Attempt of ultra-high sensitivity detection for long half-life radioactive cesium-135 by accelerator mass spectrometry
| Project/Area Number |
21K18622
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂口 綾 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00526254)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | セシウム135 / 加速器質量分析 / Rbスパッタ負イオン源 / タンデム静電加速器 / 微量分析 / 長半減期放射性核種 / スパッタ負イオン源 / ルビジウム / タンデム加速器 / 放射性核種分析 / 環境トレーサー |
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| Outline of Research at the Start |
福島第一原発事故により環境中に放出された放射性セシウムのうち、Cs-135（半減期:230万年）は、有望なトレーサーとなり得るが、ベータ線放出核種であるために既存の放射線測定法により定量することは時間がかかり困難である。本研究課題では、セシウムを用いないRbスパッタ負イオン源と大型タンデム静電加速器を用いた高エネルギー加速器質量分析法を組み合わせることで、Cs-135を直接的かつ高感度に検出する手法の開発を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器質量分析法（AMS）では，Csスパッタ負イオン源からの負イオンをタンデム静電加速器により高エネルギーに加速することで，対象核種と同重妨害核種との分離識別をおこなっている。近年，核時代の人為起源核種の一つとして，長半減期放射性核種であるセシウム135（Cs-135:半減期230万年）の高感度検出法の開発が求められている。AMSやICP-MSなどの質量分析法では，安定核種であるCs-133や同重体であるBa-135からの妨害により高感度の検出が難しくなっている。特に，タンデム静電加速器を用いたAMSでは，Csスパッタ負イオン源を使用することから，セシウム同位体の分析が制限されることになる。
本研究では，筑波大学6MVタンデム加速器において，Csの代わりにルビジウム（Rb）を使用したRbスパッタ負イオン源の開発をおこなった。Rbスパッタリングにより，PbF2を混合したCs2SO4とCs2CO3から，Cs負分子イオンとして133Cs19F2-を引き出すことに成功した。また，加速電圧6 MVでCsF2-を加速して，ArガスによりCs9+(58.7 MeV) に荷電変換した。測定対象核種について，極微量核種検出ラインに導入して，ガス電離箱による質量数135の核種スペクトルを確認した。AMSによるCs-135検出の実施について目処がついた。
Cs-135のAMS測定のために，海水中Csの濃集法の検討をおこなった。海水1 kg当たり 0.9－46μmolの銅置換体プルシアンブルー不織布(PB)を用いたCs吸着率として，20.2－95.8%を得た。効率よくCsを吸着するには海水1 kgに対して46μmol程度のPBが必要だと分かった。また，脱離実験では，35%HClで約97%のCs脱離が確認できた。AMSを用いた海水中のCs-135分析に向けて化学処理方法を確認できた。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
