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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Accelerator Mass Spectrometry for Ultrasensitive Detection of Multi Long-lived Radionuclides

Research Project

Project/Area Number 15H02340
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

笹 公和  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
松四 雄騎  京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438)
國分 陽子  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 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)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords加速器質量分析法 / 長寿命放射性核種 / 環境動態 / 環境トレーサー / 放射線物理 / 量子ビーム
Outline of Annual Research Achievements

筑波大学の6MV加速器質量分析装置において開発した5枚電極型のガスΔE-E検出器を使用して、Be-10, C-14, Al-26, Cl-36, Ca-41, I-129のAMS試験測定に成功した。PHITSを用いた測定条件のシミュレーションにより、Cl-36, Ca-41, I-129等の難測定核種のAMS測定性能が向上し、実用的な宇宙地球環境試料の測定が実施可能となった。
Cl-36については、6.0 MVでCl7+を48.0 MeVまで加速して、AMS測定を実施した。S-36の妨害を除去するために、試料装填ホルダーについてAgBr粉末を詰めたものを開発した。また、荷電粒子の入射窓と検出器内のガス条件を最適化した。Cl-36スペクトル解析手法の開発とあわせて、測定バックグラウンドとして同位体比8×10E-15、測定精度2%を得ている。Cl-36については、国際共同研究により、中国天抗の表面照射年代測定を実施した。Ca-41のAMS測定では、CaF2試料からCaF3-ビームを引き出すことによって最大500 nAの電流値を得た。また、6.0 MVでCa5+を32.5 MeVまで加速して、Ca-41とK-41のスペクトル分離が最大となる条件を決定した。Ca-41測定性能については、測定バックグラウンドとして同位体比3×10E-15、測定精度3%を得た。Ca-41のAMS測定では、国内初となる実用的な核種の直接測定を実現して、隕石の宇宙線照射年代測定に応用した。I-129測定では、測定バックグラウンドとして10E-14台を達成しており、測定精度は1.5%となっている。福島原発事故起源のI-129測定の他に、日本海サンゴ中のI-129測定による環境動態研究を実施した。また、長寿命放射性核種のAMS測定について、筑波大学、東京大学、JAEAの研究連携体制を進展させた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

筑波大学の6MV加速器質量分析装置が2016年3月より実験を開始したが、約1年の研究期間においてBe-10, C-14, Al-26, Cl-36, Ca-41, I-129等のAMS試験測定に成功した。特にCl-36測定は国内最高の検出感度を得ており、Ca-41については国内で初めて実用的な測定性能を得ることが出来た。現在、これらの研究成果を実際の宇宙地球環境試料に適用して、多くの実験結果を得ることが出来ている。多種の長寿命放射性核種のAMS測定による超高感度検出法の開発成功に関連して、学会誌への解説記事2件や招待講演2件をおこなった。現在、AMS測定による多くの応用研究成果について、学術論文への投稿準備をおこなっている状況である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、多種の長寿命放射性核種のAMS測定による検出性能の向上を図りつつ、宇宙地球環境科学における応用研究の展開を推進する。特に平成29年度は、ハロゲン系長寿命放射性核種について、地下水や海洋及び大気循環のトレーサーとしての活用を探る予定である。また、陸域環境では、ハロゲン系長寿命放射性核種を用いた地形学的・水文学的な地球表層プロセス研究を推進する。また、国内で測定実績のない難測定核種について、超高感度検出手法の開発を試みる。多種の長寿命放射性核種のAMS測定を実施可能な全ての研究機関が本研究課題に参画しており、国内の研究力強化のためにも研究連携体制を進展させる。

  • Research Products

    (39 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Optimization of a ΔE - E detector for 41Ca AMS2017

    • Author(s)
      Seiji Hosoya, Kimikazu Sasa, Tetsuya Matsunaka, Tsutomu Takahashi, Masumi Matsumura, Hiroshi Matsumura, Mark Sundquist, Mark Stodola, Keisuke Sueki
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] イオンビーム多目的利用研究のための 筑波大学6 MV タンデム型静電加速器2017

