画像解析による福島第一原発事故後の環境試料中のストロンチウム９０濃度測定法の開発

• Project/Area Number: 22K19840
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 温 東北大学, 大学病院, 准教授 (50333828)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木野 康志 東北大学, 理学研究科, 教授 (00272005) ; 千葉 美麗 東北大学, 歯学研究科, 講師 (10236820) ; 篠田 壽 東北大学, 歯学研究科, 名誉教授 (80014025)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 福島第一原発事故 / 放射性ストロンチウム９０ / 放射性セシウム１３７ / イメージングプレート / 内部被ばく

Outline of Research at the Start

本研究の目的は、イメージングプレートを用いて福島第一原発事故後の環境試料に含有される放射性ストロンチウム９０(Sr-90)の濃度測定法を確立することである。IPは試料からの放射線数を極めて鋭敏に検出し、かつ非常に小さい質量の試料も測定できるが、放射性核種を同定することはできない。福島第一原発事故がにより放出された核種で問題となるものは長半減期を持つセシウム１３７とSr-90の二つである。Sr-90の子孫核種であるイットリウム９０のエネルギーがほかの核種に比べて大きいことを利用して適切に遮蔽し、Sr-90由来の放射線を選別することにより実施する。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は昨年度検討したIP露光条件のもと、環境試料に適した遮蔽方法の検討と行った。人工放射性核種で低線量被ばくの原因として特に重要である核種は長期半減期をもつ放射性ストロンチウム９０と放射性セシウム１３７である。これら二つの核種を、ベータ線最大エネルギーの違いを利用して遮蔽を用いて分離できるかどうかの可能性を検討した。分担研究者である木野グループの尾田により確立された歯をモデルにしたPHITSによる吸収線量分布のシミュレーションによれば、ポリエチレン板による遮蔽の場合、厚さ1.5mmの遮蔽では、放射性ストロンチウム９０で約６５％が、放射性セシウム１３７では約９３％が遮蔽され、厚さ3.0mmの遮蔽では、それぞれ約８５％、約９９％が遮蔽されることが明らかにされた。理論的には遮蔽厚が厚いほど放射性ストロンチウム９０由来の放射線の割合が高くなるが、これは試料中の含有放射性物質量が遮蔽による減衰を考慮してもなお十分高濃度である場合に適応できる。遮蔽後にもIPにおける検出が可能な放射線量であることが遮蔽条件を制限する要因であり、これまでの検討から遮蔽隊の材料は密度が比較的小さいポリエチレン板を、露光時間は７日間から４週間が妥当であると考え、この条件で遮蔽による核種分離効果を検討した。その結果、試料填入密度0.1～0.4 g/cm2において遮蔽率は放射性ストロンチウム９０で66～74％、放射性セシウム１３７で96～97％で理論値より大きな遮蔽率を示した。この違いは遮蔽なしと遮蔽ありの場合のIPまでの距離が遮蔽体の厚さの分だけ異なることが一因として考えられた。今回得られた結果からバックグラウンドにマスクされないIPのQL値は放射性ストロンチウム９０で100程度、放射性セシウム１３７で1000程度上昇している場合に1.5ｍｍポリエチレン板の遮蔽で検出可能であることが推察された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はPHITSの線量吸収分布のしゅみゅレーションとの整合性を検討しだどうな結果を得た。特に進捗に問題ないと思われた。

