(57)【要約】【課題】  高い確度で核反応を予測することができる凝集系核反応の予測方法を提供する。【解決手段】  凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、凝集系構造体に対して重水素を流して、核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応の予測方法であって、核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測する。【選択図】      図７
2007322202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、
前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応の予測方法であって、
前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測することを特徴とする凝集系核反応の予測方法。
【請求項２】
予測した前記核種変換後の物質が不安定元素である場合には、前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｍ（ｍはｎと異なる自然数）加えるとともに、質量数を２ｍ加えた物質を、核種変換後の物質と予測することを特徴とする請求項１記載の凝集系核反応の予測方法。
【請求項３】
凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、
前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応の予測装置であって、
前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を演算し、これを核種変換後の物質と予測することを特徴とする凝集系核反応の予測装置。
【請求項４】
凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、
前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応を予測するプログラムであって、
前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測する工程を含むことを特徴とする凝集系核反応を予測するプログラム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の凝集系核反応の予測方法によって得られた核種変換後の物質の検出方法であって、
予測した前記核種変換後の物質が、他の物質によって検出を阻害されない方法を用いることを特徴とする核種変換後の物質の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集系核反応の予測を行う方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パラジウム等の固体からなる凝集系構造体に対して、核種反応を施す物質を接触させ、凝集系構造体に対して重水素を流し、凝集系反応を生じさせて核種変換を行う方法は、種々報告されている（特許文献１及び非特許文献１乃至４）。
これらの代表的な凝集系核反応としては、以下のものが知られている。
133Ｃｓ→141Ｐｒ
88Ｓｒ→96Ｍｏ
12Ｃ→24Ｍｇ→28Ｓｉ→32Ｓ
23Ｎａ→27Ａｌ
これらの反応は、全て、実験により観測されたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０２３９２号公報
【非特許文献１】Y. Iwamura, T. Itoh et al., Observation of Nuclear TransmutationReactions Induced by D2 Gas Permeation Through Pd Complexes, Proc. 11th Int.Conf. Cold Fusion, 31 October - 5 November 2004(Marseilles, France), pp.339-350
【非特許文献２】岩村康弘、伊藤岳彦、坂野充、栗林志頭真：重水素透過によるＰｄ多層膜上での元素変換の観測，「固体物理」,vol,. 39, No. 4, (2004), pp. 203-210
【非特許文献３】Y. Iwamura, T. Itoh and M. Sakano, Proc 8th Int. Conf. Coldfusion(Italian Physical Society, Bologna, Italy, 2000), pp. 141-146
【非特許文献４】Y. Iwamura, M. Sakano and T. Itoh, Elemental Anarysis of PdComplexes: Effects of D2 Gas Permeation, Jpn. J. Appl. Phys. 41,4642-4648(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、今後、新たな核反応について実験を行う場合、どのような核種を選べば、どのような核種が生成されるかという予測については、明確になっていない。
