| 研究課題/領域番号 |
19H00879
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
石井 慶造 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 研究教授 (00134065)
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| 研究分担者 |
寺川 貴樹 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (10250854)
人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)
田中 香津生 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, リサーチフェロー (20780860)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2019年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
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| キーワード | 90Sr / ベータ線 / 90Sr検出器 / 簡易測定 / 高放射線場使用 / 放射線工学 / ビーム科学 / ストロンチウム９０ / 飛程 / 比例計数管 / 阻止能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
90Srは半減期が２８年と長く体内に入ると骨に集積するため、危険性の高い放射性同位元素である。福島の帰還困難地域の土壌は90Ｓｒで汚染されており、同地域の早期復帰には多量の試料を迅速に検査できる方法が必要不可欠である。そこで、２連の比例計数管を用いて、β線の連続エネルギースペクトルを単色の時間差スペクトルに変換することにより、β線を容易に計数でき、更に、プラスチックの薄板を用いて低エネルギーβ線をカットし、90Srと放射平衡にある娘核種90Yからのβ線（最大エネルギー2.28MeV）を抽出する等のアイデアに基づき、高放射線場で高感度・簡易測定で可搬可能なβ線検出器システムの開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高放射線場の野外において簡易に90Srの比放射能を測定できるβ線の計測に基づいた方法を開発し、福島県の帰還困難地域の早期復帰に向けての90Srに対する安全性の調査に応用することを目的とし、５段階（令和元年度～５年度）で研究目的を達成する。第一段階（平成３１年４月、令和元年５月～令和２年３月）では、２連の比例計数管のβ線検出システムの製作を行い、90Srからの連続のエネルギーを持ったベータ線が、比例計数管のエネルギースペクトル上では単色のエネルギースペクトルとなることを用いたβ線検出器を開発し、この成果を応用物理学会の放射線分科会誌Ionizing Radiation、Vol.45, No.3, p116-p121, 2020に発表した。これを基に、90Sr汚染検査システムを合計4台製作した。第２段階（令和２年4月～令和３年9月）では、２連の比例計数管をプラスチックシンチレータで覆い、比例計数管がこれと同時計数した場合、比例計数管からの信号を除外するシステムを製作した。２連の比例計数管２式を向かい合わせることにより、４π検出器システムを制作した。第３段階（令和３年４月～令和４年９月）では、この４π検出システムの性能評価を行い、検出限界値のある程度の向上を得た。第４段階（令和４年４月～令和５年９月、予定していた国際会議の開催地イタリアのCOVID-19が悪化したため、計画を令和５年度に繰り越している。）プラスチックシンチレータとの反同時計数によるミュー粒子のイベントの除去が不十分なことが判明し、筐体の構造を改良し、検出限界値を下げることができた。令和５年9月28日にフランス原子力庁、気候学・環境科学研究所（LSCE)において、福島県の放射線汚染対応に関する研究とSr90検出器に関する上記研究成果について講演を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
プラスチックシンチレータと比例計数管との反同時計数によって、ミュー粒子のイベントが完全に除去されていないことが分った。これは、光を受けるセンサーMPPC（６ｍｍ×６ｍｍ）をプラスチックシンチレータの９箇所に取り付け、それらからの信号を受ける前置増幅器、波形整形アンプ、５０Vバイアス電源を載せた電気回路基盤を支持するために、プラスチックシンチレータに５mmφのネジ穴を４箇所空けてあったことが、ピンホール効果によってミュー粒子がプラスチックシンチレータで検出されることなく２連の比例計数管に入射し、同時計数が得られたものと判断された。そこで、プラスチックシンチレータに穴を空けることなく、電気回路基盤を筐体に取り付けるように工夫した。この結果、１００ｇの試料の３０分間測定での検出限界値が３６Ｂｑ/ｋｇから１６Ｂｑ/ｋｇに向上させることができた。本装置を用いて、南相馬市小高区の帰還困難地域に近い山野の渓流で捕獲したヤマメの肉、骨を測定したところ、９０Srの比放射能は、検出限界値以下であった。このように、帰還困難地域の渓流での山魚の９０Sｒに対する安全性が本装置を用いて調べることが可能となった。
本研究の成果を海外の研究者に広く発表するこころみは、COVID-19の世界的拡大により遅れてしまった。COVID-19が下火になった令和５年9月28、29日にフランス原子力庁・気候学・環境科学研究所（LSCE)に出向き、福島の放射線汚染対応及び90Sr検出器に関する研究についてPlivier Evrard主任研究員のグループ１１名に対して講演を行った。また、LSCE側の研究者３名から福島県の湖底の堆積土の汚染の研究について報告を聞いた。同主任研究員は福島の湖底の放射能調査研究をかなり精力的に研究しているとのことで、今後、研究交流を行うこととした。
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| 今後の研究の推進方策 |
［１］帰還困難地域での90Srの汚染調査
帰還困難地域での植物、昆虫、山魚、土壌を採取し、９０Sr測定装置で汚染度を調べる。
その結果を纏めて、安全マップを作成する。
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