAMATSU, Hideki TOMITA, Yujin FURUTA, Takaaki TAKATSUKA, Yoshitaka ADACHI, Takuma NOTO, Volker SONNENSHEIN, Tobias KRON, Klaus WENDT, Tetsuo IGUCHI, Tetsu SONODA, Michiharu WADA
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a sequential data correction method for isotope ratio analysis by resonance ionization mass spectrometry (2015)
  • Author(s): Takuma Noto, Hideki Tomita, Yujin Furuta, Takahide Takamatsu, Jun Kawarabayashi, Tetsuo Iguchi, Klaus Wendt
  • Journal Title: Journal of Nuclear Science and Technology Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 289-294
  • DOI: 10.1080/00223131.2015.1038663
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of a gas cell-based laser ion source for RIKENPALIS (2013)
  • Author(s): T. Sonoda, M. Wada, H. Tomita, C. Sakamoto, T. Takatsuka, T. Noto, H. Iimura, Y. Matsuo, T. Kubo, T. Shinozuka, T. Wakui, H. Mita, S. Naimi, T. Furukawa, Y. Itou, P. Schury, H. Miyatake, S. Jeong, H. Ishiyama, Y. Watanabe, Y. Hirayama
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 216 Issue: 1-3 Pages: 103-107
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0817-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of High Resolution Resonance Ionization Mass Spectrometry (2013)
  • Author(s): T. Takatsuka, H. Tomita, T. Sonoda, V. Sonnenschein, C. Sakamoto, H. Mita, T. Noto, C. Ito, S. Maeda, T. Iguchi, M. Wada, K. Wendt, I. Moore
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 216 Issue: 1-3 Pages: 41-46
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0824-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of resonance ionization in a supersonic gas-jet for studies of short-lived and long-lived radioactive nuclei (2013)
  • Author(s): T. Takatsuka, H. Tomita, V. Sonnenschein, T. Sonoda, Y. Adachi, C. Sakamoto, H. Mita, T. Noto, C. Ito, S. Maeda, T. Iguchi, M. Wada, K. Wendt, I. Moore
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 317 Pages: 586-589
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.05.054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proposal on dynamic correction method for resonance ionizationmass spectrometry (2013)
  • Author(s): Takuma Noto, Hideki Tomita, Sven Richter, Fabian Schneider, Klaus Wendt, Tetsuo Iguchi, Jun Kawarabayashi
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 216 Issue: 1-3 Pages: 47-51
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0842-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 放射性核種の微小部位イメージングに向けたCsレーザー共鳴イオン化スキームの開発 (2015)
  • Author(s): 古田雄仁、高松峻英、富田英生、坂本哲夫、大石乾詞、能任琢真、中村敦、井口哲夫、クラウスベント
  • Organizer: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] 難分析核種分析のためのレーザー共鳴イオン化質量分析システムの開発 (2014)
  • Author(s): 中村敦、能任琢真、富田英生、古田雄仁、高松峻英、下山哲矢、井口哲夫、クラウスベント
  • Organizer: 第46回日本原子力学会中部支部研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 ベンチャー・ビジネス・ラボラトリ
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [Presentation] レーザー共鳴イオン化を用いた微量放射性核種分析法の開発 (2014)
  • Author(s): 中村敦、富田英生、能任琢真、古田雄仁、高松峻英、クラウスベント、井口哲夫
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2014
  • Place of Presentation: 筑波大学 東京キャンパス文京校舎
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [Presentation] 放射性核種分析のための高分解能共鳴イオン化分光法の開発 (2014)
  • Author(s): 富田英生、高松峻英、古田雄仁、能任琢真、クラウス ベント、フォルカ ゾネンシャイン、中村敦、井口哲夫、トビアス コロン、園田哲、和田道治