一方、生成された核種を検出する場合、検出方法によっては、検出を妨害する元素が存在する場合が多々ある。特に反応が微量な場合には、検出精度を上げるために適切な反応を選択することが必要となるが、その指針を得る方法が存在しない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い確度で核反応を予測することができる凝集系核反応の予測方法およびその予測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の凝集系核反応の予測方法およびその予測装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる凝集系核反応の予測方法は、凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応の予測方法であって、前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測することを特徴とする。
【０００７】
核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を核種変換後の物質と予測することにより、検出すべき核種変換後の物質を定めることができ、たとえ微量であっても核種変換後の物質の同定が容易となる。
予測される核種変換後の物質は、１つとなる場合もあり、また、２以上となる場合もある。
【０００８】
さらに、本発明の凝集系核反応の予測方法は、予測した前記核種変換後の物質が不安定元素である場合には、前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｍ（ｍはｎと異なる自然数）加えるとともに、質量数を２ｍ加えた物質を、核種変換後の物質と予測することを特徴とする。
【０００９】
予測した核種変換後の物質が、放射性物質等の不安定元素である場合には、この物質が核種変換後の物質として安定的に存在する確率は低いので、この予測した物質は核種変換後の物質と予測しないこととする。そして、原子番号を２ｍ加えるとともに、質量数を２ｍ加えた物質を核種変換後の物質と予測することとする。これにより、核種変換後の物質を精度良く予測することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる凝集系核反応の予測装置は、凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、  前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応の予測装置であって、前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を演算し、これを核種変換後の物質と予測することを特徴とする。
【００１１】
核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を核種変換後の物質と予測することにより、検出すべき核種変換後の物質を定めることができ、たとえ微量であっても核種変換後の物質の同定が容易となる。
予測される核種変換後の物質は、１つとなる場合もあり、また、２以上となる場合もある。
【００１２】
また、本発明にかかる凝集系核反応を予測するプログラムは、凝集系構造体に対して核種変換を施す物質を接触させ、前記凝集系構造体に対して重水素を流して、前記核種変換を施す物質に核反応を生じさせる凝集系核反応を予測するプログラムであって、前記核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測する工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を核種変換後の物質と予測することにより、検出すべき核種変換後の物質を定めることができ、たとえ微量であっても核種変換後の物質の同定が容易となる。
予測される核種変換後の物質は、１つとなる場合もあり、また、２以上となる場合もある。
【００１４】
また、本発明にかかる核種変換後の物質の検出方法は、上記の凝集系核反応の予測方法によって得られた核種変換後の物質の検出方法であって、予測した前記核種変換後の物質が、他の物質によって検出を阻害されない方法を用いることを特徴とする。
【００１５】
予測した核種変換後の物質が、検出時に、他の物質によって検出が阻害されることがある。本発明の検出方法では、高い確度で核種変換後の物質を予測できるので、予測した核種変換後の物質が他の物質によって検出を阻害されない検出方法を用いることができる。これにより、核種変換後の物質を確実に検出することができる。
代表的な検出方法としては、ＸＰＳ（X-ray
