ＪＡＥＡ

技術シーズ集日本原子力研究開発機構

表紙写真は、イオン照射研究施設TIARAを利用したカーネーションの品種改良の例です技術シーズ集の発刊にあたり

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（以下「当機構」）は、「原子力科学技術を通じて、人類社会の福祉と繁栄に貢献する」ことを使命とし、原子力に関する我が国唯一の総合的研究開発機関としての活動を行っております。
その研究開発活動の結果、さまざまな産業上応用可能な技術が開発され、当機構は出願中を含む特許を約１０００件保有しております。原子力
科学技術は、多種多様な要素技術の集積でありますため、当機構で開発した技術の中には原子力分野以外にも、広く応用可能な技術があると思われます。
今般、これら技術について産業界をはじめとする外部の方々にご活用いただきたいと考え、技術シーズ集を作成いたしました。この技術シーズ集は、当機構が保有する技術（一部）について図表を用いてわかりやすく解説したものです。今回紹介していない技術もございますので、順次シーズ
集は追加・改訂する予定です。
企業、大学並びに研究機関の関係者の皆様におかれましては、本シーズ集を通じて当機構の技術をご理解いただき、共同研究、技術移転等の活用についてご検討いただけましたら幸いに存じます。
また、当機構では、特許以外に当機構の職員等が発表した学術論文等の研究成果、国内外の原子力技術資料等を保有し、公開しております。ご興味をお持ちの方は当機構研究連携成果展開部までご連絡をくださいます
ようお願い申し上げます。
この技術シーズ集を端緒といたしまして当機構の技術が皆様方に少しでもお役に立つことができましたら我々のこの上ない喜びでございます。

平成27年8月
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究連携成果展開部
部長 圖師 修一

技術シーズ集の手引き
原子力機構は、共同研究、受託研究、技術移転、施設利用などにより、豊かな未来社会の実現に貢献したいと考えています。
本技術シーズ集に収録されている技術の詳細につきましては末尾の連絡先（研究連携成果展開部）までお問い合わせください。
１ また、原子力機構では以下のような技術協力プログラムを用意しています。
産学連携の全体についてはhttp://tenkai.jaea.go.jp/をご参照ください。
（１）共同研究 http://tenkai.jaea.go.jp/collaboration.html
原子力機構と企業、大学、公設試等と共同して研究開発を行い、その成果を活用することができます。 この共同研究では、原子力機構の持つ大型研究装置を利用できます。
（２）受託研究 http://tenkai.jaea.go.jp/collaboration.html
企業、大学等からの委託により研究開発や調査を行います。
（３）委託研究 http://tenkai.jaea.go.jp/collaboration.html
原子力機構は特定の課題について研究の委託を行います。
（４）施設利用 http://tenkai.jaea.go.jp/facilities.html
加速器など原子力機構が保有する17の大型施設を企業が単独で利用できる『施設供用制度』を設けています。成果公開、有償が原則ですが、ご要望により成果非公開の選択もできます。
（５）技術移転 http://sangaku.jaea.go.jp/literary.html
原子力機構が所有する研究成果の技術移転を積極的に進めています。
特許や実用新案等の実施を認め、必要に応じて、技術者による指導を行います。
（６）成果展開事業 http://sangaku.jaea.go.jp/1-4_tenkai/tenkai.html
原子力機構の保有技術の実用化を目的とした技術開発の資金支援および研究協力を行う制度があります。 テーマは公募で決定します。

２ 技術情報（１）特許
http://sangaku.jaea.go.jp/cgi-bin/search.cgi（２）報告書、学術論文
http://jolissrch-inter.tokai-sc.jaea.go.jp/search/servlet/interSearch?
などをご参照ください。

〒319-1195茨城県那珂郡東海村白方２－４
日本原子力研究開発機構 研究連携成果展開部
Tel:029-284-3420 Fax：029-284-3679
E-mail: seika.riyou@jaea.go.jp

日本原子力研究開発機構技術シーズ集目次
1 ライフサイエンス
1-1 加速器中性子による99Mo等医療用放射性同位体の製造装置
1-2 溶液状の原料を照射して効率良く医療用放射性同位元素(RI)を製造する方法
1-3 放射化法による99Mo/99mTc製造プロセス
1-4 放射性同位元素(RI)溶液を利用したがん治療装置
1-5 植物成長促進剤
1-6 大気マイクロPIXEによる生体試料中の微量元素分析

2 環境関連技術
2-1 キャピラリー電気泳動法を用いる高純度試料精製法
2-2 ウランに対する高感度迅速分析法
2-3 シリカ／ポリマー複合型イミノ二酢酸系キレート吸着材
2-4 フェロシアン化物に吸着した放射性セシウムの安定化処理方法
2-5 水溶液添加による水中からの放射性セシウムの除染
2-6 溶液中のルテニウムを揮発分離するための電解セル装置
2-7 塩素化エチレン類の脱塩素方法及び脱塩素装置
2-8 黒雲母を用いた希土類元素の濃縮方法
2-9 イオン液体を用いた廃棄物の除染、ウランの回収法
2-10 イオン伝導体による海水からの革新的リチウム資源回収法
2-11 希土類等金属抽出剤（DOODA)
2-12 新規な金属イオン抽出剤（MIDOA)
2-13 新規な金属イオン抽出剤（NTA)
2-14 希土類金属および鉛イオンの分離回収用抽出剤
2-15 エマルションフロー法による レアメタル等の回収
2-16 逆ミセルを利用して、希薄な金属廃水からナノ粒子を製造する方法
2-17 ポリイオン等を利用した土壌中セシウムの移行抑制と道路除染の新手法
2-18 三価ランタノイドと三価アクチノイドの分離方法
2-19 電解凝集法による除染廃液等からの放射性物質の除去
2-20 バイオディーゼル燃料製造用グラフト触媒

3 ナノ・材料技術
3-1 放射線加工ゲルを用いた吹付和紙
3-2 ハイドロゲル塗工和紙及び消臭和紙
3-3 短時間で大量にプラスチックレンズ等の光学部材を着色
3-4 軽くて錆びないチタン製刃物の製造方法
3-5 超短パルスレーザー光を用いたステンレス鋼表面の応力腐食割れ防止方法
3-6 マイクロ波吸収・発熱効果を利用した金属酸化物粉末の製造方法
3-7 高温環境での機械強度に優れた酸化物分散強化型(ODS)鋼
3-8 耐食性と高温強度に優れた酸化物分散強化型(ODS)高Cr鋼
3-9 高温強度に優れる酸化物分散強化型(ODS)鋼をパイプ状に精密加工する技術
3-10 室温で効率的な水素酸化を実現する疎水性貴金属触媒
3-11 金属粒子製造方法
3-12 耐粒界腐食性に優れた超高純度ステンレス鋼
3-13 シリサイド析出強化型の高耐久性Ni基耐熱合金
3-14 白色発光材料，溶媒センサー
3-15 水素吸蔵材の製造方法、水素吸蔵材表面改質
3-16 単一粒子ナノ加工技術によるナノワイヤーの作製方法
3-17 機能性多糖類誘導体ゲル
3-18 市販のプラスチック膜から作製した高性能な燃料電池用電解質膜
3-19 接ぎ木の技術で狙った金属、臭いを捉まえる
3-20 耐熱性架橋ポリ乳酸製熱収縮材＆弾性材料
3-21 生分解性を制御した吸水性ゲル材料
3-22 イオンビームによるテフロンの微細加工

4 機械・装置
4-1 漏電遮断器のテストボタン誤操作防止カバーおよびそれを用いた漏電遮断器
4-2 グローブ交換治具
4-3 回転式粉体圧縮成型機
4-4 マグネチックスターラ及びそれに用いる撹拌容器
4-5 高周波を用いたビニールシート溶着装置における電極部の冷却機構
4-6 水質測定システム及び差圧調整弁
4-7 磁気軸受シャフトシステム
4-8 廃熱を有効に利用する多段フラッシュ型海水淡水化システム
4-9 水素爆発防止装置
4-10 環境計測用小型高出力フェムト秒レーザー装置
4-11 チャープパルス増幅を利用した光発振器内での強光電磁場発生器
4-12 レーザー装置及びレーザー光増幅方法
4-13 イオン加速方法及び装置
4-14 小型イオンマイクロビーム装置
4-15 高強度レーザーのコントラスト制御法
4-16 重量構造物を鉛直方向に免震支持する空気ばね
4-17 ネジ込蓋付ガス放出孔式廃棄物収納容器

5 情報・計測
5-1 気密容器内の物理量の測定方法
5-2 無線タグ（RFID）を用いた廃棄物の一元管理システム
5-3 熱中症発症リスクを警告及び監視する装置
5-4 放射線検出器用圧力容器システム
5-5 減速型中性子スペクトル測定器の減速材構造
5-6 モニタカメラ映像による液状物質の液位測定・監視
5-7 地磁気地電流データの自動ノイズ除去法
5-8 孔内起振源を用いた簡易弾性波トモグラフィ試験
5-9 廃棄物の微量なウラン量を測る技術
5-10 リモートパーティクルカウンター5-11 気泡を識別できる異物微粒子検出法
5-12 周囲の汚染に影響を受けない放射性セシウム検出器
5-13 瞬時・高密度伝熱面温度・熱流束同時計測技術
5-14 家庭用放射線メータ
5-15 自己出力型中性子検出器
5-16 プロトン導電性セラミックスを用いた水素濃度計
5-17 自己出力型の小型ガンマ線検出器
5-18 ガンマ線による核物質の非破壊検知・分析
5-19 エネルギー分布を得る放射線検出器
5-20 ひずみ制御による超高サイクル疲労試験技術5-21 高速炉の破損燃料を検知するレーザー共鳴イオン化質量分析装置の開発
5-22 高温環境観察用の光ファイバスコープの熱膨張影響の緩和
5-23 プラント作業に利用する拡張現実空間を構築・利用するためのツール
5-24 拡張現実感技術を利用した施設設備解体作業の管理・支援システム

加速器中性子による99Mo等
医療用放射性同位体の製造装置

ライフサイエンスNo.

1-1

安心・信頼の早期の高精度診断と非侵襲治療に重用される短い半減期の多様な放射性同位体を、中小型加速器で得られる中性子を用い安定に生成する新方式です。

技術の特徴

加速器中性子を100Mo試料に照射して99Moを生成する(下図参照)

99Moから熱分離装置により医療用 99mTcが高効率で迅速に分離される (右図参照)• 1台の装置で相当量の99Moが生成可能• 不要な放射性同位体を殆ど生成しない• 多様な医療用の放射性同位体が生成可能。(例:世界が30年余製造法を開発中のがん治療用67Cuにつき高品質のものを多量に生成）• 小型で操作も簡単であり世界展開が期待される装置• ウランを用いないため核不拡散に貢献する
従来技術との比較
１ 小型で安定に稼働する。
２ 高濃縮ウランを使用せず放射性廃棄物が少ない。
３ 多様な放射性同位体を生成できる。

研究のステージ
基礎研究開発（最終段階）

利用分野
１ 医学
２ 薬学
３ バイオサイエンス

知財関連情報特許第5522563号、特許第5673916号
特許第5522565号、特許第5522567号
seika.riyou@jaea.go.jp

溶液状の原料を照射して効率良く医療用
放射性同位元素(RI)を製造する方法

ライフサイエンスNo.

1-2

原子炉や加速器で溶液状の原料を照射することで安価・効率的にRIを製造する装置です。

技術の特徴
これまでは主に固体状の原料を照射してRIを製造していましたが、溶液状にすることによって多くの利点が生まれます。

溶液状
原料

モリブデン水溶液を照射し、活性炭などで分離・抽出し、医療用診断薬の原

P ポンプ料などが作れます。この場合、1年使
い続けても原料の損耗が少ないため、

RI分離
輸送
容器

溶液を取り替える必要がなく、この間、
放射性廃棄物もほとんど出ません。

照射装置（原子炉、加速器）＜RIの取り出しが簡単＞
配管を通してRIを取り出すため、装置が単純で特殊な装置や機構は必要ありません。
＜原料を効率的に利用できる＞
核変換で生成するRIは極微量ですので原料はほとんど損耗しませんが、固体原料では1回使って捨ててしまいます。溶液では長期にわたって使えるので効率的に原料を利用できます。
＜廃棄物が少ない＞
固体原料では照射のための容器や固体原料自体が廃棄物になりますが、溶液を使
うとほとんど廃棄物が出なくなります。

従来技術との比較

利用分野

１ RIの取り出しが簡単
２ 原料を効率的に利用できる
３ 廃棄物が少ない

１ 医療用などのRI製造
２ 溶液状RIを利用した治療研究のステージ

知財関連情報基礎研究段階（アイディアの段階）

特許第4618732号（共願：化研）
seika.riyou@jaea.go.jp

ライフサイエンス

放射化法による99Mo/99mTc製造プロセス

No.

