| 研究課題/領域番号 |
22H00123
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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15:素粒子、原子核、宇宙物理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 |
菊永 英寿 東北大学, 先端量子ビーム科学研究センター, 准教授 (00435645)
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| 研究分担者 |
後藤 真一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70334646)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
2025年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2024年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)
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| キーワード | 光核反応 / 核反応 / 速中性子 / RI製造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，核医学利用など放射性同位元素（RI）は活躍の場を広げており，その製造法にも注目が集まっている。同じRIを製造するにも様々な核反応系が提案されているが，大規模な核医学RI製造システムを構築する際は製造効率が重要である。本研究の目的は，作りたい有用RIごとに最も効率が良い核反応系を決めることである。このとき正確な励起関数が必要となるが，光核反応および速中性子核反応の励起関数は実測が困難であり，文献値毎のばらつきも大きい。そこで新たに提案する高精度検証法によって，文献値やモデル計算値から正しいデータを選び出す。これを基として有用RIごとに最も効率が良い製造方法を模索する。
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| 研究実績の概要 |
前年度に引き続き，光核反応収率測定を行った。東北大学先端量子ビーム科学研究センターの大強度電子線形加速器で15-50MeVに加速された電子をエネルギー分散部に設置しているスリットでエネルギー選別し，ターゲットに照射した。照射は電子照射またはコンバーターを用いた制動放射線照射を行い，生成した放射能から光核反応収率を求めた。ビームのエネルギーや照射セットアップから光子スペクトルを算定して，核データベースの光核反応断面積の検証を行った。さらに，極微量しか取り扱えないラジウム等の励起関数検証法も引き続き検討して，今年度は25 MeVにおけるRa-226(γ,n)反応収率のデータも取得した。
前年度に引き続き，速中性子反応断面積の検証実験も行った。東北大学先端量子ビーム科学研究センターにて，前年度までに重陽子エネルギー25, 30 MeVで測定したTi, Zr, In, Wについて，重陽子エネルギー20 MeVにおいても速中性子を照射し，積分断面積を取得した。さらに，これまで標的に金属箔を用いてきたが，標的としてより多くの元素を使用するため，酸化物のような化合物をペレットにした標的の作製と照射実験を行った。化合物として，NiO, GeO2, CeO2を用い，Ni, Ge, Ceの0.2 mm厚金属箔と同程度の厚さになるようペレットを作製した。重陽子エネルギー20, 25 MeVで，Ni金属箔のみの照射，Ni金属箔とNiOペレットの同時照射，NiとAuの金属箔の同時照射を行い，複数標的の同時照射，酸化物を用いた場合の影響についてそれぞれ調べた。また，GeO2およびCeO2はそれぞれ単独で照射した。その結果，NiOペレットとNi金属箔とで得られた積分断面積は10 %以内で一致し，化合物標的が利用可能であることが実証できた。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は光核反応についてはデータを順調に取得することができた。光子だけでなく電子による核反応についても検討を行い，順調にデータを増やすことができている。少量のターゲットでも実施できる新たな励起関数検証法を用いた実験についても進んでいる。昨年に引き続き，約50 kBqのRa-226ターゲットを作製し，最大エネルギー25 MeVの制動放射線を照射することでRa-226(γ,n)反応収率の測定を行った。これまで測定した30-50 MeVの反応収率のデータを合わせて検討したところ，核データベースに掲載されているRa-226(γ,n)励起関数から求まる反応収率とは25%程度の違いが確認できた。
速中性子反応については使用予定のAVFサイクロトロンの重故障からの復旧作業が長引いたために，データ取得に遅れは出ている。しかし，今年度後期には実験が開始できており，当初の想定の範囲内で研究は推進できている。酸化物のような化合物をペレットにした標的の作製も問題無いことを確かめており，今後は金属ターゲットだけでなく様々な化合物ターゲットを用いてデータ取得を進めていく予定である。
以上より，研究計画は大きな問題は無く，概ね順調に進んでいると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も引き続き，光核反応および速中性子反応断面積の検証実験を行っていく。光核反応については大型のプレス機を導入できたため，化合物ターゲットを作成した実験も進める予定である。また，多量のバインダーの中に少量の濃縮同位体を混ぜた新しいターゲット作成法も検討する。これらの新しいターゲット作成法を使い，反応収率測定の対象となるターゲット核種を増やしていく予定である。また，Ra-226(γ,n)反応収率測定の結果が，核データベースに掲載されている励起関数から予想される収量と異なっている。実験について更に精度を向上させ，Ra-226(γ,n)励起関数の検証も進める予定である。
速中性子反応についても同様に対象となるターゲット核種を増やしていく。化合物標的が利用可能であることが実証できた。今後，適宜化合物標的を用いて，より多くの元素を対象に速中性子反応断面積の検証実験を行う予定である。
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