Photo-electron Spectrometry：Ｘ線照射光電子スペクトル分析）、プラズマ発光質量分析器（ＩＣＰ−Ｍａｓｓ：Inductive Couple Plasma - Mass）、蛍光Ｘ線分析等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
高い確度で凝集系核反応を予測することができるので、効率よく核反応実験ないし反応生成物の検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
先ず、凝集系核反応の概略を説明した後に、本発明にかかる凝集系核反応の予測方法について説明する。
【００１８】
図１には、凝集系核反応を実現する装置１０の概略が示されている。
この装置１０は、パラジウム（Ｐｄ）またはＰｄの合金、あるいはその他の水素を吸蔵する金属（例えば、Ｔｉ等）またはこれらの合金等からなる、例えば略板状の構造体（凝集系構造体）１１を備えている。この構造体１１の一方の表面１１Ａ上には、核種変換を施す物質１４が接触させられている。この一方の表面１１Ａ側は、例えば加圧あるいは電気分解等によって、重水素の圧力が高い領域１２とされている。構造体１１の他方の表面１１Ｂ側は、例えば真空排気等により重水素の圧力が低い領域１３とされている。これにより、構造体１１内に重水素の流れ１５が生成され、重水素と核種変換を施す物質１４とが反応することによって核種変換が行われる。
ここで、構造体１１は、図２に示すように、好ましくはＰｄ基板２３の表面上に、相対的に仕事関数が低い物質つまり電子を放出し易い物質（例えば、仕事関数が３ｅＶ未満の物質）とＰｄとの混合層２２が形成され、この混合層２２の表面上にＰｄ層２１が積層されて形成されている。
【００１９】
図３には、図１に示した装置１０をさらに具体化した核種変換装置３０が示されている。核種変換装置３０は、内部が気密保持可能とされた吸蔵室３１と、この吸蔵室３１の内部にて多層構造体３２を介して気密保持可能に設けられた放出室３４と、バリアブルリークバルブ３３を介して吸蔵室３１内に重水素を供給する重水素ボンベ３５と、放出室３４内の真空度を検出する放出室真空計３６と、例えば多層構造体（凝集系構造体）３２から生成されるガス状の反応生成物を検出すると共に放出室３４内の重水素量を計測することにより多層構造体３２を透過する重水素の透過量を評価する質量分析器３７と、放出室３４内を常に真空状態に保つターボ分子ポンプ３８と、放出室３４及びターボ分子ポンプ３８内を荒引きするためのロータリーポンプ３９とを備えて構成されている。
【００２０】
さらに、核種変換装置３０は、例えばＸ線や電子線、粒子線等の照射により励起された多層構造体３２の表面上の原子から放出される光電子やイオン等を検出する静電アナライザー４０と、多層構造体３２の両面のうち吸蔵室３１内の重水素に曝される表面上にＸ線を照射するＸＰＳ（X-ray Photo-electron Spectrometry：Ｘ線照射光電子スペクトル分析）用のＸ線銃４１と、内部に重水素が導入された吸蔵室３１内の圧力を検出する圧力計４２と、例えばベリリウム窓４３を有する高純度ゲルマニウム検出器４４からなるＸ線検出器と、吸蔵室３１内の真空度を検出する吸蔵室真空計４５と、例えば重水素の導入以前等に吸蔵室３１内を真空状態に保持する真空バルブ４６と、吸蔵室３１を真空状態にするターボ分子ポンプ４７と、吸蔵室３１及びターボ分子ポンプ４７内を荒引きするためのロータリーポンプ４８とを備えて構成されている。
【００２１】
そして、多層構造体３２の吸蔵室３１側を相対的に重水素の圧力が高い状態とし、多層構造体３２の放出室３４側を相対的に重水素の圧力が低い状態として、多層構造体３２の両面において重水素の圧力差を形成することで、吸蔵室３１側から放出室３４側へ重水素の流れを作り出す。ここで、例えば図４に示すように、多層構造体３２は、Ｐｄ基板２３の表面上に相対的に仕事関数が低い物質（例えば、仕事関数が３ｅＶ未満の物質）とＰｄとの混合層２２が形成され、この混合層２２の表面上にＰｄ層２１が積層され、さらに、Ｐｄ層２１の表面上に核種変換を施す物質としてセシウム（Ｃｓ）層５２が添加（接触）されて構成されている。
【００２２】
本実施の形態による核種変換装置３０は上記構成を備えており、次に、この核種変換装置３０を用いて核種変換を行う方法について添付図面を参照しながら説明する。
【００２３】
先ず、例えば図２に示すＰｄ基板２３（例えば、縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ、純度９９．５％以上）をアセトン中で所定時間に亘って超音波洗浄することにより脱脂する。そして、真空中（例えば、１．３３×１０-5Ｐａ以下）において、例えば９００℃の温度で所定時間（例えば、１０時間）に亘ってアニールつまり加熱処理を行う（ステップＳ０１）。次に、例えば室温でアニール後のＰｄ基板２３を重王水により所定時間（例えば、１００秒間）に亘ってエッチング処理を施して表面の不純物を除去する（ステップＳ０２）。
【００２４】