1-3

99Moの娘核種である99mTcは、核医学検査薬として利用(全体の約60%)されています。このため、ウラン(235U)を用いない放射化法による99Mo/99mTc製造プロセスを構築し、ライフイノベーション分野に貢献していきます。

技術の特徴
放射化法の課題であった「低い99Mo放射能」を解決した下記の要素技術等を確立し、総合技術として99Mo/99mTc製造システムを構築。
技術①：高密度MoO3ペレットの製造技術
技術②：高純度かつ高濃度の99mTc溶液の抽出技術
技術③：高いMo吸着量を有するMo吸着剤の製造技術及びMoリサイクル技術
原料準備・加工

照射・溶解
内筒(MoO3ペレット装荷)

98Mo濃縮MoO

3粉末

照射用ペレット（98%濃縮）
Mo溶液

供給

Mo回収

Mo吸着剤回収病院（診断）

モリブデン酸ナトリウム溶液

分離・抽出・濃縮

再利用

溶媒側
99mTc

分離

輸送
(ジェネレータ出荷)

99 Mo吸着水相側: 99mTc

輸送(99mTc製剤出荷): Mo

99mTc抽出高濃度99mTc溶液：原子力機構所有技術

従来技術との比較

利用分野

１ 高純度・高濃度の99Mo/99mTc製造
２ プルトニウム等の核分裂性物質が発生しない(核不拡散の課題解決)
３ 放射性廃棄物の低減・減容
４ 資源の有効利用
５ 安価な製造・処理コスト

研究のステージ
試作検討段階（実証試験）

総合技術
１ 核医学検査薬の安定供給
個別技術
１ 素材の製造技術
２ 化学プラント(分離・精製)
３ 資源リサイクル

知財関連情報

カッコ内は共願人

技術①：特許第5569834号（化研）、特開2013-127446号（エコデザイン）
技術②：特許第5598900号、特開2013-035714号（千代田テクノル）
技術③：特許第5590527号、特開2013-210309号（太陽鉱工、アート科学）

seika.riyou@jaea.go.jp

放射性同位元素(RI)溶液を利用した
がん治療装置ライフサイエンス

No.

1-4

加速器や原子炉で作ったRI溶液を球面状に配置することで、がんを狙い撃ちできる装置です。
小型加速器が開発される昨今では、粒子線治療などより安価で効果的です。

技術の特徴

体に当たっても害のない太陽光でも集めれば火をつけることができます。

ガンマ線などは集めることができませんが、RI（例えばマンガン５６）を球面状にたくさん並べれば、太陽光の様にがんを数秒で焼く事ができます。位置精度が高いので、正常組織を傷つけません。再発しても再発のたびに何度でも焼けば良いのです（粒子線治療は1回しかできません）。
MRI、X線CT等で位置確認
RIは原子一つ一つが言わば加速器です。5万個の小型加速器を作って組み立てて小型化するのは不可能ですが、5万個のRIを置くだけなら簡単です。
寿命の短いRI溶液を原子炉や加速器で作りながら治療しますので、RIの寿命が尽きてなくなる心配もありません。

原子炉・
加速器

シャッターで照射時間をコントロール

従来技術との比較
１ 短時間で高精度の治療
２ 寿命によるRI交換不要
３ 単純な構造研究のステージ
基礎研究段階（アイディア段階）

加速器や原子炉で作った溶液状のRIを配管に流すだけ

利用分野
１ がん治療及び一部の外科手術
２ 放射線加工３ 滅菌処理知財関連情報特許第5403605号
特許第5441096号
seika.riyou@jaea.go.jp

ライフサイエンス

植物成長促進剤

No.

1-5

アルギン酸ソーダやキトサンのような海洋多糖類を低分子量化することにより、植物の成長促進や抗菌・抗カビ効果といった生物活性を発揮します。

技術の特徴

アルギン酸ソーダ
抽出・
精製

放射線照射
キトサン
灰分除去
・精製

分

CH2OH
O

植物成長促進に
免疫力強化に

低分子量化

O

OH

解

NH2
n

・根の張りが良くなり、植物の活力を高める
・病害への抵抗性の
向上
成長促進に

健全生育に

従来技術との比較
従来の分解方法と異なり、煩雑な後処理を必要しないでオリゴ糖を生産できる研究のステージ
試作検討段階（アジア諸国でフィールド試験（イネ・唐辛子））

利用分野
１ 農業・園芸分野の活力剤
２ 園芸・農業、環境分野の抗菌剤

知財関連情報特許第3617912号
特開2015-048436号（共願：
福井県立大、スギノマシン)
seika.riyou@jaea.go.jp

大気マイクロPIXEによる生体試料
中の微量元素分析

ライフサイエンス

No.

1-6

イオンマイクロビームの照射で発生するX線のエネルギーを測定して、培養細胞や組織切片の中に極微量に含まれる元素を分析する手法です。

技術の特徴
粒子励起X線放出（Particle Induced X-ray Emission）を略してPIXE
1. イオンビームが原子に衝突

2. 原子が怒る（励起）3. 元素固有のエネルギーのX線を放出し
元に戻る
X線

試料
100分の
1mm

イオンマイクロビームによるマイクロPIXE分析～

2. 高電圧でビームを曲げる

10分の
1mm

1. 磁気の力でビームを絞る
X線
スキャナー

検出器

3. X線のエネルギー測定
磁気レンズ

分析例 アスベスト（石綿）肺組織

ウシの血管の細胞100分の6mm

100分の5mm
緑: ケイ素青: マグネシウム
赤: リン（肺組織）

顕微鏡画像
臭素

リン

100分の6mm

従来技術との比較

利用分野

１ 大気中で分析できる
２ 約10倍の高感度
３ 1000分の1mmの解像度

１ 疾病機序解明、創薬、診断
２ 土壌・水質調査
３ 機能性材料開発

研究のステージ

知財関連情報実用化段階（活用され始めた段階）

K. Ishii, et al., Nucl. Instr. and Meth. in
Phys. Res. B 181 (2001) 448.
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-1

キャピラリー電気泳動法を用いる
高純度試料精製法“キャピラリー電気泳動法”とは、導電性の液体を満たしたキャピラリー（毛髪程度の内径のガラス管）の中で、物質の移動速度の差を利用して分離を行う方法で、極少量の試料に対して、高い分離性能が得られる方法です。本技術では試料溶液の注入・泳動方法を新しく開発しました。

技術の特徴
本技術では、試料注入量の増量と分離性能の向上を両立させる手法を開発し、従来技術では分離できない不純物の除去に成功しました。環境・生体試料などの貴重な試料に対して有効です。
＜概略＞

キャピラリー内部の様子
移動方向

キャピラリー（内径50 μm）
数nL~数μL
注入
試料溶液

精製前

＋極 電源 －極数十 kV

試料溶液を濃縮液ではさむ-+
目的物と不純物を一緒に濃縮→

電極
泳動液槽
＋極

←濃縮部分を陽極側へ戻す
繰り返し

－極

極少量の試料を毛細管内で分離精製する＜適用例＞

試料溶液を追加注入後，濃縮→精製前 純度：82%

不純物を除去不純物

発光強度

繰り返して濃縮

50

50

5

-

100

100

0

精製後 純度：99%+

6 7 8 9 10
泳動時間/分05１ 試料の高純度化（99%）が可能
２ 短時間（10分程度）で精製可能
３ 極少量の試料量（1μL）でも精製可能
４ 有機溶剤を使用せず環境負荷が低い

試作検討段階-+精製後

6 7 8 9 10
泳動時間/分

従来技術との比較研究のステージ

分離液と交換し，泳動により分離

目的物と不純物を分離

目的物

不純物

濃縮液

利用分野
１ 環境分野での貴重な試料の精製
２ 医学分野での生体試料の精製
３ 研究機関等での試薬精製

知財関連情報特開2014-048252（共願：埼玉大学）
seika.riyou@jaea.go.jp

分離液

環境関連
No. 2-2

ウランに対する高感度迅速分析法

本技術では、環境試料や放射性廃棄物試料中のウランを分析するための新しい試薬を開発しました。“キャピラリー電気泳動法”という毛細管を用いる分析法に使用することにより、従来技術と比較して簡易かつ、(1)安全、(2)分析時間の短縮が見込まれます。

技術の特徴
本技術では、従来の試薬と比較して、蛍光部位を導入することによって10万倍以上の高感度検出が可能となり、ウランと選択的に結合する構造を見出したことにより、共存物質の影響を受けにくい分析が可能になりました。
従来の試薬開発したウラン分析用試薬①蛍光部位導入による高感度検出①低感度②ウランに対する
選択性無し

UO22+
Cs＋

UO22+

②ウランと選択的に結合する構造（共存物質の影響を受けにくい）

H
N

O

N
H

S
-

COO

O

O

Emissive moiety
高感度検出のための
発光部位

ウラン用分析試薬

(2) 分析時間短縮
分析廃液

試料

共存妨害物質

発光強度

2010 mL → 0.05 mL

1 L → 0.01 L

分析時に扱う廃液量を1/100以下に削減

従来技術との比較
１ 蛍光による高感度２ ウランに対する高選択性

研究のステージ
試作検討段階ウラン
0.3 μg/L

10
0
20

25
泳動時間/分30

利用分野
１ 環境試料のウランの分析
２ 原子力分野でのウランの分析

知財関連情報特開2013-170141（共願：埼玉大学）
seika.riyou@jaea.go.jp

CO32-

Secondary

Chelating moiety
ウランとの結合部位

-

O

Sr2+

(1) 安全（高感度）O
O N || O
UN
CO32- ||
O O

O

H
N

シリカ／ポリマー複合型イミノ二酢酸系
キレート吸着材

環境関連
No. 2-3

多量のナトリウムと微量の金属元素を含む溶液から、微量の金属元素の分析を阻害しているナトリウムのみを取り除く新しい手法です。従来のキレートディスク方式に比べ、カラム方式を用いることで迅速な処理が可能となるとともに、簡便な装置を用いることができます。

技術の特徴
 微量の金属元素のみを選択的に吸着するシリカ／ポリマー複合型イミノ二酢酸系キレート吸着材（SiO2 iminodiacetic
acid resin：SIDAR）を用います。
 多量のナトリウムと微量の金属元素を含む溶液をSIDARへ通液すると、ナトリ
ウムのみが通過し、微量の金属元素は吸着されます。
 その後、ここへ硝酸（３M）を通液すると、吸着された微量金属元素が脱着され、微量金属元素のみ含む溶液が得られます。また、吸着剤も再生されます。

10μm

SIDARの外観

カラムの外観図１ 微量金属元素の分離装置

微量金属元素のみ含む溶液（吸着剤再生）ナトリウムのみ
吸着剤を通過図２ 微量金属元素の分離挙動

従来技術との比較
１ 金属元素の吸着速度が速く、迅速な処理が可能２ 一般産業で用いられるカラム等を利用可能であり、コストを削減

研究のステージ
試作検討段階（ラボスケール実証試験）

利用分野
１ 海水中の微量金属元素の分析
２ 低レベル放射性廃液の分析
３ 海水中の有用金属元素の回収

知財関連情報特開2014-25779（共願：芝浦工大、東工大）
seika.riyou@jaea.go.jp

フェロシアン化物に吸着した
放射性セシウムの安定化処理方法

環境関連
No. 2-4

難溶性フェロシアン化物は、福島第一原発事故で発生した放射性セシウムの吸着材として利用されています。しかし、保管条件によっては有害なシアン化合物が発生する可能性があります。シアン化合物を安易に分解して無害化すると、放射性セシウムの遊離が懸念されます。本件はジオポリマーを用いて、シアン化合物の分解と同時にセシウムを固定化できる新しい処理方法です。

技術の特徴
ジオポリマー*1材と混ぜ合わせて難溶性フェロシアン化物をペレット状などに固めた後(下左写真)、難溶性フェロシアン化物の分解温度(300～400℃)以上で焼成します。
ジオポリマーは耐熱性があり、焼成によるひび割れや脆化が生じません(下右写真)。
ジオポリマーはセメントと同様に、固化したい対象物を目的に合わせた大きさや形に整えることができます。
焼成前試料