Strategy for Future Research Activity

次年度は実際の試料での検出限界を実際の被災動物の試料を用いて検討するよていである。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of external dose for wild Japanese macaques captured in Fukushima prefecture: decomposition of electron spin resonance spectrum (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Journal Title: Radiation Protection Dosimetry Volume: 199 Issue: 14 Pages: 1620-1625
  • DOI: 10.1093/rpd/ncad146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interlaboratory comparison of electron paramagnetic resonance tooth enamel dosimetry with investigations of the dose responses of the standard samples (2023)
  • Author(s): Shin Toyoda, Kazuhiko Inoue, Ichiro Yamaguchi, Masaharu Hoshi, Seiko Hirota, Toshitaka Oka, Tatsuya Shimazaki, Hideyuki Mizuno, Atsushi Tani, Hiroshi Yasuda, Chryzel A. B. Gonzales, Kenichi Okutsu, Atsushi Takahashi, Nao Tanaka, Azumi Todaka
  • Journal Title: Radiation Protection Dosimetry Volume: 199 Issue: 14 Pages: 1557-1564
  • DOI: 10.1093/rpd/ncad150
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection limit of electron spin resonance for Japanese deciduous tooth enamel and density separation method for enamel?dentine separation (2022)
  • Author(s): Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Kazuma Koarai, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Hisashi Shinoda,
  • Journal Title: Journal of Radiation Research Volume: 63 Issue: 4 Pages: 609-614
  • DOI: 10.1093/jrr/rrac033
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] イメージングプレートを用いた歯中放射性核種推定のための数値シミュレーション (2022)
  • Author(s): 尾田晃平, 光安優典, 奥津賢一, 山下琢磨, 木野康志, 関根勉, 高橋温, 篠田壽
  • Journal Title: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity Volume: - Pages: 126-131
  • Open Access
• [Journal Article] 歯のESRスペクトルにおける放射線誘起成分の解析精度の検討 (2022)
  • Author(s): 光安優典、岡壽崇、高橋温、木野康志、奥津賢一、関根勉、山下琢磨、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Journal Title: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity Volume: - Pages: 120-125
  • Open Access
• [Journal Article] 野生ニホンザル体内の放射性セシウム濃度および被ばく線量評価と体内酸化ストレス状態の関係 (2022)
  • Author(s): 石川 諒椰，鈴木 正敏，木野 康志，遠藤 暁，中島 裕夫，岡 壽崇，高橋 温，清水 良央，篠田 壽，山下 琢磨，奥津 賢一，福本 学，千田 浩一
  • Journal Title: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity Volume: - Pages: 61-66
  • Open Access
• [Presentation] イメージングプレートによる歯中放射性核種濃度の再構成シミュレーション (2024)
  • Author(s): 尾田晃平, 山下琢磨, 木野康志, 関根勉, 高橋温, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 歯中炭酸ラジカル測定による低線量の被ばく線量推定法の開発 (2024)
  • Author(s): 岩見聡音, 山下琢磨, 光安優典, 小野健太, 岡壽崇, 高橋温, 木野康志, 関根勉, 清水良央, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 小坂健, 佐々木啓一, 佐藤拓, 礒部理央, 鈴木正敏, 福本学, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 福島第一原発事故で被災したニホンザル筋肉中の放射性セシウムの比放射能分析 (2024)
  • Author(s): 小菅楽, 岩見聡音, 尾田晃平, 木野康志, 山下琢磨, 石川諒椰, 礒部理央, 佐藤拓, 鈴木正敏, 千田浩一, 福本学
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] ヒドロキシアパタイト中の放射線誘起炭酸ラジカルの電子スピン共鳴法による分析 (2024)
  • Author(s): 山下琢磨, 光安優典, 小野健太, 岩見聡音, 岡壽崇, 高橋温, 木野康志, 関根勉, 清水良央, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 小坂健, 佐々木啓一, 佐藤拓, 礒部理央, 鈴木正敏, 福本学, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 福島第一原発事故後に形成されたヒト乳歯における放射線量の検討 (2024)
  • Author(s): 高橋温, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 木野康志, 小荒井一真, 岡 壽崇, 中村文彦, 五十嵐稔, 海野仁, 小坂 健, 関根 勉, 佐々木啓一, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] A performance evaluation of tooth enamel as a solid-state dosimeter (2023)
  • Author(s): Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Tomisato Miura, Hisashi Shinoda
  • Organizer: International Symposium on Natural and Artificial Radiation Exposures and Radiological Protection Studies (NARE2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Usage of enamel as a dosimeter below 200 mGy (2023)
  • Author(s): Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Hisashi Shinoda
  • Organizer: EPRBioDose 2022 (online)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] External exposure dose estimation of wild Japanese macaques captured in Fukushima Prefecture: Decomposition of electron spin resonance spectrum (2023)