    • Author(s)
      笹 公和
    • Journal Title

      日本加速器学会誌「加速器」

      Volume: 14(1) Pages: 7-14

  • [Journal Article] Reconstruction of the temporal distribution of 236U/238U in the Northwest Pacific Ocean using a coral core sample from the Kuroshio Current area2017

    • Author(s)
      T. Nomura, A. Sakaguchi, P. Steier, R. Eigl , A. Yamakawa ,Takaaki Watanabe , K. Sasaki , T. Watanabe , R. Golser, Y. Takahashi , H. Yamano
    • Journal Title

      Marine Chemistry

      Volume: 190 Pages: 28-34

    • DOI

      10.1016/j.marchem.2016.12.008

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vertical distribution of 236U in the North Pacific Ocean2017

    • Author(s)
      R. Eigl, P. Steier, K.Sakata, A. Sakaguchi
    • Journal Title

      Journal of Environmental Radioactivity

      Volume: 169-170 Pages: 70-78

    • DOI

      10.1016/j.jenvrad.2016.12.010

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Seasonal change in permeability of surface soils on a slow-moving landslide in a heavy snow region2017

    • Author(s)
      H. Osawa, S. Matsuura, Y. Matsushi, T. Okamoto
    • Journal Title

      Engineering Geology

      Volume: 221 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.enggeo.2017.02.019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] State dependence of climatic instability over the past 720,000 years from Antarctic ice cores and climate modelling2017

    • Author(s)
      Kenji Kawamura, Ayako Abe-Ouchi, Hideaki Motoyama, Kimikazu Sasa(48番目), 他61名
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 3(2) Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.1600446

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 入門講座 精密同位体分析「加速器質量分析装置の原理」2016

    • Author(s)
      笹 公和
    • Journal Title

      日本分析化学会学会誌「ぶんせき」

      Volume: 6月号 Pages: 196-202

  • [Journal Article] First successful isolation of radioactive particles from soil near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant2016

    • Author(s)
      Yukihiko Satou, Keisuke Sueki, Kimikazu Sasa, Kouji Adachi, Yasuhito Igarashi
    • Journal Title

      Anthropocene

      Volume: 14 Pages: 71-76

    • DOI

      10.1016/j.ancene.2016.05.01

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] First study on 236U in the Northeast Pacific Ocean using a new target preparation procedure for AMS measurements2016

    • Author(s)
      R. Eigl, P. Steier, S. Winkler, K.Sakata, A. Sakaguchi
    • Journal Title

      Journal of Environmental Radioactivity

      Volume: 162-163 Pages: 244-250

    • DOI

      10.1016/j.jenvrad.2016.05.025

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Temporal and vertical distributions of anthropogenic 236U in the Japan Sea using a coral core and seawater samples2016

    • Author(s)
      A. Sakaguchi, T. Nomura, P. Steier, R. Golser, K. Sasaki, T. Watanabe, T. Nakakuki, Y. Takahashi, H. Yamano
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research

      Volume: 121 Pages: 4-13

    • DOI

      10.1002/2015JC011109

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 土層の生成および輸送速度の決定と土層発達シミュレーションに基づく表層崩壊の発生場および崩土量の予測2016

    • Author(s)
      松四雄騎、外山 真、松崎浩之、千木良雅弘
    • Journal Title

      地形

      Volume: 37 Pages: 427-453

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 加速器質量分析法による長寿命放射性核種の超高感度検出技術の進展とその応用2017

    • Author(s)
      笹 公和
    • Organizer
      第18回「環境放射能」研究会
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-16
    • Invited
  • [Presentation] 長寿命放射性核種36Clの加速器質量分析法による超高感度測定2017

    • Author(s)
      細谷青児, 笹公和, 松中哲也, 高橋努, 松村万寿美, Hongtao Shen, 末木啓介
    • Organizer
      第18回「環境放射能」研究会
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-16
  • [Presentation] 東海原子力施設の稼働状況に応答した樹木年輪内の炭素14濃度変動2017

    • Author(s)
      松中 哲也,笹 公和,高橋 努,細谷 青児,松村 万寿美,末木 啓介,佐藤 志彦
    • Organizer
      第18回「環境放射能」研究会
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-16
  • [Presentation] 最新の加速器質量分析装置が拓く多核種AMSによる高精度年代測定の展望2016