焼成後試料

500˚C

① 有害なシアン成分が分解できることを確認しました。
② 水と接触してもセシウムはほとんど溶出しません。（右図）(セメントで固めて焼成したものは、水との接触でほとんどのセシウムが溶出しました。)

100%
セシウムの溶出率

焼成処理により、

80%
60%
40%
20%

5.0%

0%

2.2%

ジオポリマーセメント
GP/0.6
GP/0.9OPC*1ジオポリマー
固化物
固化物
非晶質アルミノシリケート系の無機固型化材料。
石炭灰や粘土鉱物などのアルミノシリケート材とアルカリの混合・養生により硬化する。

従来技術との比較
１ 難溶性フェロシアン化物の分解に伴って遊離したセシウムを固定化し、溶出を低減
２ 耐熱性を有し、加熱による脆化が生じない研究のステージ
基礎研究段階利用分野
１ 難溶性フェロシアン化物の安定化処理
２ 有機系吸着材の安定化処理

知財関連情報特願2014-011466
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-5

水溶液添加による水中からの放射性セシウムの除染

放射性セシウムに汚染された水の除染を能率よく行う技術です。フェロシアン化カリウム溶液を加えると、水中の遷移金属とフェロシアン化カリウムが反応し、フェロシアン化物の沈殿が生成します。このフェロシアン化物沈殿がセシウムを吸着し、水中のセシウムを除染できます。

技術の特徴
フェロシアン化カリウム水溶液■フェロシアン化カリウム
食品添加物としても使用されています。鉄イオンとの反応によりできた沈殿物がセシウム除染にしばしば使われるプルシアンブルーです。

添加30分混合後セシウム汚染水
微量の金属（マンガン、鉄、
コバルト、ニッケル、亜鉛）を含んだ水にフェロシアン化カリウム水溶液を添加します。
必要量
フェロシアン化カリウム

沈殿物の回収フェロシアン化物沈殿が水中の放射性セシ
ウムを吸着します。

例)
ポリマーによる回収

0.063 μg

2×10-9μmol/L
Cs-137に100 Bq/kgで汚染された水 1万 Lを除染するために必要な量
金属（鉄など）従来技術との比較
１ 一般的な試薬を使用するため、薬品のコストが安い
２ 水中の金属を利用するため、廃棄物量が少ない。
３ 60Coなど遷移金属核種も除染できる。

研究のステージ
試作検討段階利用分野
１ 排水の放射性セシウム除染処理

知財関連情報特開2014-048164
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-6溶液中のルテニウムを揮発分離するための電解セル装置

溶液中に溶けているルテニウム（Ru：白金属元素の一つ）を効率的に揮発分離できる電解セル装置を開発しました。

技術の特徴
従来の方法では、四酸化物（RuO4）すべてが揮発するわけではなく、一部は電解液に溶解し、その一部は未反応のRuと反応して二酸化物（RuO2）として沈殿するため、その処理には時間を要していました。
本技術の電解セル装置を用いることにより、溶液内において還元反応によって二酸化物が微粒子として沈殿することを防止でき、 これまで以上に迅速にRuを揮発分離することが
できます。
電極

RuO4(気体)
RuO4(溶解)120

RuO4(溶解)円筒の作用極を
容器内の最も外側に配置し対極を、
ガラスフリットを介して作用極に近接するように配置す
る電解セル

Φ120

RuNO(lll)
RuO2(沈殿)
電極の表面電位1.5V～

本技術では、自然電位を約１V程度に維持できる構造となっており、沈殿を防ぐことができる

使用済燃料からの再処理工程溶液

揮発分離の原理

従来技術との比較
１ 従来10％以上のRuが粒子になっていたが、本技術ではほとんどのRuを揮発できる。
２ 従来法の10倍以上の速度で電解できる。

研究のステージ
試作検討段階

実用規模の電解セル

利用分野
１ 白金族元素（Ru)の回収（リサイクル）
２ 高放射性廃液ガラス固化処理運転の安定化

知財関連情報特許第5754705号
seika.riyou@jaea.go.jp

塩素化エチレン類の脱塩素方法及び
脱塩素装置

環境関連
No. 2-7

有害で難分解性の塩素化エチレン（テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン等）を水に溶解させて電気分解を行います。溶解した塩素化エチレンが特殊電極と接触することによって、無害なエチレンに分解する技術です。電気分解であるため、通電を止めれば反応も停止するため安全です。

技術の特徴
+

pH調整剤
水酸化ナトリウム（NaOH）-

陽イオン交換膜

O2

エチレン

H2

分解

H2O
Cl O2

H

Cl -

+

エチレン

C2H4

HCl

HCl

H+

Cｌ

Cl NaCl

Cｌ

+4Cl-

C=C
H

H
エチレン

図-1の処理原理では、テトラクロロエ
チレンの塩素を電極表面で発生した水素と置換（電解還元処理）すること
により無害なエチレンへ処理できます。

H2

Cl テトラクロロエチレン+4e- +4H+

H

テトラクロロエチレン

H2O

OH -

NaCl

H

Cｌ
C=C

C2Cl2
陰極（
モネル合金）

陽極（ DSE
電極）

Cl -

Cｌ

テトラクロロエチレン

DSE電極

電解液
水酸化ナトリウム溶液

図-1 処理原理

-

P

+

硫酸
ナトリウム

陽イオン交換膜（隔膜）
熱交換器

P

LI
M

D
S
E

電極

モネル電極

HCl水槽

隔膜電解処理槽P
排水

図-2は、処理システムの概略系統になります。処理規模に応じてシステム
構成を見直すことも可能です。

P

P
中和槽
図-2 処理システム概略

従来技術との比較
１ 分解処理操作が簡単
２ 環境排出基準まで分解可能
３ 二次廃棄物の発生が少ない
４ 安全性が高い

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 環境廃液中の塩素化エチレンの分解
２ 放射線管理区域内の塩素化エチレン廃液の処理

知財関連情報特開2013-039270（共願：荏原工業洗浄）seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-8

黒雲母を用いた希土類元素の濃縮方法

希土類元素（レアアース）は工業製品の性能向上に不可欠な元素群ですが，分離精製が難しい
ために生産性の向上が望まれています。今回の方法はレアアースを希薄な溶液から，天然鉱物を利用して濃縮する新しい技術です。

技術の特徴
天然鉱物である黒雲母を利用して，レアアースの希薄溶液から実用的なpH範囲で濃縮・回収できることが特徴です。

K

K

K

K

Eu

K

Eu

Eu
H2O

BSE

100μm

黒雲母におけるレアアース（ユーロピウム：Eu）濃縮の概念図
黒雲母中の微細な亀裂中に存在しているカリウム（K）がEuによって置換されることにより黒雲母中にEuが濃縮される

黒雲母の電子顕微鏡写真

Eu

100μm

黒雲母中のレアアース（ユーロピウ
ム：Eu）の濃度分布（濃縮後）

様々なpH条件におけるEuの収着率
溶液のpHが4以上の場合，溶液中のほぼ100%のレアアース（ユーロピウム：Eu）が黒雲母に濃縮される

従来技術との比較
１ 天然鉱物を利用した初のレアアース濃縮方法
２ 特殊な薬剤が不要で環境負荷が少ない
３ レアアース産出国以外の国でも利用可能

利用分野
１ レアアースの回収・リサイクル
２ 資源・素材分野
３ 環境保全分野

研究のステージ

知財関連情報試作検討段階（Eu、Gd）

特開2013-204104
seika.riyou@jaea.go.jp

イオン液体を用いた廃棄物の除染、ウランの回収法

環境関連
No. 2-9イオン液体は、イオンのみで構成される塩で、低融点,不揮発性,高導電性といった性質を持つ
溶媒で、本手法は、これを処理媒体として使用し、より安全かつ環境負荷の少ない方法で放射性廃棄物を除染し、ウランを回収する技術です。

技術の特徴

環境負荷の少ない環境調和型溶媒（グリーンソルベント）として知られているイオン液体
を処理媒体として使用し、ウランにより汚染した金属類をクリアランスレベル（放射性廃棄物として扱う必要のないものを判断するレベル）までウランを除去するとともにイオン液体に溶け出したウランを固体として回収する方法です。

陰極

陽極

イオン液体
UO2

ウランが溶解したイオン液体

UO22+
溶解した
ウラン

汚染した金属類
陰極に析出したウラン

従来技術との比較
１ 腐食性,揮発性がなく、安全性が高い
２ 繰り返し使用が可能で、環境負荷が少ない

研究のステージ
基礎研究段階利用分野
１ 廃棄物の除染
２ 核燃料再処理

知財関連情報特許第4753141号
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-10イオン伝導体による海水からの革新的リチウム資源回収法

セラミックスイオン伝導体をリチウム分離膜として用い、ほぼ無尽蔵のリチウムが含まれる海水から、リチウムを選択的に分離回収する技術を確立しました。特に、リチウム分離過程では電気も発生するため、ゼロ・エミッションな資源回収も見通せる、世界初のリチウム回収技術です。

技術の特徴

海水 ゼロ・エミッションの可能性を有するリチウム回収技術
リチウムは
無尽蔵

電池等の
原料精製

リチウム 炭酸ナトリウム
回収液
水溶液
混合

都市鉱山 も可能

電池の原料

リチウム
分離回収

(炭酸リチウム)

電気が イオン伝導体をリチウム分離膜とし、海水からリチウム回収
発生
e-

e-

イオン伝導体電子

電子（NASICON型Liセラミックス等）

リチウムだけが
膜を透過

電極 ＋

Na

約７％のリチウム
回収に成功

Mg

Na

Li

Li
Na

Li

電気発生リチウム回収－ 電極(海水から、3日間)LiK

希塩酸 海水 or 使用済Li電池溶液

従来技術との比較
１ リチウムのみ選択的分離回収（他元素は、伝導体を透過しない）
２ 外部エネルギー不要（リチウム濃淡電池により電気発生）
３ 短期間の資源回収（従来の塩湖からの回収は１年間）

研究のステージ
試作検討段階（企業との共同研究）

利用分野
１ 海水レアメタル回収（マグネシウム回収等へ波及効果）
２ リチウムイオン電池リサイクル（より安価なリサイクル技術へ発展）

知財関連情報特願2013-165034
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-11

希土類等金属抽出剤（DOODA)

新規な有機化合物、ジオキサオクタンジアミド（DOODA）はアクチノイド元素やランタノイド元素と結合して、有機相に高い回収率で分離することができます。

技術の特徴

DOODAは簡単な合成法で合成できます。
H2C
H2C

O

CH2
C

O

C
HO

O

CH2

H2C

CH2

OH

+

2HN(C8H17)2

C8H17

O

O

O

H2C

CH2
C

O

C

C8H17
N
C8H17

O

N
C8H17

DOODA化合物

DOODAは高濃度の硝酸水溶液中にあるアクチノイド、ランタノイド元素を効率よく分離できることが分かりました。下に硝酸濃度と元素の分配比との関係を示しています。分配比が100を超えると、一度の抽出試験でほぼ１００％回収できることを示しています
一度で100%程度の回収率が期待できる

ランタノイド分配比/ D

アクチノイド分配比/ D

102

(a)

硝酸濃度/ M

従来技術との比較
１ あらゆる有機溶媒に溶解可能高い硝酸濃度で効果はより大きい
２ 有機合成が簡単で、人件費などのコストが低い研究のステージ
実用化段階

101

Aqueous
Aqueousphase:
phase:HNO
HNO
3Organic3 phase:
Organic
phase /
0.1M
DOODA-C
8
0.1M DOODA/
n-dodecane
n-dodecane 25oC
Temperature:

100

10-1

10-2
-1
10

(a)
0

10

Sc
Y
La
Nd
Eu
Bi
1

10

硝酸濃度/ M

利用分野
１ レアメタルの回収、再利用
２ 放射能の除染技術

知財関連情報特許第5354586号

seika.riyou@jaea.go.jp

新規な金属イオン抽出剤（MIDOA)

環境関連
No. 2-12

新規有機化合物、メチルイミノジオクチルアセトアミド（MIDOA）は、塩酸溶液中の金属イオン（Pdなど）を高収率で抽出できることがわかりました。 本技術はＭＩＤＯＡの合成方法および金属の回収方法です。

