原子核の手法によるウルトラファインバブルの研究

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K03948
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 谷垣 実 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (90314294)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ウルトラファインバブル / 内部圧力 / 摂動角相関 / Xe

Outline of Annual Research Achievements

Xeガスのウルトラファインバブル中の圧力測定に使う摂動角相関法を適用するのに必要な環境を整備した。CdZnTe検出器とBaF2検出器を用いた時間積分型摂動角相関測定を開発した。検出器間の角度を自動で可変させる予定であったが、部品調達に時間を要したため、本年度は自動測定部分の製作と並行して手動による測定を行なった。
Xeウルトラファインバブル水を京大原子炉で中性子照射した際の誘導放射能の実測を行なった。その結果天然Xeガスのウルトラファインバブル水の場合、Xe-126から生成されるI-127では十分な生成量が得られず、逆にXe-124の中性子捕獲反応によるI-125の方が有利であることがわかった。
そこで、I-125をプローブ核として圧力測定のための時間積分型摂動角相関測定をおこなった。天然Xeガスで平均粒径200 nmのウルトラファインバブルを生成した。まずI-125の角相関の計数率について、Xeガスの飽和水溶液を放射化した場合とXeウルトラファインバブル水との比較を行ったところ、ウルトラファインバブル水の方が数倍高いことがわかった。このことから、試料中のXeは溶解しているのではなく泡として存在していると考えるのが妥当と判断された。そして摂動角相関の結果から暫定的な内部圧力として(0.34 +0.54-0.11) MPaを得た。この値は従来の気泡の内圧をよく説明するYoung-Laplaceの式からの予想15 MPaよりも小さく、ウルトラファインバブル安定化のための何らかの圧力補償機構の存在が示唆される結果となった。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度は初年度として測定系の整備を進めることとしていたが、当初の目標通り測定系の整備をすることができただけでなく、整備と並行して次年度実施予定内部圧力の測定を開始することができ、加えて最終年度を目標としていたウルトラファインバブル中の内部圧力について暫定的とはいえ決定するところまで進展したため。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定より早く研究計画を実施できていることから、得られた成果についての論文投稿を行う。また暫定的となっている内部圧力について解析を進めるとともに、追加の測定で精度を高めることとする。
また、物質表面とウルトラファインバブルの相互作用の測定については、当初計画通り2年目より着手する。

Causes of Carryover

当初計画した角度相関の自動測定装置の構造について見直した結果、使用部品に変更が生じた。また、関連する研究会等の開催場所が申請時に想定していた場所と異なる場所で開催され、参加のための旅費が安く済んだため。研究は想定以上に進んでいることから、次年度に繰り越した研究費は成果発表のための学会・研究会参加に充当する。