環境中の放射性物質を高感度に迅速検知する小型装置の開発に向けた基本技術の検証

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K12601
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 木寺 正憲 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 仁科センター研究員 (60360533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 和也 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (70221356)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 同位体分析 / キセノン / ゼオライト / 濃縮 / ECRイオン源

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は大気中の放射性キセノンをゼオライトを用いた吸着脱離法によって極限まで濃縮し、その濃縮試料をイオン源にて捨てることなくほぼ全量イオン化することによって、体積比でppqレベルの検出感度を有するシステムを構築するための基礎的研究を行うことである。
本年度は、まず研究するテーマの一つである「ゼオライトによるキセノン濃縮試料作製技術の確立」についてであるが、当面の目標である24時間の空気暴露による吸着によってどこまで濃縮できるかの試験機を作成して試運転を行った。ゼオライトの銀イオン交換処理条件を変えて複数回の実験を行うにはいくつかの手直しが必要だがおおよその環境が整った。本濃縮装置は大気を吸引し、プリフィルター、流量計に通したのちに、余分な水分を吸着させるためにモレキュラーシーブスに通し、特別に作られた石英管の中に収められたゼオライトに導きキセノンを吸着させるシステムである。石英管の中に収めているのでそのまま電熱器で脱離温度まで昇温してキセノンを回収する。また、実験前の段階の活性化も石英管の中におさめたままできるので実験の効率化が図れる仕様となっている。この装置を使って次年度に最適条件の割り出しを行う。
また、もう一つのテーマである「極微量試料の全量イオン化の検証」は、装置の整備がおわり、試料ガスに見立てた標準ガスをどの程度まで導入可能かのテストを行う予定である。過去に別のテーマで同様の実験を行った実績があるので、その結果をもとに検証実験を行う予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

「ゼオライトによるキセノン濃縮試料作製技術の確立」については予算の減額に伴い装置の製作において設計の見直しを行ったため多少遅れている。もう一つのテーマである「極微量試料の全量イオン化の検証」についてはおおむね順調である。

Strategy for Future Research Activity

ゼオライトについては地道な実験の繰り返しで最適な条件を探すことになるが、一つの条件での実験が半月近くかかるので、参考文献にある条件を中心に効率よくサーチする。また、イオン化の条件は同装置における他の実験経験からおおよその設定は理解しているので早急に実験を行う。

Causes of Carryover

当初予定していたゼオライトによるキセノン吸着システムの設計変更により、装置全体の縮小化を図ったため、その他の必要な既成装置（流量計など）に対する購入価格の減額、およびガスクロマトグラフの見積段階から複数社の値引き競争による購入価格の減額によるものが主な理由である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

銀イオン交換作業にともなう効率化を図るための化学器具の購入、および吸着脱離システムに対する手直し、また、ゼオライトの整形加工部品に使用予定である。