技術の特徴
MIDOA化合物は下記のような構造で、メチルイミダゾールから室温で簡便に合成できます。
C8H17
N
C8H17

CH2
N
C
O

CH3
CH2
C
O

C8H17
N
C8H17

MIDOA構造

一度で100%程度の回収率が期待できる
MIDOAはPd, Os, Pt, Au, Hgを高収率で抽出する能力があります。試料を溶解した塩酸溶液そのままから有機相に回収できます。
塩酸濃度と各元素の分配比との関係です。 分配比が100を超えると、一度の抽出試験でほぼ１００％回収できます。

従来技術との比較
あらゆる有機溶媒に溶解可能
合成が簡単、低コスト
Pd, Os, Pt, Au, Hgを効率よく回収研究のステージ
実用化段階

利用分野
レアメタルの回収、再利用
新規抽出剤利用

知財関連情報特開2014-025144
特許第5682889号（共願：茨城大学）
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-13

新規な金属イオン抽出剤（NTA)

新規有機化合物、ニトリロトリアセト（NTA）アミドの簡便な合成法及び利用法を開発しました。
塩酸溶液中のIn, Ga, Te, Bi, Re, Pdを高収率で簡便に回収できます。

技術の特徴

C8H17

C8H17

N
C

C8H17
N
C8H17

NTAアミドは高い塩酸濃度の溶液中にあるIn, Ga, Te, Bi,
Re, Pdを効率よく分離できることが分かりました。

O

H2C
CH2
N CH2
C8H17
C
C N
O
O
C8H17

NTA

一度で100%程度の回収率が期待できる

103

102

左に塩酸濃度と各元素の分配比との関係を示しています。分配比が100を超えると、一度の抽出試験でほぼ１
００％回収できます。

101

分配比（D）

分配比（D）

102
100

(c)
10-1

10-2
-1
10

1

10

Ga
In
Sb
Bi
Te

0

10
HCl濃度(M)

1

10

100
-1
10

従来技術との比較
１ あらゆる有機溶媒に溶解可能
合成方法が簡単
２ In, Ga, Te, Bi, Re, Pdを効率よく回収研究のステージ
実用化段階

Re
Ru
Ir
Pd
Pt

(b)
0

10
HCl濃度(M)

1

10

利用分野
１ レアメタルの回収、再利用
２ 新規抽出剤利用

知財関連情報特開2014-152382
特開2014-105200（共願：和光純薬）
seika.riyou@jaea.go.jp

希土類金属および鉛イオンの分離回
収用抽出剤

環境関連
No. 2-14

溶媒抽出法は金属イオンを分離する技術の１つです。この溶媒抽出法における金属分離の成否は、用いる抽出剤が大きな鍵を握っています。本発明では従来の工業用抽出剤より優れた抽出分離能を有するジグリコールアミド酸型新規抽出剤を開発しました。

技術の特徴

R1
R2

ジグリコールアミド酸型抽出剤の特徴

N

OH

O
O

O

R1,R1は同一又は異種のアルキル基

ジグリコールアミド酸型抽出剤① ワンステップで容易かつ安価に合成可能② 様々な金属イオンに対して高い選択性と結合力を有する③ C, H, O, Nの軽元素のみで構成されている④ 化学的に安定で、繰り返し利用が可能⑤ 水への溶解性が極めて小さい

希土類金属の相互分離

鉛イオン(Pb)の抽出分離

102

100

101

80

Pb

抽出率 / %

分配比

Cu

100
10-1

60

Cd
Zn

40

10-2

20

10-3

0

Mn
Co
Ni

La

Pr Sm Gd Dy Er Yb
Ce Nd Eu Tb Ho Tm Lu

希土類金属

従来の工業用抽出剤より、希土類金属に対する抽出分離能が優れている

従来技術との比較
１ 希土類金属に対して高い抽出分離能
２ 特に隣接軽希土の相互分離に有効
３ 鉛イオンに対して高い抽出分離能研究のステージ
試作検討段階（抽出剤の提供可能）

2

3

4

pH

一般的な遷移金属の中から、鉛のみを選択的に抽出可能

利用分野
１ レアメタルの湿式製錬
２ 廃棄物からレアメタルのリサイクル
３ 有害金属の除去

知財関連情報特許第5035788号
特開2013-202460
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-15

エマルションフロー法によるレアメタル等の回収“エマルションフロー法”とは、油のような水と混じり合わない溶媒を用いて、水に溶けている溶
存成分と水に懸濁・浮遊している固形成分の両方を、コンパクトでシンプルな装置を使って、低廉、簡便、迅速に回収・除去できる新しい手法です。

技術の特徴

水と油が混合・乳濁した流れ（エマルション流）の発生と消滅を、ポンプ送液だけで簡便に制御できる点が特徴です（下図を参照）。
溶媒、抽出剤、ｐＨ、添加塩類などの制御により、さまざまな金属を抽出できます。

従来技術との比較
１ 廃液処理コストを従来法の５分の１以下
２ 処理スピードは従来法の１０倍以上
３ 装置サイズを従来の１０分の１以下にコンパクト化
４ 排水に油分が混入しないので、環境にやさしい研究のステージ
実用化段階（実証プラントによる試験）

利用分野
１ レアメタルの回収・リサイクル
２ 工業排水の浄化
３ 貴金属類の回収

知財関連情報特許第5565719号
特許第5305382号
seika.riyou@jaea.go.jp

逆ミセルを利用して、希薄な金属廃
水からナノ粒子を製造する方法

環境関連
No. 2-16

逆ミセルと呼ばれる分子集合体を利用して、金属などのナノ粒子（ナノメートル=10億分の1メート
ルのサイズの微粒子）を精製させる方法です。目的成分が希薄で不純物が多い廃液からも、粒径制御された目的成分のナノ粒子を製造することが可能です。

技術の特徴

界面活性剤

有機相の分取還元剤を添加抽出
抽出剤

各金属の抽出率 （％）

AuCl４-

100
80
60

Auのみを高選択的に抽出してナノ粒子化

水相： 1 M HCl 水溶液
有機相：5 mM AOT + 10 mM TODGAAOT：AerosolOT
TODGA：テトラオクチルジグリコールアミド

40
20
0

Fe

Cu

Ni

Zn

Pd

Pt

Au

高抽出能、高分離能を実現する協同効果

模擬廃液中の金属従来技術との比較
1 従来法とは異なり、目的とする金属だけを選択的に抽出してナノ粒子にできます。
2 従来法とは異なり、ナノ粒子にしたい
金属の濃度が薄い場合でも適用できます。

研究のステージ
試作検討段階（ラボスケールでの試験）

平均粒径 5 nm
逆ミセル法で作製した金ナノ粒子のTEM（透過型電子顕微鏡）写真

利用分野
1 廃水からの高付加価値材料の製造
2 金属に対するナノテクノロジー

知財関連情報特許第5120929号
特許第5382563号
seika.riyou@jaea.go.jp

ポリイオン等を利用した土壌中セシウムの移行抑制と道路除染の新手法

環境関連
No. 2-17

福島の環境回復のための新しい技術として、ポリイオン等の高分子化合物を利用したセシウム
移行抑制技術および道路除染技術を開発しました。土壌からの泥水流・粉塵の発生量が1/10以下に減少し、道路除染技術では、従来法で50％程度の除染率が90％以上に向上しました。

技術の特徴

泥水流・粉塵の発生量が1/10以下に減少→熊谷組が福島県飯舘村で実証試験

ポリイオン水の散布で固化した土壌片

従来法で50％程度の除染率が90％以上に向上→福島県川内村での道路除染などで活躍

ポリイオン水による道路除染の新技術

従来技術との比較
1 泥水流・粉塵の発生量が1/10以下に減少
2 従来法で50％程度の除染率が90％以上に向上

研究のステージ

利用分野
1 土壌からのセシウムの移行抑制
2 道路等の人工物の除染

知財関連情報特開2013-185941（共願：茨城大学、北海道大学）
実用化段階（現地実証試験段階）
特開2013-242161（共願：茨城大学）
環境省の除染技術探索サイト（DTOX）に登録 特開2014-006111
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-18

三価ランタノイドと三価アクチノイドの分離方法

原子力利用により発生する放射性廃棄物中に含まれ、化学的に性質が似ているため相互分離が難しいとされる元素群（三価ランタノイドと三価アクチノイド）を、特別な前処理をせずに分離・回収できる方法です。

技術の特徴
 本技術は、化学的に安定・安価な活性炭やカーボンナノチューブなどの炭素材料を用いて、三価ランタノイドと三価アクチノイドの簡便な分離方法を提案するもの。

炭素材料を充填した円筒容器（カラム）に通液するだけ！！

 廃液の酸濃度をpH1.0-4.0に調整すること
のみで分離可能。
 炭素材料は、日常的、工業的に各種用途で利用されており、廃棄物処理についてもその方法が確立されている。
ポンプ

ある炭素材料を用いた分離試験例

従来技術との比較
１ 確立された方法は現状では無い
２ 特別な試薬や前処理が必要無い
３ 酸性条件下で分離可能研究のステージ
基礎研究段階ランタノイドが先に通過！

利用分野
１ 原子力（放射性廃棄物処分のための前
処理）
２ 分析

知財関連情報特許第5515093号
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-19

電解凝集法による除染廃液等からの放射性物質の除去

電解凝集法とは、液中の汚染物質を電気化学的に分離・除去する技術であり、化学薬品を使用しないため環境にやさしく、コンパクトで簡易的な装置で優れた性能を発揮します。 この技術
を除染技術に適用できるように高度化に成功しました。

技術の特徴

放射性物質に吸着性のあるゼオライト等の粒子は、粒が細かい程吸着性能が良くなりますが、粒が細かい粒子は一般的に回収が困難です。
電解凝集法は、微細粒子を効率的に凝集、沈殿、除去できるため、放射性物質の迅速な除去が可能となります。
装置構成は特殊な電極と電源のみで、非常にコンパクトで簡便です。

陽極

陰極

凝集促進剤

M
②凝集促進剤による大粒化

吸着粒子

H2

セシウム等の
汚染物質

微粒子

①吸着

M3+
M(OH)3

電解凝集法によりセシウムを凝集・沈殿させた例

水酸化物フロック

OH-

電解凝集法による汚染物質の除去プロセス

従来技術との比較
１ 短時間で大量処理が可能
２ 凝集剤等の化学薬品を使用しないので、環境にやさしい３ 装置サイズのコンパクト化と工程の簡素化
４ フィルタ等が不要であり、廃棄物の低減化

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 除染廃液の浄化
２ 地下水や池、湖等の除染
３ 工業排水の浄化

知財関連情報特開2013-142573（共願：イガデン）
seika.riyou@jaea.go.jp

電解凝集法による 除染廃液等からの放射性物質の除去

環境関連
No.

