多種の長寿命放射性核種を超高感度で検出可能な加速器質量分析法の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02340
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
• 研究分担者: 末木 啓介 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90187609) ; 坂口 綾 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00526254) ; 松崎 浩之 東京大学, 総合研究博物館, 教授 (60313194) ; 國分 陽子 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 東濃地科学センター, 研究副主幹 (10354870) ; 松四 雄騎 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438) ; 松村 宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 准教授 (30328661) ; 松中 哲也 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (60731966)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 加速器質量分析法 / 長寿命放射性核種 / 環境動態研究 / 環境トレーサー / 同位体分析 / 放射線物理 / 量子ビーム

研究実績の概要

本研究で開発を進めた筑波大学の6MV加速器質量分析装置を用いて、Be-10，C-14，Al-26，Cl-36，Ca-41，I-129のAMSによる高感度測定性能の向上を図ることで、環境試料中に存在する極微量核種の検出技術を確立した。筑波大学と東京大学では、大型加速器質量分析装置を連携して運用することで、I-129の環境動態に関する研究を推進した。また、JAEAの5MV加速器質量分析装置では、I-129のAMSによる測定法を確立した。その他、筑波大学では、Cl-36のAMS測定における試料処理方法、試料を装填するカソードの材質と形状及びスペクトル解析手法の開発を進展させた。検出限界として、Cl-36同位体比で3×10E-15以下を達成している。Cl-36については、南極アイスコア中のCl-36測定も実施可能な検出感度となったため、過去のCl-36降下フラックスを求めることで、宇宙線強度変動研究や古環境研究への適用をおこなった。また、難測定核種であるCa-41については、筑波大学において国内で初めて超高感度直接測定に成功した。Ca-41の環境動態研究への応用として、降水中のCa-41測定を実施して、Be-10，Cl-36，I-129の降下フラックとの比較検証をおこなった。
最終年度では、これまでの研究成果の取りまとめを実施した。福島第一原発事故起源の長寿命放射性核種に関しては、C-14，Cl-36，I-129等の測定が実施された。特に、C-14については、福島第一原子力発電所周辺や茨城県東海村周辺の樹木年輪試料の測定を実施して、原子力施設に関連したC-14の環境影響評価について調査結果を研究論文としてまとめた。また、長寿命放射性ハロゲンである人為起源核種のCl-36とI-129については、土壌への浸透や海洋、河川及び降水などにおける環境動態を研究成果として取りまとめた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 広西師範大学/中国原子能科学研究院(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 広西師範大学/中国原子能科学研究院
• [雑誌論文] Assessing the effect of laboratory environment on sample contamination for I-129 accelerator mass spectrometry (2020)
  • 著者名/発表者名: MATSUMURA Masumi、SASA Kimikazu、MATSUNAKA Tetsuya、SUEKI Keisuke、TAKAHASHI Tsutomu、MATSUZAKI Hiroyuki
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 20SBN05 ページ: -
  • DOI: 10.2116/analsci.20SBN05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pre- and Post-Accident 14C Activities in tree rings near the Fukushima Dai-Ichi Nuclear Power Plant (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka Tetsuya、Sasa Kimikazu、Takahashi Tsutomu、Matsumura Masumi、Satou Yukihiko、Shen Hongtao、Sueki Keisuke、Matsuzaki Hiroyuki
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 61 ページ: 1633～1642
  • DOI: 10.1017/RDC.2019.147
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Radiocarbon dating of Chinese Ancient Tea Trees (2019)
  • 著者名/発表者名: Chen Jia、Shen Hongtao、Sasa Kimikazu、Lan Haihui、Matsunaka Tetsuya、Matsumura Masumi、Takahashi Tsutomu、Hosoya Seiji、He Ming、He Yun、Li Zhaomei、Zhao Zhenchi、Liu Mingji、Wei Siyu、Qi Mingli、Zhao Qingzhang、Qin Xiuju、Chen Xinqiang、Jiang Shan
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 61 ページ: 1741～1748
  • DOI: 10.1017/RDC.2019.117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exposure age dating of Chinese tiankengs by 36Cl-AMS (2019)
  • 著者名/発表者名: Shen Hongtao、Sasa Kimikazu、Meng Qi、Matsumura Masumi、Matsunaka Tetsuya、Hosoya Seiji、Takahashi Tsutomu、Honda Maki、Sueki Keisuke et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 459 ページ: 29～35
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2019.07.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 36Cl preparation method for Chinese Karst samples (Tiankeng) (2019)
  • 著者名/発表者名: Shen Hongtao、Sasa Kimikazu、Meng Qi、Matsumura Masumi、Matsunaka Tetsuya、Hosoya Seiji、Takahashi Tsutomu、Honda Maki、Sueki Keisuke et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 458 ページ: 126～129
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2019.07.032
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Distribution of 129I in the terrestrial environment around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant before and after the accident (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Sasa, M. Matsumura, T. Matsunaka, T. Takahashi, Y. Satou, N. Kinoshita, H. Matsuzaki and K. Sueki
  • 学会等名: 5th International Conference on Environmental Radioactivity
  • 国際学会
• [学会発表] Variation of Chlorine-36 deposition flux in precipitation at Tsukuba (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Ochiai, K. Sasa, Y. Tosaki, T. Takahashi, M. Matsumura, K. Sueki
  • 学会等名: 5th International Conference on Environmental Radioactivity
  • 国際学会
• [学会発表] Progress of Ultrasensitive Detection Techniques for the 6 MV multi-nuclide AMS System at the University of Tsukuba (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimikazu Sasa, Tsutomu Takahashi, Masumi Matsumura, Yuta Ochiai, Tetsuya Matsunaka, Aya Sakaguchi, Hangtao Shen, Keisuke Sueki
  • 学会等名: The 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium (EA-AMS 8)
  • 国際学会
• [学会発表] Variations of Beryllium-10 and Chroline-36 deposition flux at Tsukuba, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Ochiai, Kimikazu Sasa, Yuki Tosaki, Tsutomu Takahashi, Masumi Matsumura, Keisuke Sueki
  • 学会等名: The 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium (EA-AMS 8)
  • 国際学会
• [学会発表] カルシウム41の加速器質量分析法による高感度検出手法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 笹 公和，落合 悠太，高橋 努，松村 万寿美，末木 啓介
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 加速器質量分析法を用いた塩素36測定における低バックグラウンド検出手法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 落合悠太，笹公和，高橋努，松村万寿美，末木啓介
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 福島県の避難指示区域におけるI-129の分布とCs-137との関係性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 横山 大輝、笹 公和、松中 哲也、高橋 努、松村 万寿美、高野 健太、落合 悠太、長谷川 涼、太田 裕貴、末木 啓介
  • 学会等名: 日本放射化学会第63回討論会
• [学会発表] 樹木年輪に記録された福島第一原子力発電所発事故由来C-14の分布 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松中 哲也，笹 公和，高橋 努，松村 万寿美，末木 啓介，松崎 浩之
  • 学会等名: 日本放射化学会第63回討論会
• [学会発表] 蔵王山における火山活動と熱水系ヨウ素同位体比の変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松中哲也, 後藤章夫, 渡邊隆広, 土屋範芳, 平野伸夫, 笹公和
  • 学会等名: 日本陸水学会第84回金沢大会
• [図書] Chapter 6.4, Distribution and migration of radioiodine in terrestrial environment, Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka Testuya and Sasa Kimikazu
  • 総ページ数: 5/356
  • 出版者: Cambridge University Press
  • ISBN: 9781108574273
• [備考] 筑波大学AMSグループ
  • URL: http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/