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質量分析による環境中ネプツニウム同位体測定法開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H01874
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 放射線・化学物質影響科学
研究機関筑波大学

研究代表者

坂口 綾  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00526254)

研究分担者 横山 明彦  金沢大学, 物質化学系, 教授 (80230655)
鄭 建  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 福島再生支援本部, 上席研究員(定常) (30370878)
山崎 信哉  筑波大学, 数理物質系, 助教 (70610301)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワードネプツニウム / 人工放射性核種 / スパイク / トレーサー / 核反応断面積 / 海洋循環 / アクチノイド / 海水循環 / 質量分析
研究成果の概要

本研究では、環境中のNpが「一般的なアクチノイド」と位置付けられ、包括的な研究が行われていく事を最終目的とし、質量分析による精度の高い測定のためのNpスパイクの製造を試みてきた。Th+Li反応によりNp-236の製造を試みるため、まずは大量のThや反応により生成する核分裂生成核種からNpを分離回収する方法、さらに、妨害核種となる長寿命のUやPuからNpを分離回収する方法を確立した。実際の照射試料に、確立した分離方法を適用したところ37~42 MeVのビームエネルギーで照射したTh中でNp-236mが生成されていることが世界で初めて確認された。さらに、この反応の核反応断面積を得ることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Npは水に溶け環境中に広く拡散する可能性があるにも関わらず、測定の困難さからこれまで包括的な研究が行われていない。さらにTRU廃棄物における核種挙動や被ばくの観点から重要核種と位置付けられているものの、質量分析のためのスパイクが存在していないためモニタリングも限られている。本研究によりNpのスパイク製造法が確立されることで、放射性廃棄物さらに保健物理の分野に大きく貢献する。また、核種の物理化学的特性から、環境中では水のトレーサーとして利用可能性が高いため、環境科学・地球化学への応用も期待できる。このように本研究で提案している事は、さまざまな分野や社会において必要不可欠であり喫緊の課題である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 12件、 招待講演 11件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Shantou University/中国工程物理研究院核物理与化学研究所(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン大学VERA(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学物理学部(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Arizona State University/Savannah River National Laboratory(米国)

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      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ILeibniz University Hannover(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学物理学部/State Oceanoic Administration/University of South China(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 240Pu/239Pu atom ratios in water columns from the North Pacific Ocean and Bering Sea: Transport of Pacific Proving Grunds-derived Pu by ocean currents.2020

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi yamada, Jian Zheng
    • 雑誌名

      Science of the Total Environment

      巻: 718 ページ: 137362-137362

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.137362

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reference materials for quality assurance of environmental plutonium analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Junwen Wu, Jian Zheng
    • 雑誌名

      Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

      巻: 324 号: 1 ページ: 169-188

    • DOI

      10.1007/s10967-020-07053-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous determination of ultra-trace level 237Np and Pu isotopes in soil and sediment samples by SF-ICP-MS with a single column chromatographic separation2019

    • 著者名/発表者名
      Zhaoya Huang, Youyi Ni, Hai Wang, Jian Zheng, Shinnosuke yamazaki, Aya Sakaguchi, Xinggui Long, Shigeo Uchida
    • 雑誌名

      Microchemical Journal

      巻: 148 ページ: 597-604

    • DOI

      10.1016/j.microc.2019.05.044

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Production of Np isotopes in the 232Th + 7Li reaction for standard material in accelerator mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayakawa, A. Yokoyama, A. Sakaguchi, K. Teranishi, R. Morita, N. Matsumura, A. Nakajima, D. Mori, Y. Komori, T. Yokokita, Y. Wang, H. Haba
    • 雑誌名

      RIKEN Accelerator Progress Report

      巻: 52 ページ: 202-202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pu isotopes in seawater off Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant site within tw months after the severe nuclear accident2019

    • 著者名/発表者名
      W. Men, J. Zheng*, H. Wang, Y. Y. Ni, Y. Kumamoto, M. Yamada, S. Uchida
    • 雑誌名

      Environmental Pollution

      巻: 246 ページ: 303-310

    • DOI

      10.1016/j.envpol.2018.12.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Plutonium in the western North Pacific: Transport along the Kuroshio and implication for the impact of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident2019

    • 著者名/発表者名
      Wu Junwen、Dai Minhan、Xu Yi、Zheng Jian
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 511 ページ: 256-264

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2018.12.006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Np standard material for accelerator mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yokoyama, A. Sakaguchi, K. Yamamori, Y. Hayakawa, K. Sekiguchi, S. Yanou, Y. Komori, T. Yokokita, and H. Haba
    • 雑誌名

      IKEN Accelerator Progress Report 2017

      巻: 51 ページ: 229-229

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishing rapid analysis of Pu isotopes in seawater to study the impact of Fukushima nuclear accident in the Northwest Pacific2018

    • 著者名/発表者名
      Men Wu、Zheng Jian、Wang Hai、Ni Youyi、Aono Tatsuo、Maxwell Sherrod L.、Tagami Keiko、Uchida Shigeo、Yamada Masatoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20151-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of mass spectrometry in radioactive contamination assessment after the Fukushima nuclear accident2018

    • 著者名/発表者名
      Bu Wenting、Ni Youyi、Steinhauser Georg、Zheng Wang、Zheng Jian、Furuta Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      巻: 33 号: 4 ページ: 519-546

    • DOI

      10.1039/c7ja00401j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Tracing the Fukushima nuclear accident released radiocesium and Pu isotopes in the environment: the role of isotope ratio analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      the 10th National Conference on Environmental Chemistry, China
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress on mass spectrometric analysis of ultra-trace radioactive isotopes2019