電解凝集法とは、液中の汚染物質を電気化学的に分離・除去する技術であり、化学薬品を使用しないため環境にやさしく、コンパクトで簡易的な装置で優れた性能を発揮します。原子力機構と株式会社イガデンでは、この技術を除染技術に適用できるように高度化に成功しました。

技術の特徴

放射性物質に吸着性のあるゼオライト等の粒子は、粒が細かい程吸着性能が良くなりますが、粒が細かい粒子は一般的に回収が困難です。
電解凝集法は、微細粒子を効率的に凝集、沈殿、除去できるため、放射性物質の迅速な除去が可能となります。
装置構成は特殊な電極と電源のみで、非常にコンパクトで簡便です。

陽極

陰極

凝集促進剤

M
②凝集促進剤による大粒化

吸着粒子

①吸着

H2

セシウム等の
汚染物質

微粒子

M3+
M(OH)3

電解凝集法によりセシウムを凝集・沈殿させた例

水酸化物フロック

OH-

電解凝集法による汚染物質の除去プロセス

従来技術との比較
１ 短時間で大量処理が可能
２ 灰を主成分とした凝集促進剤の使用により凝集性が向上。その他の化学薬品類を使用せず、環境にやさしい
３ 装置サイズのコンパクト化と工程の簡素化
４ フィルタ等が不要であり、廃棄物の低減化

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 除染廃液の浄化
２ 地下水や池、湖等の除染
３ 工業排水の浄化

知財関連情報特開2013-142573（共願：イガデン）
seika.riyou@jaea.go.jp

環境関連
No. 2-20

バイオディーゼル燃料製造用グラフト触媒

廃食油からバイオディーゼル燃料（BDF）を作ることのできる新しいタイプの固体触媒『グラフト触媒』を開発しました。グラフト触媒は、短時間で効率的にBDFを作ることができ、さらに、BDF製造工程の簡略化や廃棄物の低減が可能な環境にやさしいBDF製造方法を提供します。

技術の特徴

B
D
F

廃触媒 廃水

ｸﾞﾗﾌﾄ触媒法

布状（繊維状）触媒
触媒が反応溶液に溶けないので、取り扱い性が良い。

工程の簡略化・廃棄物の低減が可能
・ 中和・洗浄工程が不要。
・ 洗浄廃水（アルカリ廃水）の発生量が『ゼロ』。

ﾎﾟﾝﾌﾟ

3
2.5倍

BDF

0
ｸﾞﾗﾌﾄ
触媒

樹脂
触媒

触媒活性が高い
固体樹脂触媒の2倍以上の触媒活性。

再生処理

ｱﾙｺｰﾙ

連続製造が可能
グラフト触媒をカラムに充填することにより、
BDFの連続製造が可能。

触媒の再利用再生処理により触媒の繰り返し利用が可能。

従来技術との比較

利用分野

１ BDF製造工程の簡略化が可能
２ アルカリ廃水が発生しない
３ 触媒の再利用が可能

１ バイオディーゼル燃料の製造
２ 廃食油の資源化研究のステージ

知財関連情報

試作検討段

触媒活性 低
:

ﾎﾟﾝﾌﾟ

BDF製造

グラフト触媒1

グラフト触媒

廃食油

触媒活性 高:2

グラフト触媒

触媒活性比 [-]

脱水

200 µm
µm
200

洗浄

食
油

中和

転換反応

ｱﾙｶﾘ触媒法（現行技術） 廃特許第5167110号
seika.riyou@jaea.go.jp

放射線加工ゲルを用いた吹付和紙

ナノ・材料
No. 3-1

和紙の原料液を吹きつけることで、和紙の質感と風合いを損なうことなく、和紙の立体オブジェや和紙被覆の壁板等の建設資材を製作できます。
技術の特徴
手漉き和紙の原料液に放射線照射で改質した高吸水性ハイドロゲルを添加することで適度な粘性をもたせ、スプレーガンで吹付けた際に和紙材が流れ落ちにくくしました。立体的な型への吹付けやパネルなどの建築資材に吹付けて乾燥させることで、和紙の風合いがそのままで、骨組部材のないラン
プシェードや立体オブジェなどの室内装飾品や新規建築資材を製作できます。

立体型への吹付け作業

伝統的手漉き作業

壁パネルへの吹付け作業

従来技術との比較
１ 骨組工程がなくシームレスな立体形状物
２ 質感、風合い、外観 等が優れた和紙被覆の木材、ガラス、アクリル等のパネル製品

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ インテリア・照明器具
２ 室内装飾３ 建築素材知財関連情報特許第5386741号
特許第5376337号
seika.riyou@jaea.go.jp

ハイドロゲル塗工和紙及び消臭和紙

ナノ・材料
No. 3-2

和紙に高吸水性ハイドロゲルを塗工したり、更に消臭剤とハイドロゲルを混ぜた層を挟み込むことで、高性能・高機能な和紙が得られます。
技術の特徴
１．ハイドロゲル塗工和紙
放射線照射で改質した高吸水性ハイドロゲルを和紙の両面に塗工し、内部に浸透させることで、和紙本体の吸水率を一定に保ち、和紙の欠点である湿度による伸縮を防止できます。これにより壁紙や金箔用裏打ち用紙に最適な新機能の製品が製造できます。また、抗菌剤を混入することで抗菌性も付与できます。
２．消臭和紙消臭剤としてヨウ素アニオン交換樹脂及び効果持続安定剤としてトルマリンとハ
イドロゲルを混入した和紙の層を、更に薄いハイドロゲル塗工和紙でサンドイッチ
することで、水洗いも可能な高機能性消臭和紙を実現しました。

高機能性消臭和紙の実施形態断面図

従来技術との比較
１ “水分安定性があり、湿度に強い”
高性能和紙
２ “抗菌性や消臭性を有する”高機能な和紙が得られる。

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 印刷・紙器材料、住宅素材・インテリア
２ 保存箱、運送資材
３ 医薬品・化粧品、病院、介護関係

知財関連情報特許第4899160号（共願：石川製紙）
特許第5229829号（共願：石川製紙）
seika.riyou@jaea.go.jp

短時間で大量にプラスチックレンズ等の光学部材を着色

ナノ・材料
No. 3-3

短時間で大量処理が可能な放射線照射により、所要の青色光カット率が確実に得られるようプラスチックレンズ等光学部品を着色します。
技術の特徴

プラスチック基材自体が発色するので、従来の染色法のように色素粒子による視界の鈍化がなく、高コントラストで、くっきりと見えるレンズが製作できます。
放射線照射後に発色が安定化するまで所定の時間（例えば100日）が必要なので、照射線量と製品の青色光カット率の関係を数値データベース化し予測計算することで、確実な照射条件を提供できます。このデータベースは、ハードコートなどのコーティン
グ材付のプラスチックレンズにも対応可能です。
また、本法は既に使用中の眼鏡レンズを着色加工するサービスも可能です。

照射量比較
100
90
80
70
透 60
過 50
率
40
％
30
20
10
0

ブルー光
低減

350

400

450

500

550

600

650

700

750

製品例

800

波長nm
通常レンズ〔無色〕

５kGy照射レンズ

従来技術との比較
１ 高品質
２ 染料工程の廃液発生がない
３ 簡単な処理工程管理

研究のステージ
実用化段階

25kGy照射レンズ

利用分野
１ 眼鏡メーカ
２ ファッション・スポーツ用品
３ ＬＥＤ等光学機器、材料メーカ

知財関連情報特許第5509424号（共願：サンルクッス）
特許第5322063号（共願：サンルクッス）
特開2014-153620（共願：サンルクッス）
seika.riyou@jaea.go.jp

軽くて錆びないチタン製刃物の製造方法

ナノ・材料
No. 3-4

単一の刃物素材としては不適だが、軽い・錆びない・着色可能なチタン金属を利用し、クラッドメタル（合わせ板）製の２種類の刃物を実現しました。
技術の特徴
鋼に比べて柔らかいため、チタンだけでは刃物としての切れ味が劣ります。
そこで、
１. 刃先がステンレス鋼のチタン金
属クラッドメタル製の刃物機構の「チタン系金属の肉盛溶接方法」の技術を使用して、銅合金等の中間層を介在させるとともに、同機構の持つ「異材継ぎ手の製造方法」の技術を使用して、クラッド素材の内部の酸素除去を行うことにより、層間剥離の起こりにくいチタンクラッ
ド刃物を製作しました。
チタンクラッド刃物の実施例（陽極酸化処理で着色）２. 刃先がセラミック粒子複合材のチタン金属クラッドメタル製の刃物
チタン粉末に硬質物質（炭化ケイ素）を分散させた複合チタン合金を刃先とし、チタン
金属をクラッドした刃物を製作しました。

従来技術との比較
チタン材料は軽量、耐食性、耐久性に優れ、刃物に活用したい材料であるが、他の金属との接合性が悪く、利用できなかった。

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 包丁
２ ナイフ
３ 理容鋏

知財関連情報特許第5354202号（共願：武生特殊鋼材）
特開2013-064176（共願：武生特殊鋼材）
seika.riyou@jaea.go.jp

超短パルスレーザー光を用いたステンレス
鋼表面の応力腐食割れ防止方法

ナノ・材料
No. 3-5

超短パルスレーザー光をステンレス鋼の表面に集光照射することで、その表層を蒸発除去することが出来ます。ステンレス鋼の表面が引っ張り残留応力状態にある場合、ハロゲンイオンや放射線照射により割れが発生することが知られています。蒸発除去により割れに強い表面にすることが可能です。

技術の特徴
切削や溶接などの加工が無くては大型構造物の製造・建設は出来ませんが、このような加工を行うと材料強度は著しく下がります。
ナノ秒パルスレーザーを使い水中でのレーザーパルス照射による表面に圧縮応力導入することで割れを防止する技術が実用化されています。 しかし、水を使うことで装置を防水構造にする必要があることや、水を嫌う対象の場合は制限があります。
超短パルスレーザー蒸発は、水を使うことなく乾燥大気中で引っ張り残留応力の存在す
る表面を除去するもので、割れ防止として、効果的な手法です。
引っ張り残留応力が残っているステン
レス鋼表面は応力腐食割れが発生

超短パルスレーザー光による表層の蒸発除去

500µm

シュラウド表面100µm

冷間加工により生じた
表面硬化層

炉心シュラウド（SUS316L）のひび割れ

従来技術との比較
１ 水を必要としない
２ 問題となる表面を除去するため応力が残留しない研究のステージ
試作検討段階（実証機による試験）

利用分野
１ 溶接部分の応力腐食割れ防止
２ 放射能汚染した表面のクリーニング

知財関連情報特許第4528936号

seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-6マイクロ波吸収・発熱効果を利用した
金属酸化物粉末の製造方法

金属硝酸塩または酸化金属硝酸塩をマイクロ波加熱により効率的に脱硝し、金属酸化物粒子を得るため、生成物である金属酸化物粒子を溶液に添加し、マイクロ波で加熱、脱硝する
新しい手法です。

技術の特徴

金属の種類によってマイクロ波加熱で酸化物を得られるものと得られないものがあります。
例えば銅の硝酸塩水溶液については、マイクロ波加熱により酸化銅を得ることができますが、ニッケルの硝酸塩水溶液では、マイクロ波加熱では酸化ニッケルを得ることが難しく、未脱硝体となることが問題です。
そこで、あらかじめ溶液にマイクロ波感受性の高い金属酸化物を添加し、マイクロ波を照射することで効率的に脱硝反応を進行させることが可能となります。

マイクロ波
通常のマイクロ波
加熱
中間生成物のマイクロ波感受性が低いため、脱硝が進行しない。

酸化ニッケル添加によるマイク
ロ波加熱
酸化ニッケル粉末
硝酸ニッケル水溶液

従来技術との比較
１ 金属硝酸塩の溶液をマイクロ波加熱により効率的に脱硝
２ 添加量の増加により脱硝時間は約２分の１に低減可能研究のステージ
試作検討段階（小規模試験設備）

酸化ニッケルのマイクロ波感受性が高いため、脱硝が進行する。

中間生成物（未脱硝体）

未脱硝体

酸化ニッケル

生成物（酸化ニッケル粉末）

利用分野
１ 金属酸化物粉末の合成
２ マイクロ波加熱・処理

知財関連情報特許第5555869号
seika.riyou@jaea.go.jp

高温環境での機械強度に優れた
酸化物分散強化型(ODS)鋼

ナノ・材料
No. 3-7

600℃超の高温で長期間使用しても材料の劣化が進みにくく、且つ加工性等の工業材料に必要な性能も具備した従来にない耐熱鋼です。本素材を高温部材に適用することで、飛躍的な長寿命化が期待できます。鉄鋼材料の組織を原子レベルで制御することで究極の耐熱材料の開発に成功しました。

技術の特徴
高温環境で長時間使用しても、強度劣化が生じにくい特徴があります。従来の耐熱鋼に比べて、高温下での破損寿命が千倍以上に改善します。特に材料に加わる力が100MPa以下の条件で、効果が著しく１万倍以上の破損寿命の改善も期待できます。
 代表的化学組成 (wt%) ： Fe-0.13C-9Cr-2W-0.2Ti-0.35Y2O3

従来技術との比較
１ 高温強度部材の千倍以上の破損
寿命の改善→ 素材の薄肉化、 部材の長寿命化
２ 商用のODS鋼に比べて、加工性が非常に優れている研究のステージ
試作検討段階

利用分野
１ 原子炉の燃料被覆管
２ 核融合炉材料
３ 火力発電材料
４ その他高温部材

知財関連情報特許第3753248号
特許第4413549号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-8

耐食性と高温強度に優れた
酸化物分散強化型(ODS)高Cr鋼

600℃以上での耐食性、高温強度と靱性の3特性全てにおいて優れた性能を実現することは、
これまでの耐熱鋼では困難でした。しかし、本技術を用いたODS高Cr鋼ではこれを実現することが可能です。

