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2013 年度 実績報告書

難測定核種カルシウム41を高エネルギー加速器質量分析により超高感度で検出する試み

研究課題

研究課題/領域番号 23656586
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)
松四 雄騎  京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438)
キーワードカルシウム41 / 加速器質量分析法 / 放射性核種 / 原子力計測 / 年代測定
研究概要

通常の分析手法ではその検出さえも困難な長寿命放射性核種カルシウム41 (Ca-41:半減期10.3万年)について、大型タンデム加速器を用いた高エネルギー加速器質量分析(Accelerator Mass Spectrometry: AMS)による超高感度検出法の開発を試みた。Ca-41は原子力関連施設などからの放射性廃棄物におけるクリアランス評価対象核種であるが、検出が困難なことから未だその評価手法は確立されていない。また、Ca-41は炭素14(C-14:半減期5,730年)年代測定法を補う新たな年代測定指標となる可能性を有している。
本研究では、AMS測定の為のフッ化カルシウム(CaF2)試料の調製方法を確立して、試験測定によりCa-41の検出手法を確認した。標準試料(CaF2)については、Ca標準溶液に48%フッ化水素酸を加えてCaF2を生成させ、AMS測定用のCaF2試料を作製した。Ca-41検出用の多極型ガス検出器の開発を行い、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、イソブタンガス中での粒子エネルギー損失計算による最適なガス圧力(0.4 mg/cm2)を推定した。AMS測定では、加速電圧8 MVでのCa-41加速試験を実施した。試料はCaF2+ZnO+Agを用いた。Csスパッタリング負イオン源からは、CaF3-ビーム(~20 nA)を得ることに成功し、荷電変換によりCa-41(価数5+)を43.3 MeVまで加速して検出を試みた。加速電圧制御用のパイロットビームとしては、Zn-66(価数8+)を用いた。核種検出の試験結果として、最終的にはK-41の影響が大きく、2次元測定スペクトル上の粒子識別は出来なかった。しかし、K-41等の妨害同重体を試料前処理により削減することが出来れば、Ca-41のAMS測定による高感度検出が可能であることが分かった。本研究課題の研究成果については、現在、筑波大学で開発中の6 MVタンデム加速器質量分析装置に適用する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The 6 MV tandem accelerator project for nuclear physics and ion beam applications at the University of Tsukuba2013

    • 著者名/発表者名
      Kimikazu Sasa
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc

      巻: 1533 ページ: 184-188

    • DOI

      10.1063/1.4806798

  • [学会発表] 筑波大学に導入される6 MV タンデム加速器での原子力教育の展望2014

    • 著者名/発表者名
      笹 公和
    • 学会等名
      日本原子力学会「2014年春の年会」  加速器・ビーム科学部会セッション「原子力教育のための新しい加速器」
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      20140326-20140328
    • 招待講演
  • [学会発表] 筑波大学6 MV AMSシステムの導入状況2014

    • 著者名/発表者名
      笹 公和,高橋 努,末木 啓介,松中 哲也, 松村 万寿美,佐藤 志彦,柴山 尚大,泉 大希
    • 学会等名
      第16回AMSシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学大気海洋研究所講堂
    • 年月日
      20140319-20140320
  • [学会発表] Future prospects of the 6MV AMS project at the University of Tsukuba2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sasa, T. Takahashi, M. Matsumura, T. Matsunaka, Y. Satou, D. Izumi, N. Shibayama, and K. Sueki
    • 学会等名
      5th East Asia AMS Symposium
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      20131015-18
  • [学会発表] 加速器質量分析法(AMS)及びイオンビーム分析法(IBA)の原理と応用2013

    • 著者名/発表者名
      笹 公和
    • 学会等名
      第52回核化学夏の学校
    • 発表場所
      サンライズ九十九里,千葉県
    • 年月日
      20130826-20130828
    • 招待講演
  • [学会発表] 筑波大学6 MVタンデム加速器システム導入計画の現状2013

    • 著者名/発表者名
      笹 公和
    • 学会等名
      第 10 回日本加速器学会年
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20130803-20130805
  • [学会発表] 筑波大学6 MVタンデム加速器の導入計画と研究プロジェクトの概要2013

    • 著者名/発表者名
      笹 公和
    • 学会等名
      第26回 タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
    • 発表場所
      ホテルキャッスル山形,山形市
    • 年月日
      20130705-20130706
  • [学会発表] 90Sr-AMSの為のストロンチウム負分子イオンビーム生成試験2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤志彦、末木啓介、笹公和、高橋努、柴山尚大、泉大希、木下哲一、松崎浩之
    • 学会等名
      第26回 タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
    • 発表場所
      ホテルキャッスル山形,山形県
    • 年月日
      20130705-20130706
  • [備考] 筑波大学AMSグループ

    • URL

      http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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