  • Organizer: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] 核物質分析のためのレーザー共鳴イオン化質量分析法における逐次分析法の開発 (2014)
  • Author(s): 能任琢真、古田雄仁、高松峻英、富田英生、河原林順、井口哲夫、クラウス ベント
  • Organizer: 日本原子力学会 2014年秋の年会
  • Place of Presentation: 京都大学 吉田キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [Presentation] レーザー共鳴イオン化質量分析法を用いた同位体分析における逐次補正法の開発 (2014)
  • Author(s): 能任琢真、古田雄仁、高松峻英、富田英生、河原林順、井口哲夫、Klaus Wendt
  • Organizer: 日本アイソトープ協会 平成26年度 放射線基礎セミナー
  • Place of Presentation: 東京大学 農学部1号館
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-10
• [Presentation] レーザー共鳴イオン化質量分析を用いた同位体分析における補正法の開発 (2014)
  • Author(s): 能任琢真、古田雄仁、高松峻英、富田英生、河原林順、井口哲夫、Klaus Wendt
  • Organizer: 第51回アイソトープ・放射線研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学 弥生講堂
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-09
• [Presentation] Development of High Resolution Resonance Ionization Spectroscopy on Titanium using Injection-locked Ti:Sapphire Laser System (2014)
  • Author(s): T. Takamatsu, H. Tomita, T. Takatsuka, Y. Adachi, Y. Furuta, K. Wendt, V. Sonnenschein, T. Noto, T. Iguchi, T. Sonoda, M. Wada
  • Organizer: Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS2014)
  • Place of Presentation: University of Tokyo
  • Year and Date: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [Presentation] Development of Neutron Dosimetry Technique with 93Nb(n, n’)93mNb Reaction by Resonance Ionization Mass Spectrometry (2014)
  • Author(s): Hideki Tomita, Takaaki Takatsuka, Tetuo Iguchi, Yoshitaka Adachi, Yujin Furuta, Takahide Takamatsu, Takuma Noto, Tetsu Sonoda, Michiharu Wada, Volker Sonnencschein, Klaus Wendt, Chikara Ito, Shigetaka Maeda
  • Organizer: International Symposium on Reactor Dosimetry (ISRD15)
  • Place of Presentation: Aix en Provence, France
  • Year and Date: 2014-05-18 – 2014-05-23
• [Presentation] 放射性核種分析のためのレーザー共鳴イオン化-飛行時間型質量分析計に関する研究 (2014)
  • Author(s): 古田雄仁、能任琢任、高松峻英、富田英生、Klaus Wendt、井口哲夫
  • Organizer: 第12回同位体科学研究会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター(東京都江東区)
  • Year and Date: 2014-02-28
• [Presentation] レーザー共鳴イオン化に基づく放射性核種分光分析法の開発 (2014)
  • Author(s): 富田英生, 井口哲夫, Klaus Wendt, 能任琢真, 園田哲, 和田道治
  • Organizer: 日本学術振興会「放射線科学とその応用第186委員会」第10回研究会/「マイクロビームアナリシス第141委員会」第155回研究会合同研究会
  • Place of Presentation: 東京大学 本郷キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2014-01-31
  • Invited
• [Presentation] 注入同期チタンサファイヤレーザーを用いた高分解能共鳴イオン化分光法の開発 (2013)
  • Author(s): 高松峻英、足立義貴、高塚卓旦、古田雄仁、能任琢真、富田英生、クラウスベント、井口哲夫、園田哲、和田道治
  • Organizer: 日本原子力学会中部支部第45回研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2013-12-17
• [Presentation] Alpha track analysis using nuclear emulsion toward preselecting method for safeguards environmental sample analysis (2013)
  • Author(s): T. Noto、Y. Sakai、H. Tomita、J. Kawarabayashi、T. Naka、K. Morishima、T. Nakano、M. Nakamura、T. Iguchi
  • Organizer: 17th International Conference on Solid State Dosimetry (SSD17)
  • Place of Presentation: Mar Hotel Recife (Recife, Brazil)
  • Year and Date: 2013-09-24
• [Presentation] 高繰り返し率注入同期チタンサファイヤレーザーの放射性核種分光分析への応用 (2013)
  • Author(s): 足立義貴、富田英生、Volker Sonnenshein、高塚卓旦、古田雄仁、Sebastian Reader、Thomas Fischbach、Amin Hakimi、Johannes Rossnagel、Klaus Wendt、Norbert Trautmann、能任琢真、井口哲夫、園田哲、和田道治
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
  • Year and Date: 2013-09-17