    • Author(s)
      笹 公和
    • Organizer
      「高精度年代測定の地平-AMSと樹木年輪-」第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)・2016年度「樹木年輪」研究会 共同開催シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-18 – 2016-12-18
    • Invited
  • [Presentation] JAEA-AMS-TONOの現状(平成28年度)2016

    • Author(s)
      藤田奈津子、三宅正恭、渡邊隆広、國分(齋藤)陽子、石丸恒存、西澤 章光、松原章浩、磯崎信宏、西尾智博、加藤元久、虎沢均
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] 東日本原子力施設周辺の年輪内における1960年以降の炭素14濃度変動2016

    • Author(s)
      松中哲也,笹公和,高橋努,細谷青児,松村万寿美,末木啓介,佐藤志彦
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] 福島事故由来の放射性物質における長寿命核種のAMS測定2016

    • Author(s)
      末木啓介,松尾一樹,太田裕貴,本多真紀,坂口綾,笹公和,松中哲也,高橋努,細谷青児,松村万寿美,佐藤志彦
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] AMSとコリジョン/リアクションセルICP-MSによる環境試料中の129Iの分析2016

    • Author(s)
      本多真紀,高久雄一郎,大野剛,角田伸一郎,鹿籠康行,松崎浩之,坂口綾,笹公和,高橋努,松中哲也,松村万寿美,細谷青児,末木啓介
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] サンゴコア分析による長寿命人工放射性核種の日本海導入履歴復元の試み2016

    • Author(s)
      稲葉留衣,坂口綾,野村知哉,山川茜,山野博哉,佐々木圭一,渡邊剛,Peter Steier,本多真紀,笹公和,松中哲也,細谷青児,高橋努,松村万寿美,末木啓介
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] 筑波大学におけるヨウ素129標準試料作製計画2016

    • Author(s)
      松村万寿美,笹公和,松中哲也,高橋努,細谷青児,末木啓介
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] Study on 36Cl-AMS for Exposure Age Dating of Guangxi Tiankeng2016

    • Author(s)
      Hongtao Shen, Jiang Shan, Kimikuzu Sasa, Masumi Matsumura, Tetsuya Masunaka, Tsutomu Takahashi, Seiji Hosoya, Keisuke Sueki
    • Organizer
      第19回日本AMSシンポジウム(JAMS-19)
    • Place of Presentation
      国立歴史民俗博物館、千葉県佐倉市
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] 福島第一原子力発電所事故前後における降水中のヨウ素129濃度の推移2016

    • Author(s)
      松村万寿美, 笹 公和, 松中 哲也, 末木 啓介, 高橋 努, 渡邊 雅也, 松崎 浩之
    • Organizer
      日本放射線安全管理学会 第15回学術大会
    • Place of Presentation
      岡山大学、岡山県岡山市
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 福島第一原発から北西地域における放射性核種と放射性粒子2016

    • Author(s)
      末木 啓介,佐藤 志彦,笹 公和
    • Organizer
      日本放射線安全管理学会 第15回学術大会
    • Place of Presentation
      岡山大学、岡山県岡山市
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 宇宙線生成核種の超高感度検出を実現する6 MVタンデム加速器質量分析装置2016

    • Author(s)
      笹 公和
    • Organizer
      第2回TIA光・量子計測シンポジウム- 光・量子が繋ぐTIA計測連携 ~新しい科学と産業の創製をめざして~
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-11-10 – 2016-11-10
  • [Presentation] CO2ガスイオン源を用いた迅速14C-AMSの開発2016

    • Author(s)
      松中 哲也, 笹 公和, 細谷 青児, 高橋 努, 松村 万寿美, 末木 啓介
    • Organizer
      2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟大学、新潟県新潟市
    • Year and Date
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [Presentation] 福島原発事故以降の 河川 における溶存態と底質土のセシウム同位体比変化2016

