2020 Fiscal Year Research-status Report
ウラン等の環境負荷元素をその場分析するスマートシステムの開発
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18KK0148
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
香西 直文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主席 (80354877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山路 恵子 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00420076)
関根 由莉奈 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (00636912)
青柳 登 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (80446400)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | モバイルデバイス / 環境負荷元素 / 人形峠 / 植物 / 土壌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人形峠環境技術センターの敷地内外2箇所の比較的放射線量が高い場所で植物とコケを数種類採取した。それぞれを洗浄した後に部位別に分け、乾燥させ重量測定したのち、試料のγ線を測定した。採取した植物のほとんどには、実験室のバックグラウンド(BG)γ線以外のγ線は検出されず、検出されたγ線もBG程度であった。一方、敷地内外2箇所の両方で採取したシダ試料では、根と葉の両方にウラン系列とアクチニウム系列の放射性同位元素である235U、231Th、227Th、226Ra、223Ra、214Pb、214Biのガンマ線が検出された。この結果は、シダの葉は有害物質による汚染の指標として利用できることを示す。
天然ウラン鉱物である閃ウラン鉱と人形石について極低温下における時間分解レーザー誘起発光分析を行った。主にU(IV)を含むこれらの鉱物にはU(VI)が微量に含まれており、それぞれが異なる発光ピークを示した。これらのピークは風化の度合いを示す指標として活用でき、本分析法が環境負荷物質を感度良く検出できる技術であると考えられる。
元素を選択的に検出可能な従来の材料の多くは粉末や液体であり、検出装置に装着することが困難であるが、セルロースナノファイバーを凍結架橋することにより、検出剤の性状に影響を与えることなく簡易にどのような吸着剤も担持可能な材料を開発することに成功した（英語論文発表１件、特許出願１件）。また、Cd、Pbを選択的に検出可能なアパタイト材料及び金属有機構造体材料の開発を実施した（英語論文発表１件）。当初、令和２年度に米国の連携先に渡米し、検出システムの開発を計画していたが、コロナ禍により計画変更を余儀なくされた。しかし、リモートでの連携に努め、電気信号や蛍光を利用した元素検出システムに適用可能な小型システムの開発に成功し、１件の研究成果を論文発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染症の感染拡大により出張が制限されたため、一部の実験分析が遅延した。特に当初予定していた米国に滞在して行う研究開発が研究最終年度である令和３年度に延期になった。そのため、代替実験・分析を行ったとともに、米国とのリモート会議による議論を行い、両国において検出システム等の検討を行った。溶解実験の代替として行ったγ線分析が有効な分析方法であることが明らかになった。検出システム等については、米国の提携先が主体として行った研究で論文発表を行った。日本では、当初の計画にはなかったが、検出剤保持方法の検討を行い、独自技術の開発に成功した。このように、当初の計画通りには進んでいないものの、代替研究で進捗があった
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| Strategy for Future Research Activity |
植物試料については、令和1年度に溶解法によってU等が検出できなかったヨシとススキを放射線量が高い場所において新たに採取し、γ線分析による放射性核種検出を試みる。令和２年度に採取した場所以外でシダを中心とした植物を採取し、γ線分析による放射性核種検出を試みる。γ線が検出された試料について、溶解法による放射性核種等の抽出と定量を行う。一般的に植物は有害な元素を根より上部には移行しない機構を持つと考えられるが、シダではそのような機構を持たないため多くの放射性核種が蓄積したと考えられる。シダではAs等の有害元素も葉に蓄積されている可能性がある。Uが検出された試料については時間分解レーザー誘起発光分析による分析も試みる。
新型コロナウイルス感染症の感染拡大により延期していた検出システムの開発を、研究分担者１名が米国の連携先に渡米して実施する。これまでに開発した検出材担持体やプローブ、検出システムを組み合わせた検出システムを構築することを目指す。
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| Causes of Carryover |
当初計画においては、研究分担者の関根が令和２年度に米国ノースウェスタン大学に長期滞在して研究開発を行う予定であったが、新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受けて渡米することができなかったため、次年度使用額が生じた。令和３年度に渡米することが決定しているので、次年度使用額は、令和３年度分経費と合わせて渡米及び現地滞在費等として使用する。
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[Journal Article] Soft, skin-interfaced microfluidic systems with integrated immunoassays, fluorometric sensors, and impedance measurement capabilities2020
Author(s)
Sungbong Kim, Boram Lee, Jonathan T. Reeder, Seon Hee Seo, Sung-Uk Lee, Aurelie Hourlier-Fargette, Joonchul Shin, Yurina Sekine, Hyoyoung Jeong, Yong Suk Oh, Alexander J. Aranyosi, 他
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 117
Pages: 27906-27915
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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