次に、アルゴンイオンビームによるスパッター法を用いて、エッチング処理後のＰｄ基板２３上に成膜処理を施して構造体１１を作成する。ここで、例えば図２に示すＰｄ層２１の厚さは４００・１０-10ｍとし、仕事関数の低い物質とＰｄとの混合層２２は、例えば図５（ａ）に示すように、例えば厚さ１００・１０-10ｍのＣａＯ層５７と、例えば厚さ１００・１０-10ｍのＰｄ層５６とを交互に積層して形成し、この混合層２２の厚さを１０００・１０-10ｍとした。そして、混合層２２の表面上にＰｄ層２１を４００・１０-10ｍで成膜することにより、構造体１１を形成した（ステップＳ０３）。
【００２５】
次に、ＣｓＮＯ3のＤ2Ｏ希薄溶液（ＣｓＮＯ3／Ｄ2Ｏ溶液）の電気分解により、核種変換を施す物質として、例えばＣｓを構造体１１の成膜処理表面に添加する。例えば、図６に示す電着装置６０のように、１ｍＭのＣｓＮＯ3／Ｄ2Ｏ溶液を電解液６２として、電源６１の陽極に白金陽極６３を接続し、陰極に構造体１１を接続して、例えば１Ｖの電圧で１０秒間に亘って電気分解を行い、構造体１１の表面上で下記化学式に示す反応を発生させてＣｓ層５２を添加して、多層構造体３２を形成する（ステップＳ０４）。
Ｃｓ＋＋ｅ−→Ｃｓ
【００２６】
そして、多層構造体３２のＣｓ層５２を吸蔵室３１側に向けて、多層構造体３２を介在させて吸蔵室３１と放出室３４とをそれぞれ気密状態に閉塞して、先ず、放出室３４をロータリーポンプ３９およびターボ分子ポンプ３８により真空排気する。そして、バリアブルリークバルブ３３を閉じ、真空バルブ４６を開いて吸蔵室３１をロータリーポンプ４８およびターボ分子ポンプ４７により真空排気する（ステップＳ０５）。次に、吸蔵室３１の真空度が充分安定した後（例えば、１×１０-5Ｐａ以下の状態）に、ＸＰＳにより吸蔵室３１側の多層構造体３２の表面上に存在する元素を分析する（ステップＳ０６）。すなわち、Ｘ線銃４１からのＸ線を多層構造体３２の表面に照射して、このＸ線の照射により励起された多層構造体３２の表面上の原子から放出される光電子のエネルギーを静電アナライザー４０により検出する。これにより、多層構造体３２の吸蔵室３１側の表面上に存在する元素を同定する。
【００２７】
次に、多層構造体３２を、加熱装置（図示略）により例えば７０℃の温度で加熱した後、真空バルブ４６を閉じて吸蔵室３１の真空排気を停止して、バリアブルリークバルブ３３を開いて吸蔵室３１内に所定のガス圧力で重水素ガスを導入して、核種変換の実験を開始する。ここで、重水素ガスを導入する際の所定のガス圧力は例えば１．０１３２５×１０5Ｐａ（いわゆる１気圧）とした。そして、放出室３４の質量分析器３７でガス状の反応生成物（例えば、質量数Ａ＝１〜１４０）の測定を行い、多層構造体３２を透過して放出室３４内に放出された重水素の拡散挙動の評価を行う。また、多層構造体３２の吸蔵室３１側の高純度ゲルマニウム検出器４４によりＸ線の測定を行う（ステップＳ０７）。なお、多層構造体３２を透過して放出室３４内に放出された重水素量は、例えば放出室真空計３６により検出される放出室３４内の真空度と、ターボ分子ポンプ３８の排気速度とに基づいて算出する。
【００２８】
吸蔵室３１内に重水素ガスの導入を開始してから所定時間、例えば数十時間後に、多層構造体３２の温度を常温に戻す。そして、バリアブルリークバルブ３３を閉じて吸蔵室３１内への重水素ガスの導入を停止して、さらに、真空バルブ４６を開いて吸蔵室３１を真空排気して核種変換の実験を終了する。そして、吸蔵室３１内の真空度が充分安定した後（例えば、１×１０-5Ｐａ以下の状態）に、ＸＰＳにより吸蔵室３１側の多層構造体３２の表面上に存在する元素を分析して生成物の測定を行う（ステップＳ０８）。
【００２９】
そして、上述したステップＳ０６〜ステップＳ０７の処理を繰り返して、核種変換反応の時間変化を測定する（ステップＳ０９）。そして、多層構造体３２を核種変換装置３０から取り出して、核種変換の実験を終了する（ステップＳ１０）。
【００３０】
以上の実験により、以下の核反応が確認された（詳細には特許文献１参照）。
133Ｃｓ→141Ｐｒ
【００３１】
次に、上述の凝集系核反応によって得られる核種変換後の物質の予測方法について説明する。
核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を、核種変換後の物質と予測する。
すなわち、核種変換を施す物質をＡ、核種変換後の物質をＢとした場合、
Ａ＋ｎ×α→Ｂ      ・・・（１）
の関係に基づいて予測する。ここで、αはＨｅ原子核（原子番号２，質量数４）である。
なお、αは反応に必要な重水素Ｄの２個分に相当し、上式（１）は、
Ａ＋２ｎ×Ｄ→Ｂ      ・・・（２）
とも書くこともできる。反応メカニズムを理解する上では、（２）式が良いが、原料Ａ、生成物Ｂの関係を表現する上では（１）式が便利なため、以下では（１）式に従って説明する。
【実施例１】
【００３２】
先ず、上述した、核種変換を施す物質を133Ｃｓとした場合の予測方法について説明する。
本予測方法では、図７に示すように、原子番号および質量数で整理した核図表を用いる。この核図表には、放射性元素等の不安定元素については記載していない。つまり、天然に存在する安定核種のみを示している。
また、安定同位体の存在比については、図８に示した区分けに従って分類されている。例えば、図７及び図８から、133Ｃｓは９０％以上の確率で安定的に存在すると判断することができる。