技術の特徴

高温強度、靱性、耐食性を並立させた耐熱鋼を実現
・代表的化学組成(wt%)：Fe-0.13C-11Cr-0.4Ni-1.4W-0.2Ti-0.35Y2O3300

10高温強度高い＆長寿命

ODS鋼
ODS高Cr鋼●製造方法最適化
▲従来法

100
90
80
70

通常の耐熱鋼601000
破断までの時間, t [h]劣720℃, 1000時間高温酸化試験(露点温度：30℃)

耐酸化性

1

優

0.1

6

4

2

高温強度低い
＆短寿命

100

10

靱性が高い
(変形はするが壊れにくい)

8

200

50

酸化増量 / g/m2

●製造方法最適化▲従来法

衝撃吸収エネルギー, E (J)Stress, σ / MPa
高温強度 (クリープ破断応力,
σ [MPa])700℃

マルテンサイト系
ODS高Cr鋼
11Cr-ODS鋼改良SUS316鋼

SUS316

0
-200

靱性が低い
(変形せずに壊れやすい)

-100

0

100

200

本技術で製造したODS高Cr鋼は、従来の耐熱鋼では並立の難しかった、耐食性、高温強度、靱性の3特性にいずれにおいても、優れています。
酸化物の分散だけでなく、耐食性に寄与するCrをはじめとした組成調整の実施(高Cr化)や、製造方法の最適化によって実現した、
高耐食性・高強度鋼です。

SUS316鋼と同程度の耐酸化性を有する

従来技術との比較
１ ステンレス鋼に匹敵する耐酸化性
２ 耐照射性に優れ、通常の耐熱鋼を凌駕する高温強度
３ 室温でも良好な靱性研究のステージ
試作検討段階300

温度, T (℃)

利用分野
１ 高速炉燃料被覆管や核融合炉※高温・中性子照射環境
２ 火力プラントなど

知財関連情報特開2015-000992
seika.riyou@jaea.go.jp

高温強度に優れる酸化物分散強化型(ODS)鋼をパイプ状に精密加工する技術

ナノ・材料
No. 3-9ODS鋼は、600℃超の高温で長時間使用しても、強度が劣化しにくい特徴があります。その反面、従来の鉄鋼材料に比べて加工性が劣ることが課題でした。本技術は、この課題を解決し安定的に高品質で細径・薄肉のODS鋼管を製造することを可能とするものです。

技術の特徴
ODS鋼など加工性が必ずしも良好ではない材料を薄肉細管状に加工することができます。本技術は、加工途中のODS鋼の材料組織を精緻に制御できるので、寸法精度に優れるだけでなく、ODS鋼管の強度特性が優れる
特徴があります。

高温強度に優れる究極の鉄鋼材料“ODS鋼”を精密に製管する技術

従来技術との比較
１ 細径・薄肉のODS鋼管を安定的に製造できる唯一の技術
２ ODS鋼特有の強度の異方性を解消することで、周方向および軸方向ともに優れた強度を実現

研究のステージ
試作検討段階

利用分野
１ 原子炉の燃料被覆管
２ 核融合炉材料
３ 火力発電材料
４ その他高温部材

知財関連情報特許第3073981号
特許第3672903号
特許第3171185号
seika.riyou@jaea.go.jp

室温で効率的な水素酸化を実現する
疎水性貴金属触媒

ナノ・材料
No. 3-10

室温・高水蒸気濃度雰囲気下においても広範囲の濃度の水素の酸化を可能とする非高分子系疎水性白金触媒を開発しました。

技術の特徴☆ 「疎水性」と「高温耐性」が両立した画期的な疎水性触媒
無機担体をベースとした疎水性触媒を実現したことで水素酸化等で発生する反応熱による触媒の燃損耗がおきません。

☆ 「室温」「水蒸気雰囲気下」での優れた水素酸化性能
優れた疎水性能により、供給ガス中や水素が酸化された時に発生する水蒸気による反応阻害を防止できます。

☆ 「広範囲の水素濃度」に対応
室温において高濃度水素から放射性
トリチウム（三重水素）の極微量濃度まで、優れた水素燃焼を実証しています。

強力な疎水性により水中に沈まず浮いてしまう。

＜水素の室温転化率の一例＞
条件： H2; 1vol% at 25 ℃ 16時間連続測定時
99.6～99.7％ （SV 7500 ｈ-1 触媒量 16cc）
結果：
99.8～99.9％ （SV 4800 ｈ-1 触媒量 25cc）

その他詳細な性能データについては以下の論文等にて公表しています。
Iwai et al., Journal of Nuclear Science and Technology, 48,
1184-1192 (2011).

従来技術との比較
１ 「疎水性」と「高温耐性」の両立を実現
２ 広範囲水素濃度の反応データベース保有
３ 非高分子を母材とし、製造コスト低減

研究のステージ
実用化段階

利用分野
１ 「室温」や「水蒸気雰囲気下」での優れた反応
活性を必要とする反応用触媒
２ トリチウム水濃縮システム用触媒

知財関連情報特許第4807536号（共願：田中貴金属）
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-11

金属粒子製造方法

金属や合金、また、合成困難な金属間化合物の微小球の製造を可能にする技術です。 簡便かつ、部材と非接触で造粒できることから、不純物混入も抑制できます。

技術の特徴
金属や、合金からなるワイヤや棒材を回転させながら、赤外線やレーザなど
による光加熱によって、溶融、滴下造粒する金属間化合物粒子製造方法で、原料を多種のワイヤをより線状にして用いることにって、均一組成の合金や金属間化合物を直接合成造粒できます。

製造装置

製造プロセス原料ワイヤ
ミラー原料ワイヤの装荷
・単一元素ワイヤのより線
・合金ワイヤ原料ワイヤの回転

ガラス
容器

ラ
ン
プ

赤外線やレーザ加熱

微小球

光加熱方式により、原料への熱衝撃を低減できるとともに、部材と非接触で溶融・合成するため、不純物混入も抑制できます。

従来技術との比較
１ 光加熱方式により原料への熱衝撃が低減
２ 部材と非接触のため不純物混入が低減
３ 均一組成の合金、金属間化合物の合成

研究のステージ
試作検討段階（金属間化合物球の試作）

利用分野
１ 高純度、均質組成微小球の製造
２ 半導体などの接合ハンダ用微小球の製造
３ 高機能材微小球製造

知財関連情報特許第5388272号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-12

耐粒界腐食性に優れた超高純度
ステンレス鋼

材料の腐食性に影響を及ぼす有害不純物を極力取り除き、耐食性を向上させた超高純度（Extra High Purity: EHP)オーステナイト系ステンレス鋼です。

技術の特徴
第１段階でＣａハライドを用いた精製、第２段階で電子ビーム炉を用いた精製により、有害不純物量100ppm以下の超高純度ステンレス鋼を溶製する。
下の写真のように、沸騰硝酸中で従来ステンレス鋼（SUS304ULC）は腐食されるが、EHPステンレス
鋼（SUS310EHP ）ではほとんど
腐食は認められない。

溶接による耐食性の劣化も少なく、溶接金属に同じ
EHPステンレス鋼（共材）を用いることができ、別途溶接金属を用意する必要がない。
熱影響部

母材

SUS304ULC

EHPステンレス鋼の溶接継手
SUS310EHP
溶接金属

沸騰硝酸中腐食試験の結果

従来技術との比較
１ 耐粒界腐食
２ 耐応力腐食割れ
３ 溶接割れ抵抗性研究のステージ
実用化段階

溶接継手表面の沸騰硝酸中腐食試験の結果

利用分野
１ 硝酸の製造、リサイクル施設用材料
２ 厳しい腐食環境下で稼働する化学プラント
用材料

知財関連情報特許第5756935号（共願：神戸製鋼所、コベルコ科研）
特許第5463527号（共願：神戸製鋼所、コベルコ科研）
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-13

シリサイド析出強化型の高耐久性
Ni基耐熱合金

超高純度（Extra High Purity: EHP)溶製技術により、有害不純物を極力取り除き偏析を抑制した900℃の実用温度域で、耐食性、耐放射線性、耐摩耗性が要求される環境に適用できる高Cr-W-Si系のNi基耐熱合金

技術の特徴
耐熱合金のナイモニックPE16TMや
イ ン コ ネ ル TM は 、 析 出 相 （ γ ‘ やM6C）により強化されています。開発 合 金 の 析 出 強 化 相 は G 相 （Wリッチ、Siリッチ、Niシリサイド）であり、下図に示すように高温での安定性が優れており、高温での延性低下を抑制できます。

下図は、高速増殖炉の照射環境を模擬したイオ
ン照射試験の結果です。
改良SUS316鋼（PNC316)には、照射により多量の空孔が、 γ’系Ni基耐熱合金でも空孔が生成しました。本Ni基耐熱合金では、空孔生成が抑制され体積膨張（スエリング）はほとんどなく、良好な耐照射性を示します。

1100

空孔

空孔

700
600

γ’安定域

800

γ’粗大化域

900

G相安定域

時効温度、℃

1000

200nm

100nm
PNC316鋼
スエリング量3.4%γ‘系Ni基EHP合金（PE16相当）
スエリング量0.2%500

Ni基 耐 熱合金の析出強化
相の安定域

空孔

50nm

耐照射性の比較評価例

G系Ni基EHP合金
スエリング量0.01%以下

従来技術との比較
１ 耐食性
２ 耐放射線性
３ 耐摩耗性研究のステージ
試作検討段階利用分野
１ 高放射線下使用材料
２ 高温部材知財関連情報特許第5572842号 共願：神戸製鋼所
特許第5463527号 共願：神戸製鋼所、コベルコ科研seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-14

白色発光材料，溶媒センサー

金化合物を液状化して白色発光体にしました。この発光体をさまざまな有機溶媒に添加し、発光色による溶媒識別を可能にしました。

技術の特徴
白色パネル・白色光源としての利用例
金（I）チオシアン酸化合物を液状化してガラス板上に滴下する。
ガラス板を挟んだ状態にして、冷却しブラックライトをあてると白色に発光する。

この化合物少量をさまざまな有機溶媒に添加し、冷却しブラックライトをあてると溶媒に応じて異なる発光色をしめす。

金でなくても金属塩であればイミダゾリウム塩を用いて液体化できます。

1滴(10µL未満)
垂らす（凍結）＠蛍光灯

365 nm照明下
滴下後，展開する

ブランク@365 nm

365 nm照明化

図１
365 nm(ブラックライト)
イオン液体 アセトニトリル
ジクロロメタン アセトン
図２

従来技術との比較
１ 単体で白色発光可能
２ 発光色で溶媒識別研究のステージ
試作検討段階（少量試作）

利用分野
１ イルミネーション，ディスプレイ
２ 化学センサー

知財関連情報特許第5522352号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-15

水素吸蔵材の製造方法、
水素吸蔵材表面改質

水素吸蔵材料の表面改質方法に新しい方法を提案します。水素吸蔵合金に陽子ビームを照射することにより、水素イオンの吸収･放出速度を大幅に向上させることができました。

技術の特徴
高強度短パルスレーザーを薄膜ターゲットに集光することにより、連続スペクトルをもつ陽子ビームを効率よく生成することができます。 この陽子ビームの特性は、点光源･短パ
ルス･低エミッタンスで比較的大きな広がり角度を持っています。
陽子ビームを水素吸蔵合金表面に照射することによって、表面から深さ方向に沿って格子欠損を効率的に作れます。
その結果水素イオンの吸収･放出速度を速めた水素急増合金が開発できました。
未照射

レーザ駆動陽子ビーム（16倍！達成）

既存加速器ベース

図１ レーザー駆動陽子ビーム照射装置

図２ レーザー駆動陽子ビームのスペクトル

従来技術との比較
これまでの加速器ベースでのイオン照射法にくらべて、効率的に高い
水素吸蔵性能を得られる。

研究のステージ
基礎研究段階（基礎的データ取得済、共同開発企業を募集中）

図３ 水素の吸収･放出速度。未照射の16倍、加速器ベースの照射の2～8倍の水素吸蔵
速度の向上

利用分野
燃料電池（水素吸蔵材料）

知財関連情報特許第5626721号（共願：東海大学）
seika.riyou@jaea.go.jp

単一粒子ナノ加工技術によるナノワイヤーの作製方法

ナノ・材料
No. 3-16高分子薄膜にイオンビームを通過させることで、その一つ一つの粒子の通過した軌跡に沿って、分子の橋かけを引き起こし、それ以外の橋かけしていない部分を溶媒で洗い流して超極細の「ひも」（ナノワイヤー）を作る技術です。

