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2014 年度 実施状況報告書

高放射線場における放射性エアロゾルの生成起源とそのメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 25790081
研究機関京都大学

研究代表者

関本 俊  京都大学, 原子炉実験所, 助教 (10420407)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード放射性エアロゾル / フェルミ国立加速器研究所 / 軽核 / 加速器質量分析 / Al-26 / Be-10
研究実績の概要

H26年度は、前年度に、放射性エアロゾルのサンプリング・分析のため、米国フェルミ国立加速器研究所のMeson testビームラインにおいて、120 GeVの陽子ビームを照射した純金属のターゲット(Al, Co, Ni, Cu, Y, Au)中に生成した軽核:Be-10, Al-26の生成断面積の測定を行った。得られた測定結果と過去の報告例から、Be-10, Al-26の生成断面積の入射エネルギー依存性、標的核依存性、に関して考察した。尚、Be-10, Al-26の測定は、東京大学タンデム加速器研究施設における加速器質量分析(AMS)により行った。また照射試料をAMSに供するための化学処理(Be, Alの分離)は京都大学原子炉実験所のホットラボラトリにおいて行った。
Be-10に関して2つの生成断面積(ターゲット:Y, Au)を、Al-26に関して5つの生成断面積(ターゲット:Co, Ni, Cu, Y, Au)を測定した。Be-10に関して、入射エネルギーが数GeV以上の場合、標的核の質量数が増すにつれて生成断面積も増加する傾向が見られた。またAl-26の生成断面積と入射エネルギーが数百MeVの場合のBe-10の生成断面積は、標的核の質量数が80程度以下において、その質量数が増すにつれて生成断面積は減少し、標的核がイットリウム(A = 89)より重くなると、その質量数が増すにつれて生成断面積は増加に転ずる傾向が見られた。これらの傾向から、本研究では、求められた軽核の生成断面積に結合エネルギーや標的核の原子核半径が関連していることが示唆された。
加速器ターゲット室内で生成される放射性エアロゾルには、Be-7, Na-22, Na-24などの軽核を含むものが多いことが知られており、今回、生成断面積を測定したBe-10, Al-26を含む放射性エアロゾルも多く生成していることが期待される。今後、測定を行う予定である、加速器ターゲット室内の放射性エアロゾルの種類、量、粒径及びその成長速度に関する情報は、遮蔽分野及び内部被ばくの観点から、重要な知見になると考えられる。

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

以下の観点から、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する。
米国フェルミ国立加速器研究所のマシンの稼働が遅れ、予定していた実験を遂行できなかったが、前年度に放射性エアロゾルのサンプリング・分析のため120 GeVの陽子ビームを照射した純金属のターゲット中に生成した軽核:Be-10, Al-26の生成断面積の測定を行い、これまでに報告値の無かった、7つの核データを新たに得ることが出来た。これらのデータは、核データ分野のみならず、加速器ターゲット室内の放射性エアロゾルの種類、量、粒径及びその成長速度に関する情報に、密接に関連することから、遮蔽分野及び内部被ばくの観点において、重要な知見になると考えられる。

今後の研究の推進方策

平成26年度に達成できなかった以下の実験について、平成27年6-7月に行う予定である。
金属ターゲットに120 GeV の陽子が照射され生成される放射性エアロゾルの起源は、各金属ターゲットからの反跳(リコイル)成分であると考えられる。本研究課題における、「生成した放射性エアロゾルの起源及び生成・挙動機構」関してより詳細な知見を得るため、各金属ターゲットに120 GeV の陽子を照射し、リコイル成分としての放射性核種を測定することも試みる。

次年度使用額が生じた理由

H26年度のフェルミラボでの実験は、加速器の起動の遅れにより、延期されたため、それにかかる予定であった旅費は、H27年度の助成金として使用する予定である。

次年度使用額の使用計画

本年度は、フェルミラボでの実験を2回、国際会議での発表および情報収集を二回ずつ予定しており、それらについて当該助成金を使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Measurements of Cross Sections for Neutron-induced Reactions on Chromium and Yttrium Targets at 197 MeV2014

    • 著者名/発表者名
      Sekimoto et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Data Sheets

      巻: 119 ページ: 197-200

    • DOI

      10.1016/j.nds.2014.08.055

  • [雑誌論文] MEASUREMENTS OF THE NEUTRON ACTIVATION CROSS SECTIONS FOR BI AND COAT 386 MeV2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yashima, S. Sekimoto et al.
    • 雑誌名

      Radiation Protection Dosimetry

      巻: 161 ページ: 139-143

    • DOI

      10.1093/rpd/nct334

  • [雑誌論文] Radionuclides in the cooling water systems for the NuMI beamline and the antiproton production target station at Fermilab2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsumura, S. Sekimoto et al.
    • 雑誌名

      Progress in Nuclear Science and Technology

      巻: 4 ページ: 372-375

  • [雑誌論文] Comparison of activity among fluorescent lamps and light emitting diodes lamps exposed to secondary particles in accelerator rooms2014

    • 著者名/発表者名
      A. Toyoda, H. Matsumura, K. Masumoto, S. Sekimoto et al.,
    • 雑誌名

      Progress in Nuclear Science and Technology

      巻: 4 ページ: 384-387

  • [雑誌論文] Measurement and analysis of neutron and photon dose rate in concrete shield of 120-GeV proton accelerator facility2014

    • 著者名/発表者名
      K. Oishi, K. Kosako, Y. Kasugai, N. Matsuda, H. Yashima, S. Sekimoto
    • 雑誌名

      Progress in Nuclear Science and Technology

      巻: 4 ページ: 197-200

  • [学会発表] 120 GeV、400 MeV 陽子とY による軽核の核反応断面積の測定2014

    • 著者名/発表者名
      奥村慎太郎、関本俊、他
    • 学会等名
      2014 日本放射化学会年会・第58 回放射化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学工学部
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Measurements of cross sections for production of light nuclides by 120 GeV and 400 MeV proton bombardment of Y2014

    • 著者名/発表者名
      Sekimoto et al.
    • 学会等名
      13th Accelerator Mass Spectrometry (AMS-13)
    • 発表場所
      Aix en Provence (France)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
  • [学会発表] Trace amounts of halogens (Cl, Br and I) in 16 U.S. Geological Survey geochemical reference materials2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sekimoto, M. Ebihara
    • 学会等名
      Goldschmidt国際会議 2014
    • 発表場所
      Sacramento (USA)
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13

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公開日: 2016-06-01  

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