2001 Fiscal Year Annual Research Report
大気中水素ガスの同位体組成分析法の開発と環境トリチウム発生源の解明
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11558057
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
百島 則幸 熊本大学, 理学部, 教授 (80128107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 巧 日本原子力研究所, 核融合工学部, 副主任研究員
山西 敏彦 日本原子力研究所, 核融合工学部, 副主任研究員
岡井 富雄 九州大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50150488)
古本 五郎 旭化成工業株式会社, 研究開発本部, 副参事
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| Keywords | 水素 / 同位体分析 / 低温分離 / クライオポンプ / トリチウム / 核融合 / 大気 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、大気中水素に含まれるトリチウムの化学形を明らかにし、その化学形から発生源を推定することである。大気中水素濃縮装置で濃縮した水素を化学形別にガスクロ装置で分離し、それぞれのトリチウム濃度を測定する。大気中の可能なトリチウム化学形はHT、DT、T_2である核融合炉施設の環境トリチウムモニタリングでは、周辺大気中水素の化学形別測定が核融合施設の環境影響を評価するキーポイントになる。そのためには、一般大気中の水素について分析を行い、既存の核施設の寄与を明らかにしておくことが求められる。
作製した装置を用いることで、0.4L/min.で大気を導入することができ、1000Lの大気から高沸点成分を凝縮させて除去し、水素を濃縮することができた。また、装置では分離することができなかったヘリウムとネオンに関しても、液体窒素温度のモレキュラーシーブを用いることにより、完全に分離できることが確認できた。しかし、水素回収部分の処理能力が低く、処理限界は1000L程度であったため、トリチウム同位体組成分析を行うために必要な量のトリチウムを濃縮するには、水素回収部分に回収した試料を一旦、別の回収系に回収して保存しておく必要がある。
一方、ガスクロ法による水素同位体分離に関しては、活性アルミナに酸化鉄をコーティングして作製したカラムを液体窒素温度にすることで、安定水素同位体(H_2、HD、D_2)に関しては完全に分離することができた。トリチウム同位体(HT、DT、T_2)に関しては、安定水素同位体に対する分離係数(保持時間比)から、完全に分離することが可能であると予想される。また、分離の際に問題となるカラム内での同位体交換反応も起こっておらず、トリチウム同位体組成分析に影響を与えないことが確認できた。
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[Publications] Y.Hayashi et al.: "Relation between tritium concentration and chemical composition in rain in Fukuoka"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 239. 517-522 (1999)
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[Publications] H.Kakiuchi et al.: "Tritium concentration in Ocean"Radioanal.Nucl.Chem.. 239. 523-526 (1999)
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[Publications] N.Momoshima et al.: "Variation of Tritium Concentration in the Course of Degradation of Fresh Pine Needles on a Forest Floor"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 242. 173-175 (1999)
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[Publications] N.Momoshima et al.: "Uptake kinetics of deuteriated water vapor by plants : Experiments of D2O release in a greenhouse as a substitute for tritiated water"Radioanal.Nucl.Chem.. 239. 459-464 (1999)
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[Publications] T.Okai et al.: "Variation of atmospheric tritium concentrations in three different chemical forms in Fukuoka, Japan"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 239. 527-531 (1999)
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[Publications] N.Momoshima et al.: "Tritium in a pine forest ecosystem : Relation between fresh pine needles, organic materials on a forest floor and atmosphere"J.Radioanal.Nucl.Chem.. 243. 479-482 (2000)