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      the workshop on radioactive isotopes analysis, Taiyuan, China
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 239Np複合核系における核分裂測定による軌道角運動量の推定2019

    • 著者名/発表者名
      森田涼雅、早川優太、横山明彦、笠松良崇、篠原厚、羽場宏光、小森有希子、横北卓也、森大輝
    • 学会等名
      日本放射化学会第63回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] U+p及びTh+Li反応によるNp同位体励起関数の作成2019

    • 著者名/発表者名
      早川優太、村田真優、松村夏紀、坂口綾、中島朗久、藤沼修平、関口佳汰、笠松良崇、篠原厚、羽場宏光、小森有希子、横北卓也、矢納慎也、森大輝、横山明彦
    • 学会等名
      日本放射化学会第63回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 232Th+7Li反応系における不完全融合反応の研究2019

    • 著者名/発表者名
      寺西翔、森田涼雅、早川優太、小森有希子、横北卓也、森大輝、横山明彦、羽場宏光
    • 学会等名
      日本放射化学会第63回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 福島第一原発事故後の陸域環境中のネプツニウムとプルトニウムについて2019

    • 著者名/発表者名
      福田 美保, 鄭 建, 山崎 慎之介, 青野 辰雄
    • 学会等名
      第20回「環境放射能研究会」, 高エネルギー加速器研究機構放射線科学センター
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Low-temperature fusion using NH4HF2 for rapid determination of Pu isotopes by ICP-MS/MS: application for marine sediments collected in Japanese coast2019

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng, Hai Wang, Zhaoya Huang, Youyi Ni, Tatsuo Aono
    • 学会等名
      第20回「環境放射能研究会」, 高エネルギー加速器研究機構放射線科学センター
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-trace measurement of radioactive isotopes using mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      鄭 建
    • 学会等名
      Japan-Korea Technology Information Exchange Seminar 2018, Japan Analytical Instruments Manufacturers's Association (JAIMA), Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plutonium isotopes in seawater off Fukushima within two months after the accident2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng, Wu Men, Hai Wang, Yuichiro Kumamoto, Masatoshi Yamada, Shigeo Uchida
    • 学会等名
      Goldschmidt 2018, Geochemical Society and the European Association of Geochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rapid radiochemical separation and ultra-sensitive mass spectrometric analysis of actinides2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      Fukushima Research Conference on Development of Analytical Techniques in Waste management (FRCWM2018), Collaborative Laboratories for Advanced Decommissioning Science and Japan Atomic Energy Agency
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Release of plutonium isotopes from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident: distribution, source identification and dose estimation2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      The 3rd Global Chinese Congress of Radiation Research, The Chinese Committee of the ICRP
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simultaneous determination of ultra-trace level 237Np and Pu isotopes in soil/sediment samples by sector-field ICP-MS with a single-column chromatographic separation2018

    • 著者名/発表者名
      Zhaoya Huang, Youyi Ni, Hai Wang, Jian Zheng, Shigeo Uchida, Aya Sakaguchi
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会, 日本分析化学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 加速器質量分析による237Npの定量に向けた236gNpトレーサーの製造2018

    • 著者名/発表者名
      早川 優太, 山守 航平, 坂口 綾, 関口 佳汰, 矢納 慎也 小森 有希子, 横北 卓也, 羽場 宏光, 篠原 厚, 横山 明彦
    • 学会等名
      2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Production of a Np standard material for accelerator mass spectrometry in nuclear reactions2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yokoyama, A. Sakaguchi, K. Yamamori, Y. Hayakawa, K. Sekiguchi, S. Yanou, Y. Komori , T. Yokokita, H. Haba, N. Takahashi, and A. Shinohara
    • 学会等名
      18th Radiochemical conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Environmental dynamics of Pu isotopes released from the Fukushima2018

    • 著者名/発表者名
      鄭建
    • 学会等名
      Fukushima University, 4th Annual Report Symposium (panel discussion talk)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ultra-trace determination of Pu using SF-ICP-MS for a field study in Japan on soil to crop transfer of global fallout plutonium.2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng, Zhongtang Wang, Youyi Ni, Keiko Tagami, Shigeo Uchida
    • 学会等名
      Asia-Pacific Winter Conference of Plasma Chemistry (APWC 2017), Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advance of mass spectrometric techniques for ultra-trace determination of radionuclides and its application in environmental radiochemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      Xinda Lecture, College of Chemistry and Engineering, Peking University, China
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radiochemical methods development and application based on the use of ICP-MS instruments2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      Nordic Nuclear Safety Research, NKS-B ICP User Seminar, Denmark
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tracing the Fukushima nuclear accident released radiocesium and Pu isotopes in the environment: the role of isotope ratio analysis for nuclear forensics.2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng
    • 学会等名
      Nuclear Emergency Expert Meeting (NEXT 2017), Hannover, Germany
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pu distributin in seawater and sediments in the Pacific off Fukushima after the FDNPP accident2017

    • 著者名/発表者名
      Jian Zheng, T. Aono, M. Yamada, K. Tagami, S. Uchida
    • 学会等名
      Actinides 2017, Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotopic signatures of actinides in environmental samples contaminated by the Fukushima Dai‐ichi nuclear power plant accident2017

    • 著者名/発表者名
      Aya Sakaguchi
    • 学会等名
      Nuclear Emergency Expert Meeting (NEXT 2017), Hannover, Germany
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.ied.tsukuba.ac.jp/~ayaskgc/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ied.tsukuba.ac.jp/~ksuekilab/chrome/home1.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-20  

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