【００３３】
図７に示すように、133Ｃｓから原子番号を２加えるとともに質量数を２加え、α核１つ分移動すると、空白の位置（原子番号５７，質量数８０の位置）となる。ここでは、図８より安定元素が存在しないと判断し、さらにα核１つ分移動し、141Ｐｒの位置へと移動する。ここでは、安定元素として141Ｐｒが９０％以上の確率で存在するため、核種変換後の物質として141Ｐｒを予測することができる。
【００３４】
このように、133Ｃｓ→141Ｐｒという反応を予測したら、次に、検出方法を検討する。上述のようにＸＰＳによる検出の際には、Ｃｕ（銅）が同時に検出されるので、141Ｐｒを検出する際に問題ないかを検討する。この場合、141Ｐｒの検出に対してＣｕが阻害することはないので、ＸＰＳによる検出方法は適切であると判断する。
【００３５】
また、検出方法として、プラズマ発光質量分析器（ＩＣＰ−Ｍａｓｓ：Inductive Couple Plasma - Mass）を用いる場合には、以下のように検討する。
この場合、電解溶液中の物質を考慮する。具体的には、図９に示すように、質量数１４１の141Ｐｒを検出する場合に、同じ質量数１４１となる物質が存在しないかを検討する。同図によれば、質量数１４１に妨害イオンがないと判断でき、ＩＣＰ−Ｍａｓｓによる分析が適切であると判断する。
【００３６】
また、蛍光Ｘ線分析を用いる場合には、パラジウムの光に隠れてしまう場合があるので、塩素フィルタ等でカットして測定するのが好ましい。
【実施例２】
【００３７】
次に、図１０を用いて、88Ｓｒ→96Ｍｏの反応について検討する。
既述のように、この反応はすでに実験によって確認されている（例えば特許文献１参照）。
図１０に示した核図表は、図７と同様に作成されており、安定元素のみが示されている。同位体の存在率については、図８に従う。
【００３８】
図１０の核図表によれば、88Ｓｒからα核１つ分移動させると、92Ｚｒとなり、さらにα核１つ分移動させると96Ｍｏとなる。この場合、92Ｚｒ及び96Ｍｏはいずれも安定元素であり、同等の確度（２０〜３０％）で存在すると考えられるので、これら92Ｚｒ及び96Ｍｏを核種変換後の物質と予測する。したがって、検出の際には、これら92Ｚｒ及び96Ｍｏを検出するように検出装置を調整して行う。
実際の実験では、α核２つ分移動した96Ｍｏが検出され、88Ｓｒ→96Ｍｏの反応が確認されることになる。
このように、本予測方法によれば、核種変換後の物質を２つまで絞ることができ、これらの物質に焦点を合わせた検出方法を選択できるので、確実に核種変換後の物質を検出することができる。
【実施例３】
【００３９】
次に、図１１を用いて、12Ｃ→24Ｍｇ→28Ｓｉ→32Ｓ及び23Ｎａ→27Ａｌの反応について検討する。
既述のように、これらの反応はすでに実験によって確認されている（例えば特許文献１参照）。
図１１に示した核図表は、図７及び図１０と同様に作成されている。同位体の存在率については、図８に従う。
【００４０】
図１１から、核種変換を施す物質を12Ｃとした場合、α核が３つ分移動した24Ｍｇの存在確率が７０〜９０％、さらにα核が１つ分移動した28Ｓｉの存在確率が９０％以上、さらにα核が１つ分移動した32Ｓの存在確率が９０％以上であることがわかる。したがって、12Ｃ→24Ｍｇ→28Ｓｉ→32Ｓの核反応を予測することができる。
【００４１】
核種変換を施す物質を23Ｎａとした場合についても、図１１から、α核１つ分移動した27Ａｌの存在確率が９０％以上と判断されるので、23Ｎａ→27Ａｌの核反応を予測することができる。
【実施例４】
【００４２】
次に、核種変換を施す物質として天然Ｂａを用いた場合を説明する。
図１２には、この実験に用いた核図表が示されている。この図１２の核図表についても、図７，図１０及び図１１と同様に作成されている。同位体の存在確率については図８に従う。
【００４３】
天然Ｂａは、138Ｂａが７１．７％を占めており、ほとんど138Ｂａである。したがって、天然Ｂａを用いた場合は、138Ｂａを用いた実験と等価であると考える。
図１２の核図表より、予測される核反応として、以下のものが得られる。
138Ｂａ＋１×α→142Ｃｅ
138Ｂａ＋２×α→146Ｎｄ
138Ｂａ＋３×α→150Ｓｍ
これらの核種はいずれも安定核種であるため、これら３つの核種を候補として核反応実験および検出を行う。
実際に実験した結果（非特許文献１参照）では、３×αの反応である150Ｓｍが生成されていることが分かった。つまり、ＸＰＳ分析によってＳｍが判明し、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）によって質量数が１５０であることが判明した。
【実施例５】
【００４４】
次に、実施例４で用いた138Ｂａの同位体である137Ｂａを核種変換を施す物質として用いた場合を説明する。137Ｂａは、138Ｂａを８０％まで同位体濃縮した試薬を用いた。
図１３には、本実験に用いた核図表が示されている。この図１２の核図表についても、図７，図１０，図１１及び図１２と同様に作成されている。同位体の存在確率については図８に従う。