  • Author(s): Mitsuyasu Yusuke, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Yusuke Urushihara, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumomo, Hisashi Shinoda
  • Organizer: EPRBioDose 2022 (online)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Interlaboratory comparison of EPR tooth enamel dosimetry with investigations of the dose responses of the standard samples (2023)
  • Author(s): Shin Toyoda, Kazuhiko Inoue, Ichiro Yamaguchi, Masaharu Hoshi, Seiko Hirota, Toshitaka Oka, Tatsuya Shimazaki, N. Mizuno, Atsushi Tani, Hiroshi Yasuda, C. Gonzales, Kenichi Okutsu, Atsushi Takahashi, Nao Tanaka, Azumi Todaka
  • Organizer: EPRBioDose 2022 (online)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 福島乳歯を用いた被ばく線量評価事業の概要と現状 (2023)
  • Author(s): 高橋 温
  • Organizer: 福島第一原発事故の生物影響に関わる東北大学の取り組み 環境歯学研究センター10年の歩み
• [Presentation] 野生ニホンザル体内の放射性セシウム濃度および被ばく線量評価と体内酸化ストレス状態の関係 (2023)
  • Author(s): 石川諒椰，鈴木正敏，木野康志，遠藤 暁，中島 裕夫，岡 壽崇，高橋 温，清水良央，篠田 壽，山下琢磨，奥津賢一，福本 学，千田 浩一
  • Organizer: 第23回環境放射能研究会
• [Presentation] 放射線に誘起されるESRスぺクトルの高精度な解析方法の検討 (2023)
  • Author(s): 光安優典，岡 壽崇，高橋 温，木野康志，奥津賢一，関根 勉，山下琢磨，清水良央，千葉美麗，鈴木敏彦，小坂 健，佐々木啓一，鈴木正敏，福本 学，篠田 壽
  • Organizer: 第23回環境放射能研究会
• [Presentation] Measurement of Radiation-Induced Carbonate Radicals in Synthesized Hydroxyapatite (2023)
  • Author(s): Kenta Ono, Yusuke Mitsuyasu, Yasushi Kino, Takuma Yamashita, Masatoshi Suzuki, Rio Isobe, Atsushi Takahashi, Kenichi Okutsu, Hisashi Shinoda
  • Organizer: International Symposium for the 80th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Progress in electron spin resonance dosimetry for wild animals after Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Organizer: Tohoku University's Chemistry Summer School 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 放射線によってヒドロキシアパタイト中に誘起したラジカルの電子スピン共鳴法による分析 (2023)
  • Author(s): 山下琢磨、光安優典、小野健太、岩見聡音、岡壽崇、高橋温、木野康志、 関根勉、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、佐藤拓、 礒部理央、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Organizer: 第8回福島原発事故による周辺生物への影響に関する勉強会
• [Presentation] 電子スピン共鳴による野生動物の歯を用いた線量測定法の進展と課題 (2023)
  • Author(s): 光安 優典、岡 壽崇、高橋 温、木野 康志、関根 勉、山下 琢磨、清水 良央、千葉 美麗、鈴木 敏彦、小坂 健、佐々木 啓一、鈴木 正敏、福本 学、篠田 壽
  • Organizer: 日本放射化学会第67回討論会
• [Presentation] 福島原発事故放射能汚染調査における比放射能測定のための試料調整 (2023)
  • Author(s): 石川晴也, 岩見聡音, 尾田晃平, 小野健太, 小菅楽, 木野康志, 山下琢磨, 石川諒椰, 礒部理央, 鈴木正敏, 千田浩一, 福本学
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] イメージングプレートを用いた試料中放射性核種推定法の開発 (2023)
  • Author(s): 尾田晃平, 光安優典, 山下琢磨, 木野康志, 関根勉, 高橋温, 奥津賢一, 篠田壽
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 人工ヒドロキシアパタイト中に放射線により誘起した炭酸ラジカルの測定 (2023)
  • Author(s): 小野健太,光安優典,石川晴也,岩見聡音,尾田晃平,小菅楽,木野康志,山下琢磨,関根勉,石川諒椰,礒部理央,鈴木正敏,高橋温,小坂健, 佐々木啓一,清水良央,鈴木敏彦,千葉美麗,岡壽祟,奥津賢一,篠田壽,福本学
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] イメージングプレートを用いた試料中放射性核種推定法の開発 (2023)
  • Author(s): 尾田晃平、光安優典、山下琢磨、木野康志、関根勉、奥津賢一、高橋温、篠田壽
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 人工ヒドロキシアパタイト中に放射線により誘起した炭酸ラジカルの測定 (2023)
  • Author(s): 小野健太、光安優典、石川晴也、岩見聡音、尾田晃平、小菅楽、木野康志、山下琢磨、関根勉、石川諒椰、礒部理央、鈴木正敏、高橋温、小坂健、佐々木啓一、清水良央、鈴木敏彦、千葉美麗、岡壽崇、奥津賢一、篠田壽、福本学
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 福島第一原子力発電所事故後の旧警戒区域における放射線被ばくが野生ニホンザルの肝臓と膀胱の酸化ストレス状態に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 石川 諒椰，鈴木 正敏，木野 康志，遠藤 暁，中島 裕夫，岡 壽崇，高橋 温，清水 良央，鈴木敏彦，篠田 壽，山下 琢磨，奥津 賢一，福本 学，千田 浩一
  • Organizer: 日本放射線影響学会第65回大会
• [Presentation] Dosimetry of external exposure dose for wild Japanese macaques lived in Fukushima using tooth enamel (2022)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Organizer: Radiation Research Society 68th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dosimetry of wild animals under chronic low-dose-rate exposure using their teeth (2022)
  • Author(s): Mitsuyasu Yusuke, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumomo, Hisashi Shinoda
  • Organizer: 2022 Tohoku University Chemistry Summer School
  • Int'l Joint Research