• [Presentation] 中性子ドシメトリに向けた核異性体選択的ガスジェットレーザー共鳴イオン化に基づく^<93m>Nb微量分析法の開発 (2013)
  • Author(s): 高塚卓旦、富田英生、フォルカゾネンシャイン、園田哲、能任琢真、足立義貴、伊藤主税、前田茂貴、井口哲夫、和田道治、クラウスベント、イアンムーア
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
  • Year and Date: 2013-09-17
• [Presentation] レーザー共鳴イオン化を用いた環境微粒子中核物質迅速分析法の開発 (2013)
  • Author(s): 能任琢真、高塚卓旦、足立義貴、古田雄仁、坂井陽介、富田英生、河原林順、中竜大、森島邦博、中野敏行、中村光廣、下山哲矢、井口哲夫、Klaus Wendt
  • Organizer: 2013年放射線夏の学校
  • Place of Presentation: 国民宿舎「ひびき」(福岡県宗像市)
  • Year and Date: 2013-08-06
• [Presentation] 原子核乾板を用いた環境微粒子中プルトニウム同位体比迅速評価のための基礎検討 (2013)
  • Author(s): 能任琢真、坂井陽介、河原林順、井口哲夫、中竜大、森島邦博、中野敏行、中村光廣、富田英生、下山哲矢
  • Organizer: 平成25年度エンライトニングセミナー
  • Place of Presentation: 東京理科大学 森戸記念館 (東京都新宿区)
  • Year and Date: 2013-07-06
• [Presentation] Study on Environmental Particle Analysis Containing Nuclear Materials by Resonance Ionization Mass Spectrometry (2013)
  • Author(s): T. Noto, H. Tomita, J. Kawarabayashi, T. Iguchi, T. Shimoyama, K. Wendt
  • Organizer: International Conference on Laser Applications in Nuclear Engineering (LANE'13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2013-04-25
• [Presentation] Development of Injection Locked Ti : Sapphire Laser System for Trace Isotope Analysis (2013)
  • Author(s): Y. Adachi, Y. Furuta, H. Tomita, T. Takatsuka, C. Sakamoto, T. Noto, T. Iguch, K. Wendt
  • Organizer: International Conference on Laser Applications in Nuclear Engineering (LANE'13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2013-04-25
• [Presentation] レーザーアブレーション支援共鳴イオン化質量分析法を用いた保障措置環境試料分析法の開発 (2013)
  • Author(s): 能任琢真, 坂井陽介, 石原康平, 富田英生, 河原林順, 中竜大, 森島邦博, 中野敏行, 中村光廣, 下山哲也, 井口哲夫
  • Organizer: 日本原子力学会 2013年春の年会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] Development of Environmental Particle Analysis by Resonance Ionization Mass Spectrometry (2012)
  • Author(s): Takuma Noto, Yosuke Sakai, Kohei Ishihara, Haruna Minato, Hideki TOMITA, Jun KAWARASAYASHI, Tatsuhiro Naka, Kunihiro Morishima, Toshiyuki Nakano, Mitsuhiro Nakamura, Tetsuo Iguchi
  • Organizer: The 8th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • Place of Presentation: Oarai Park Hotel, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 2012-12-02
• [Presentation] 共鳴イオン化質量分析における同位体比補正法の開発 (2012)
  • Author(s): 能任琢真, 富田英生, 河原林順,Wendt Klaus, 井口哲夫
  • Organizer: 第73回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2012-09-12
• [Presentation] Development of Environmental Particle Analysis by Resonance Ionization Mass Spectrometry (2012)
  • Author(s): Takuma Noto, Hideki Tomita, Sven Richter, Fabian Schneider, Klaus Wendt, Jun Kawarabayashi,Tetsuo Iguchi
  • Organizer: 2012 Japan-Korea Joint Summer school on Accelerator and Beam Science, Nuclear Data, Radiation Engineering and Reactor Physics
  • Place of Presentation: KURRI, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2012-08-28
• [Presentation] Proposal on Environmental Particle Analysis by Laser Ablation Assisted Resonance Ionization Mass Spectrometry (2012)
  • Author(s): Takuma Noto, Hideki Tomita, Sven Richter, Fabian Schneider, Klaus Wendt, Tetsuo Iguchi, Jun Kawarabayashi
  • Organizer: LAP2012
  • Place of Presentation: IHP, Paris, France
  • Year and Date: 2012-06-05
• [Book] ISOTOPE NEWS 2014年12月号 No.728 (2014)
  • Author(s): 能任琢真
  • Total Pages: 86
  • Publisher: 公益社団法人日本アイソトープ協会