技術の特徴
・放射線で橋かけする様々な高分子材料からナノワイヤーを作製できます。
ポリスチレン、ポリカルボシラン、ポリビニルアルコール、アルブミン、ポリアニリン、
チオヘン、可溶性フラーレン(PCBM)、etc
・長さ・太さ・本数を独立して任意に制御できます。
・異なる種類の高分子材料を積層した薄膜を用いると、積層した順に高分子材料をつ
なぎあわせたナノワイヤーを作ることができます。

高分子材料
成 膜

イオン

タンパク質の薄膜への応用例
高分子薄膜

イオン照射
飛跡に沿って橋かけ

溶媒洗浄
橋かけしていない部分を除去

溶媒

ナノファイバー

太さ 10～50 nm
長さ ～50 μｍ

従来技術との比較
世界最小：原子１個を加工ツールとして用いる世界最小の加工技術

研究のステージ
試作検討段階（高分子の薄膜があれば試作できます）タンパク質ナノワイヤーが酵素によって分解されていく様子

利用分野
触媒材料、有機色素増感太陽電池
薬剤担持ドラッグキャリア、疾患診断
細胞の表面固定

知財関連情報特許第4701369号
特許第4999081号
特許第5419001号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-17

機能性多糖類誘導体ゲル

デンプンやキトサンを原料とした多糖類誘導体を水でペースト化した後、電子線やγ線照射により架橋します。架橋したゲルは、高吸水性だけでなく生分解性や抗菌活性、金属吸着性を有する機能性ゲルです。

技術の特徴
デンプンやキトサン（カニやエビの甲羅から得られるキチン質を脱アセチ
ル化処理）は、抗菌活性など特異な生物活性を有してます。 デンプンやキトサンをカルボキシメチル化し（CM-デンプン、CM-キチン・キトサン）、高濃度の糊状で照射することにより、分子を放射線架橋する画期的な技術を開発しました。

電子線

ペースト状
フィルム

ラジカル

ハイドロゲル

架橋点○ 高吸水性ハイドロゲル：デンプンをブレンドするとさらに高吸水性となり、吸水率は約500倍と汎用ゲル並以上になります。
○ 硬質シート・フィルム：水分除去により生成。化学架橋剤などの不純物を含まず、生分解性を保持しています。また、抗菌活性や金属吸着性も有します。
従来技術との比較
化学架橋法と異なり、化学薬品の残留の危惧がなく安全に生産できる。

研究のステージ
試作検討段階利用分野
１ 抗菌性ゲル２ 土壌改良材（水保持材）
３ 化粧品用基材 など

知財関連情報特許第4674357号
特許第5030193号
特許第3947391号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-18

市販のプラスチック膜から作製した
高性能な燃料電池用電解質膜

電子・γ線、イオンビームなどの量子ビームによるグラフト重合法を利用することで、市販のプラスチック膜から、他の手法では実現できない、優れたイオン伝導特性と機械特性を併せ持つ高分子電解質膜が作製できます。

技術の特徴
各種量子ビーム（電子・γ線、イオンビーム）を利用すると、ポリエチレン、テフロンや芳香族炭化水素高分子など市販のプラスチック膜に、イオンが流れる機能が新たに加えられます。
量子ビームとして、ガンマ線を用いた場合は膜全体均一に、電子線の場合は膜表面に、そして、イオンビームの場合は、約百ナノメートルの微小領域にイオンを流す機能が形成できます。
この膜は、高性能高分子電解質膜として機能し、燃料電池自動車、家庭用電源、食塩
製造電解膜や二次電池のセパレーターなどに利用可能です。

展開例

放射線グラフト重合法

燃料電池自動車

イオン化

高
分
子
鎖

イオン伝導性
グラフト鎖

グラフト鎖

グラフト重合照射

グラフト膜

プラスチック膜

高分子電解質膜

家庭用電源
電気
触媒電極

燃料電池スタック

天然ガス
温水

開発した膜の写真

従来技術との比較
１ 高導電性（高出力）と高膜強度を両立
２ 安価な市販膜を簡便な方法で高機能化
３ 酸性条件、アルカリ条件で使用可能な膜が提供できる

研究のステージ
試作検討段階（性能評価終了、量産プロセス検討中）利用分野
１ 燃料電池自動車、家庭用燃料電池
２ 食塩電解用電解質膜
３ 二次電池用セパレーター

知財関連情報特許第4576620号、特許第4670073号、特許第5376485号、特許第5273541号、特許第5483002号、特許第5669201号
seika.riyou@jaea.go.jp

接ぎ木の技術で狙った金属、臭いを
捉まえる

ナノ・材料
No. 3-19

放射線を利用した高分子材料の加工法の一つにグラフト（接ぎ木）重合という技術があります。
この技術は放射線の高いエネルギーを利用するため、反応触媒が不要で、既存の高分子成形体の形状や性質を保持した状態で異なる機能を付与できる特徴があります。

技術の特徴
放 射線加工技術で 、 狙ったター ゲ ット を効 率よ く 捕捉す る

従来技術との比較

利用分野

１ 処理速度が100倍以上
２ 製作時の廃液量を大幅減

１ 工業廃水浄化
２ クリーンルーム用フィルタ
３ レアメタル採取研究のステージ

知財関連情報実用化段階

特許第4194071号、特許第4378540号
特許第4465447号、特許第4670001号
特許第5057322号
seika.riyou@jaea.go.jp

耐熱性架橋ポリ乳酸製熱収縮材＆弾
性材料

ナノ・材料
No. 3-20

デンプンを原料として製造されているポリ乳酸を、少量の架橋剤と混練りして成形後、電子線やγ線照射により架橋します。架橋したポリ乳酸は、熱収縮性や可塑剤保持により弾力性を発現できます。

技術の特徴
架橋剤＋
電子線照射

架橋点

架橋（橋かけ）
ポリ乳酸

ポリ乳酸架橋体○植物由来で環境に優しい
カーボンニュートラル材料○強度や透明性が高い○生体適合性がある○放射線分解型○室温で硬くて脆い

100℃,
1時間後
架橋無

架橋有

架橋無 架橋有○白濁化しない（100℃で再結晶化しない）○耐熱性が向上（200℃で融解しない）

160℃加
熱収縮後

ポリ乳酸製熱収縮材
架橋構造があることにより融点以上で形状が元に戻る

従来技術との比較
従来の耐熱性向上法と異なり、透明性保持したまま、耐熱性を改善するとともに熱収縮性や弾力性を付与できる。

研究のステージ
試作検討段階（用途に合わせた性能向上）

ポリ乳酸弾性材料
可塑剤量が40%以上に増加すると弾力性向上し、ゴム状になる

利用分野
１ 環境対応型包装材料
２ 農業用フィルム
３ 医療用材料

知財関連情報特許第4926594号
特許第4977418号
特許第5187803号
seika.riyou@jaea.go.jp

ナノ・材料No. 3-21

生分解性を制御した吸水性ゲル材料

本技術により、任意の生分解性速度を示す吸水性ゲル材料を提供できます。量子ビームの利用により橋かけ助剤などの化学薬品を使用せず天然由来高分子のゲル材料を作製できる
ため、得られる吸水性材料は、土壌への散布や廃棄時において環境負荷が低いことが特徴
です

技術の特徴

１．橋かけ助剤等の化学薬品不要
γ線や電子線

天然由来
高分子①

架橋点
照射

高分子②

ゲル材料

水溶液

（例） カルボキシメチルセルロース含有のゲル

２．生分解速度の調節可能
21
ゲルの分解率181512

水を吸収したゲル（吸水量を調節可能）

*

9

(%) 6
3
0

100/0

75/25

50/50

25/75

高分子①と②の組成比 : X/Y

従来技術との比較
１ 橋かけ助剤などの化学薬品不使用
２ 吸水性と生分解性の両方を制御可能研究のステージ
試作検討段階 （植物生長への影響評価、
大量合成技術の検討中）

0/100* 土壌中、30日経過時点

利用分野
１ 農業分野 （土壌改良材・保水材など）
２ 衛生用品 （紙おむつなど）

知財関連情報特許第5257878号
seika.riyou@jaea.go.jp

イオンビームによるテフロンの微細加工

ナノ・材料
No. 3-22

テフロン（フッ素樹脂）は、どんな薬品にも溶けないので、 加工が難しい材料でしたが、イオンビーム照射技術を用いることで、ミクロンサイズの微細加工技術を施す
技術を開発しました。表面だけでなく、ツリーのような3次元加工もできる技術です。
技術の特徴

イオンビームがもたらす材料への影響

イオンビーム

照射する

イオンマイクロビームを使うとツリー構造１本も作製できます

従来技術との比較
１ 金属マスクが不要
２ 化学薬品が不要

研究のステージ
試作検討段階

利用分野
細胞培養基材などの医療用途
微小デバイスなどの電子機器 など

知財関連情報日本MRSニュース Vol.25 No.2
(http://mrsj.org/pub/news/Vol_26_2_May2014_MR
SJ.pdf)seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-1

漏電遮断器のテストボタン誤操作防止
カバーおよびそれを用いた漏電遮断器

漏電遮断器には作動確認のために用いる「テストボタン」があり、テストボタンを押すことで実際に漏電遮断器が作動します（電源が遮断）。テストボタンに誤って触れるなどして誤操作することを防ぐために、「誤操作防止カバー」を開発しました。

技術の特徴「誤操作防止カバー」は、複数の漏電遮断器や配線用遮断器（以下、総称して「遮断器」という。）が配置された分電盤（図１参照）において有効です。
通常、テストボタンは指で押して操作する構造（図２参照）であることから、誤って触れること等による誤操作の可能性がありました。
本技術は、操作穴を介した操作とする構造により、誤って触れることを防止するものです。また、取付も端子カバーに挟むだけの容易なものです（図３参照）。

操作穴
部拡大図

誤操作防止カバー単体（透明アクリル製）
A-A断面図

取付状態
操作穴

テストボタン

図１ 分電盤内部

誤操作防止カバー

端子カバー

取付状態

図２ テストボタンの操作

従来技術との比較
１ 遮断器の誤操作防止が可能
２ 遮断器への取付が容易
３ 製造コストが安い

研究のステージ
試作検討段階精密ドライバー
等で操作誤操作防止カバー操作時

図３ 誤操作防止カバー

利用分野
１ 制御盤内などの漏電遮断器全般
２ 制御盤内などの配線用遮断器全般
3 一般家庭向けの配線用遮断器全般

知財関連情報特開2014-229454
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-2

グローブ交換治具

押込式グローブ交換タイプの「グローブボックス」において、グローブ交換を行う際は、グロー
ブ交換治具を用いる。本技術は従来の交換治具で懸念されていた押込時におけるインナーリ
ング（グローブをポートに取り付ける部品）の曲りを解消し、安全性をより強化したものである。

技術の特徴

従来のグローブ交換治具は、押込み中にインナーリングが曲がり、一時的に気密性が損なわれる恐れがあった（図１参照）。
新たに考案した改良型は、インナーリング取付部を「拘束ガイド」にて保持させること
で、インナーリングが曲がっても真直ぐに戻る構造とした（図２参照）。
なお、インナーリング取付部は原子力施設においては、汚染検査等を容易にするため、従来品同様に回転できる構造にしている。

インナーリングが曲がる
接続点（ベアリングのみ）
インナーリング取付部の角度が変わる
図１ 従来品のグローブ交換治具
曲がっても真
直ぐに戻る

拘束ガイド

回転する

図２ 改良型のグローブ交換治具

従来技術との比較
従来のグローブ交換治具は、押込み時にインナーリングの曲がりが発生することがあったが、改良型は、曲がることなく押込める構造であり、かつ、作業性を損なっていない。

研究のステージ
実用化段階

利用分野
グローブボックスを使用する産業界全般（原子力、バイオテクノロジー、有毒性物質
取扱等）

知財関連情報特開2014-205220
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-3

回転式粉体圧縮成型機

間欠噴霧機構のある下方より噴霧する臼下部噴霧方式により、コンパクトで量産性に優れた
回転式粉体圧縮成型機のダイス内壁に適量の潤滑剤を均一に噴霧・塗布する技術です。