【００４５】
予測される核反応として、以下のものが得られる。
137Ｂａ＋１×α→141Ｃｅ
137Ｂａ＋２×α→145Ｎｄ
137Ｂａ＋３×α→149Ｓｍ
これらの核種の中で、141Ｃｅは核図表より不安定核種と判断されるので、確度は低いと考えられる。145Ｎｄ及び149Ｓｍは、核図表より安定核種と判断され、これらの確度は同等と考えられる。しかし、天然Ｂａである138Ｂａを用いた実施例４では150Ｓｍが生成したため、同位体である137Ｂａの実験では149Ｓｍが生成する可能性が高いと考えられる。したがって、核種変換後の物質としては、以下の順序の確率と判断される。
149Ｓｍ（３α）＞145Ｎｄ（２α）＞141Ｃｅ（１α）
このような予測の下、実験を行い、ＳＩＭＳによって質量数が１４９であることが判明した（非特許文献１参照）。生成量が微量なため、ＸＰＳでは検出できなかったが、質量数１４９の核種で安定なものは149Ｓｍのみなので、実際に149Ｓｍが生成された可能性が高いと考えられる。
【００４６】
以上説明した実施例１〜５の凝集系核反応、あるいは実施例１〜５以外の凝集系核反応は、以下に示す凝集系核反応の予測装置を構成し、これにより予測することもできる。
この予測装置は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random
Access Memory）等から構成された処理部を備えている。ＲＯＭには、図７等に示した核図表に関するデータと、この核図表に基づいて核種変換後の物質を選定するプログラムとが格納されている。入力として核種変換を施す物質が与えられれば、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出してプログラムを実行することにより、核図表に基づいて予測される核種変換後の物質を演算し、外部出力装置に出力する。
実行されるプログラムは、核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を核種変換後の物質と予測する工程を含み、さらに、これら核種変換後の物質のうち存在確率の高い物質を選定する工程をも含んでいる。
【００４７】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
核種変換を施す物質の原子番号を２ｎ（ｎは自然数）加えるとともに、質量数を２ｎ加えた物質を核種変換後の物質と予測することにより、検出すべき核種変換後の物質を定めることができ、たとえ微量であっても核種変換後の物質の同定が容易となる。
また、予測した核種変換後の物質が、放射性物質等の不安定元素である場合には、この物質が核種変換後の物質として安定的に存在する確率は低いので、この予測した物質は核種変換後の物質と予測しないこととした。そして、原子番号を２ｍ（ｍはｎと異なる自然数）加えるとともに、質量数を２ｍ加えた物質を核種変換後の物質と予測することとした。これにより、核種変換後の物質を精度良く予測することができる。
また、予測した核種変換後の物質が、他の物質によって検出が阻害されるか否かを判断し、適切な検出方法によって核種変換後の物質を検出することとした。これにより、核種変換後の物質を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る核種変換方法の原理を説明する概略図である。
【図２】図１の核種変換方法にて使用される構造体を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る核種変換装置の構成図である。
【図４】図３に示す核種変換装置で使用する多層構造体を示す断面図である。
【図５】（ａ）は混合層の断面構成図であり、（ｂ）は混合層を含む構造体の断面図である。
【図６】構造体に核種変換を施す物質を添加する装置の概略構成図である。
【図７】133Ｃｓ→141Ｐｒの核反応を予測する際に用いられる核図表である。
【図８】同位体の存在率の区分けを示した図である。
【図９】検出方法としてＩＣＰ−Ｍａｓｓを用いた場合に、考慮すべき物質を示した図である。
【図１０】88Ｓｒ→96Ｍｏの核反応を予測する際に用いられる核図表である。
【図１１】12Ｃ→24Ｍｇ→28Ｓｉ→32Ｓ及び23Ｎａ→27Ａｌの核反応を予測する際に用いられる核図表である。
【図１２】核種変換を施す物質として天然Ｂａを用いた場合の核反応を予測する際に用いられる核図表である。
【図１３】核種変換を施す物質として137Ｂａを用いた場合の核反応を予測する際に用いられる核図表である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  凝集系構造体
３０  核種変換装置
【図１】
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【図２】
2007322202.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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