2012 Fiscal Year Research-status Report
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
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23656586
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末木 啓介 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90187609)
松四 雄騎 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438)
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| Keywords | 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 |
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| Research Abstract |
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る。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。
本年度はCa-41標準試料の準備とCaF2試料の作製を行った。標準試料として、Ca-41/Ca=1.155 E-10の標準溶液より一定量分取し、48%フッ化水素酸を加えてCaF2を生成させ、遠心分離によって上澄み液と分けた。これを超純水で洗浄、遠心分離した後に、その沈殿を石英管に移し電気炉にて500℃で乾燥させた。得られたCaF2は10 mg程度であった。試料によってはパイロットビームとして塩化ナトリウムまたはフラーレンを乾燥前に加えた。Ca-41ビームとしては、CaF3-を想定して、荷電変換によりCa5+（荷電変換効率：30%, 加速電圧 6 MV）で検討を行った。粒子検出器に関しては、Ca-41用ガス検出器の開発を進めており、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(0.4 mg/cm2)での粒子エネルギー損失計算を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
長寿命放射性核種Ca-41の加速器質量分析の為に標準試料の準備を行った。特に試料前処理法を検討して、CaF2試料作製方法を開発した。また、Ca-41用ガス検出器の開発を進展させた。粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて、Ca-41とK-41のエネルギー損失差について検討を行い、Ca-41を検出できる目処がついた。また、Csスパッタリングイオン源からのCaF3-ビームとして、14 nAを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度前半は、東京大学タンデム加速器でのCa-41加速試験を実施する。Ca-41のAMS測定試験は、筑波大学で設計開発を進めている6 MVタンデム加速器で実施予定である。現在、Ca-41検出の為の多段電極型のガス検出器の開発を進めており、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSのシミュレーション結果を元にCa-41のAMS測定による高感度検出法の実現を目指す。試料前処理法の開発では、測定の妨害となるK-41の除去方法を開発する。最終的に天然試料から測定試料用のCaF2を作成する手法を確立する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は筑波大学の加速器が東日本大震災の影響で使用出来なかった為に、イオン源によるビーム生成試験と試料前処理方法の開発を主に実施した。その為、測定関係の経費については、翌年度以降に繰り越して使用する。次年度前半は東京大学のタンデム加速器を用いた試験測定を予定しており、経費残額はその測定実施経費として使用する予定である。
試料前処理法の開発では、Ca-41測定の妨害となるK-41の除去方法を開発する。その為、試料前処理法の開発経費を主に計上している。Ca-41年代測定用の地球科学試料について、サンプリング調査を実施する。このサンプリング調査と東京大学での研究打ち合わせ及び測定実施に関する旅費を計上している。
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