    • Author(s)
      富田涼平,松中哲也,本多真紀,佐藤志彦,松村万寿美,高橋努,坂口綾,松崎浩之,笹公和,末木啓介
    • Organizer
      2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟大学、新潟県新潟市
    • Year and Date
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [Presentation] 難測定核種41Ca の加速器質量分析法による超高感度測定2016

    • Author(s)
      細谷 青児,笹 公和,高橋 努,松中 哲也,松村 宏,松村 万寿美 万寿美,末木 啓介
    • Organizer
      日本原子力学会2016年秋の大会
    • Place of Presentation
      福岡県久留米シティプラザ、福岡県久留米市
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [Presentation] 複合イオンビーム利用研究の展開を目指した6 MVタンデム型静電加速器の開発2016

    • Author(s)
      笹 公和,Stodola Mark,Sundquist Mark
    • Organizer
      第13回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場、千葉県千葉市
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [Presentation] 福島の土壌圏・水圏における129I/137Cs分布から推測される放射性ヨウ素と放射性セシウムの挙動2016

    • Author(s)
      松中哲也、笹公和、高橋努、松村万寿美、末木啓介、富田涼平、恩田裕一、石丸隆、谷口圭輔、脇山義史、松崎浩之
    • Organizer
      第53回アイソトープ・放射線研究発表会
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都文京区
    • Year and Date
      2016-07-06 – 2016-07-08
  • [Presentation] Isobar separation performance of the Tsukuba 6 MV AMS system2016

    • Author(s)
      Kimikazu Sasa, Tsutomu Takahashi, Tetsuya Matsunaka, Masumi Matsumura, Seiji Hosoya, Maki Honda, Keisuke Sueki, Mark Stodola, Mark Sundquist
    • Organizer
      12th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART12)
    • Place of Presentation
      Jyvaskyla, Finland
    • Year and Date
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of ΔE -E detector for 41Ca AMS measurement using PHITS code simulation2016

    • Author(s)
      Seiji Hosoya, Kimikazu Sasa, Tetsuya Matsunaka, Masumi Matsumura, Tsutomu Takahashi, Mark Sundquist, Mark Stodola, Keisuke Sueki
    • Organizer
      12th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART12)
    • Place of Presentation
      Jyvaskyla, Finland
    • Year and Date
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガスイオン源を用いた迅速14C測定法の検討2016

    • Author(s)
      松中 哲也, 笹 公和, 細谷青児, 高橋 努, 松村万寿美, 末木啓介
    • Organizer
      第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
    • Place of Presentation
      筑波大学、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-01
  • [Presentation] 筑波大学6MVタンデム加速器によるI-129測定の性能評価‐TSUKUBA_I-129 STD作製に向けて‐2016

    • Author(s)
      松村 万寿美,笹 公和, 松中哲也, 高橋 努, 細谷青児, 末木啓介
    • Organizer
      第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
    • Place of Presentation
      筑波大学、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-01
  • [Presentation] 36Cl-AMS測定に向けた,妨害核種36S除去の検討2016

    • Author(s)
      細谷 青児, 笹 公和, 高橋 努, 松中哲也, 松村万寿美, 末木啓介
    • Organizer
      第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
    • Place of Presentation
      筑波大学、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-01
  • [Presentation] Overview of the radioactive particles in the Fukushima accident2016

    • Author(s)
      Y. SATOU, K. SUEKI, K. SASA, I. NAKAI, Y. ABE, Y. IIZAWA, T. ONO, K. ADACHI AND Y. IGARASHI
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis for chlorine and iodine in natural samples by SEC coupled with ICP-QQQ2016

    • Author(s)
      M. HONDA, K. SUEKI R. TOMITA, A. SAKAGUCHI, K. SASA
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Decrease of iodine isotope ratio observed in crater lake and geothermal area at Zao volcano, Japan2016

    • Author(s)
      T. MATSNAKA, K. SASA, T. TAKAHASHI, M. MATSUMURA, K. SUEKI, A. GOTO, T. WATANABE, Y. TUCHIYA, N. HIRANO, M. KURI, M. TAKAHASHI, K. KAZAHAYA, I. MIYAGI AND H. MATSUZAKI
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 筑波大学AMSグループ

    • URL

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

URL: 

Published: 2018-01-16  

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