技術の特徴

回転盤の径方向に設けた管を通して潤滑剤をダイス内面に均一に噴霧・塗布すると同時に、余分な潤滑剤は上部の集塵装置で回収します。

図１ 回転式粉体圧縮成型機（試験機）の外観

図３ 臼下噴霧方式
図２ 噴霧装置の外観

従来技術との比較
１ 回転盤の上方から噴霧する従来方式に比べ、回転盤の上表面への飛散量・付着量は減少
２ ダイス内周面及び下杵の上端面への潤滑剤の均一な塗布が可能

研究のステージ
試作検討段階利用分野
１ 核燃料ペレットの成型
２ 医療品の錠剤の成型
３ 食品、電子部品、機械部品等の成型

知財関連情報特開2014-136230（共願：木村化工機㈱、㈱菊水製作所）
seika.riyou@jaea.go.jp

マグネチックスターラ及びそれに用いる
撹拌容器

機械・装置
No. 4-4

分析セル(マニプレータでの操作)やグローブボックス内での取扱いに適した、マグネチックス
ターラ(磁石式攪拌器)及びそれに使用する撹拌容器を開発しました。

技術の特徴[マグネチックスターラ(本体)]○撹拌子(磁石)は、通常は水平方向で回転させて使用しますが、これを縦の状態で回転させる技術を考案しました。
○電気系統部品(駆動モーター等)を密封構造とし、試薬による暴露や浸食が防止され、耐久性(耐腐食性)が向上し、長寿命化を実現しました。
[撹拌容器]○ビーカー型から試験管型に変更しました。これにより省スペース化を実現し、一台の装置で同時に8試料の撹拌、抽出操作を行うことが可能になりました。
○マニプレータ等でも取扱い易い形状となり、遠隔操作性が向上しました。
○撹拌容器の開口部は、撹拌子を容易に出し入れできる形状を考案しました。
・最大8試料の同時処理が可能
・遠隔操作で扱い易い形状

・撹拌子が縦の状態で回転する
方法を考案

開口部の形状撹拌子の取り出し手順

・電気系統を密封構造従来技術(市販品)

従来技術との比較
１ 作業処理が従来技術(市販品)の8倍
２ 耐久性が向上(従来1年程度→5年上)
３ 遠隔操作に適した形状研究のステージ
実用化段階

外観写真

本件で開発した装置

利用分野
マニプレータやグローブボックスで、遠隔操作により放射性物質の分析業務を行っている分野全般

知財関連情報特許第2972192号
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-5高周波を用いたビニールシート溶着装置における電極部の冷却機構

ビニールシートの溶着作業で広く使用されている高周波ウェルダは、長時間作業を行った際に電極自体が熱を持ち、溶着不良が発生します。電極に冷却機構を付加することで不良の発生を防止し作業性を向上させました。

技術の特徴

高周波ウェルダの溶着原理：
高周波ウェルダは、上下2枚の電極で溶着させたい素材を挟み込み、電極間に高周波を加えることにより、素材自身の分子を激しく振動させた際に発する熱を用いて素材の溶着を行う装置です。
本機構を採用した高周波ウェルダ

課題：
長時間溶着作業を行うと次第に電極
自身の温度が上昇し、素材の温度制御が難しくなることから溶断等の不良が発生し、長時間溶着作業を行うことができませんでした。

電極部拡大

上側電極

課題解決策：①高周波ウェルダの下側電極を支持する部材として、アルミニウム等の熱伝導率の良い素材を用いることとしました。
②上記①の部材中にヒートパイプを設置し、より積極的に放熱を行うこととしました。

従来技術との比較
１ 電極の熱を効率的に放熱することが可能
２ 長時間の溶着作業が可能。

研究のステージ

下側電極

ヒートパイプ（下側電極支持部材内に配置）

下側電極支持部材（熱伝導率の良い素材）

利用分野
１ シート素材の加工（例：テント加工等）
２ 食品等の梱包、包装

知財関連情報特許第3823154号（共願：山本ビニター）

実用化段階
seika.riyou@jaea.go.jp

水質測定システム及び差圧調整弁

機械・装置
No. 4-6

高圧状態にある地下水などの，pHなどの物理化学パラメータを測定する場合，溶存ガスの脱ガスによる値の変化を防止するため，高圧環境下に測定電極を設置して測定を行う必要があります。しかしながら，耐圧性測定電極は，急激な圧力変化があると故障してしまいます。

技術の特徴
本技術は，バルブ開閉時の急激な液体の流入を抑制し，ウオーターハンマー現象による圧力変化を緩慢にすることで，配管に接続した各種計測機器内の水圧が外圧と等しくなると液体が通常流速で流れる差圧調整弁です（下図参照）。高差圧環境下にある配管などで使用することができます。
水質測定用電極での使用例
差圧調整弁

水質測定用電極

高圧
地下水
バルブ

高圧
地下水

フローセル

差圧調整弁の写真

接続ねじ

Oリング or パッキン
バネ

遮水板
リーク用細溝

従来技術との比較
高差圧環境条件で使用する各種機器において，急激な圧力変化を抑制できる。

研究のステージ
実用化段階（地下研究施設において使用）

利用分野
１ 水処理
２ 機械・工業
３ 環境調査知財関連情報特開2014-145648（共願：ダイヤコンサルト）
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-7

磁気軸受シャフトシステム

磁気軸受シャフトシステムとは、大型ガスタービンを支持する磁気軸受を傾斜配置することで、回転軸の振動振幅を低減させ、翼端すき間を低減する新しい方法です。

技術の特徴

磁気軸受すき間低減

磁気吸引力増加補助軸受すき間低減

回転軸振動振幅低減

磁気吸引力消滅時回転軸振動振幅低減

従来技術との比較
１ 翼端すき間を1.5mmから1.0mmに低減
2 ヘリウムガスタービンの効率を0.4%向上、圧縮機効率を2%向上。

研究のステージ
試作検討段階（実証プラントによる試験）

利用分野
１ 高温ガス炉用ヘリウムガスタービン
２ 天然ガスパイプライン用圧縮機

知財関連情報特許第4709986号
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-8

廃熱を有効に利用する
多段フラッシュ型海水淡水化システム

多段フラッシュ型海水淡水化システム（MSF）において、廃熱を有効利用するために、複数の加熱セクションを有する濃縮海水加熱器及び段階的に蒸発負荷を増加させた熱回収部を導入することにより、高温ガス炉等の熱源からの熱回収率が増大し、淡水製造量を向上させる
技術です。

技術の特徴

MSFでは、通常、濃縮海水加熱器の海水出口温度を高めることで淡水製造量が増加します。一方で、熱回収部で回収される熱量も増加し、濃縮海水加熱器の海水入口温度が上昇するため、濃縮海水加熱器での高温ガス炉等の熱源から熱回収量が低下します。
そこで、複数の加熱セクションを有する濃縮海水加熱器を導入し、高温ガス炉等からの熱を段階的に回収し、また、各加熱セクションに応じて蒸発負荷を増加させた熱回収部を導入します。以上により、高温ガス炉等の熱源からの熱回収率を増加し、淡水製造量を向上させます。
飲料水

Water distillate

Heatingwater

熱回収部
Incrementally-loaded MSF（段階的に回収熱量を増加）
Heat Recovery Section

放熱部

Heat Rejection Section

Brine
bypass
濃縮海水加熱器
heater

加熱
セクション①

Heatersection 1

T1, P1

加熱セクション②

T1', P1'

Heatersection 2T2', P2'
T2, P2Makeup
Coolingseawater

補充

冷却用
海水

加熱
セクション③

Heatersection 3

T3', P3'
T3, P3

Recirculatingbrine pumppressure
減圧弁
reducerBrine
blowdown

塩水の排水

加圧水
Pressurizer

Cooling water
reject

冷却用海水の排水

coolingseawater

海水
加圧水
Closed water
冷却器 loop

高温ガス炉
等の熱源
HeliumPrecooler

多段フラッシュ型海水淡水化システム

従来技術との比較
高温ガス炉を熱源として想定した場合
１ 淡水製造量は、約1.5倍増加
２ 熱回収量は、60% → 100%
３ 従来MSFに比べ、50%以上の淡水製造コストダウン研究のステージ
試作検討段階pump

利用分野
１ 高温ガス炉ガスタービン発電システム
２ 多段フラッシュ型海水淡水化システム全般

知財関連情報特開2014-151302
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-9

水素爆発防止装置

動的機器を一切使わずに漏洩した水素の燃焼爆発を防止触媒を用いて水素を空気中の酸素と反応させて無害な水蒸気に変換する小型・軽量
な水素－酸素結合装置

技術の特徴
ハニカム構造セラミックスに貴金属（白金、パラジウム等）を担持し、貴金属の触媒作用で水素と酸素を大気圧、常温の下で反応させて水蒸気に変換。
セラミックス触媒

消炎

空孔部
拡大

消炎部材
水蒸気

水蒸気
水素火炎

流路管
（触媒等を
収納する
管路）

1mm以下

優れた触媒性能、耐熱性を有する自動車用排気ガス浄化用セラミックス触媒（ダイハツ工業製インテリジェント触媒）を改良⇒耐放射線性を確認済み

触媒部材
 水素と空気中の酸素が穏やかに反応○水素は流れ方向に反応が進んでその量が減少することから、貴金属量を段階的に増加し、反応量を一定に制御。これにより過度の温度上昇を抑制し、爆発の危険性を低減。
○万が一、触媒部材内で水素燃焼が発生しても、触媒部材の入口/出口側に消炎機能を有する部材を配置して水素火炎を消炎。

消炎部材○屋内、屋外に容易に設置可能

水素－空気
混合ガス

従来技術との比較

利用分野

１ 常温から水素－酸素の再結合が可能で低コスト２ 水素の燃焼拡大を阻止
３ 屋内、屋外に容易に設置可能研究のステージ
試作検討段階（触媒の改良試作及び性能
評価、消炎部材の消炎確認試験中）

触媒部材内
の貴金属量
を段階的に
増量

水素火炎

消炎

水素－空気
混合ガス

１ 水素ステーションなどの水素取扱い設備
における安全対策（水素燃焼爆発対策）
２ 原子力発電所の安全対策（水素燃焼爆発
対策）

知財関連情報特開2015-013768（共願：ダイハツ工業）
特開2015-014499（共願：ダイハツ工業）
seika.riyou@jaea.go.jp

環境計測用小型高出力フェムト秒
レーザー装置機械・装置
No. 4-10

フェムト秒レーザーはパルス持続時間がフェムト(10-15)秒と非常に短いため、瞬間的なピーク出力がきわめて高く、大気環境や医療等の計測に使われます。本技術ではガラスブロック１個で増幅レーザー
光のパルス幅伸張と圧縮を行う同装置を開発し、従来比1/10程度の小型化を実現しました。
「チャープ」とは小鳥のさえずりと訳され、周波数が時間的に変化していくことを指します。

技術の特徴

増幅パルスのチャープ反転現象を利用してパルス伸張・圧縮をガラスブロック１個で実現
従来のフェムト秒レーザー
極短パルス
レーザー光

高強度
極短パルス
レーザー光

チャープパルス（色が時間的に変化する光パルス）

発振器

増幅器

数メートル
サイズ

パルス
圧縮器

パルス伸張器

（チャープ
パルスを元
に戻す）

（光パルスをチャープパルスに変換）

1/10小型化を実現
光パラメトリック増幅器（増幅時にチャープ反転 チャープ
パルスが発生）
パルス

本技術
発振器

高強度
極短パルス
レーザー光

OPA
ガラス
ブロック

従来技術との比較
１ 装置が1/10程度に小型化
２ ガラスブロック使用で高い耐環境性（温湿度変化、ホコリ等に強い）
３ シンプルな装置を実現

研究のステージ
実用化段階（装置を試作、実証試験完了）

数十cm
サイズ
チャープ
反転パルス

利用分野
１ 環境中での有害物質遠隔検知
２ 生体での非侵襲医療計測３ 工場でのレーザー微細加工（非熱加工、ナノ構造形成等）

知財関連情報特許5376652号
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-11

チャープパルス増幅を利用した光発振器内での強光電磁場発生器

従来のレーザー増幅システムとは異なり、高エネルギーの大型レーザー発振器と、そこから出射された光パルス列を増強する光キャビティーを想定し、共振器内でレーザー加速等の高強度
光相互作用を起こします。これにより高繰り返しかつ安定な相互作用が実現できます。

技術の特徴

これまでは、超短パルス発振器から出てきた弱い光パルスをチャープパルス増幅法により、強度を強め、それをターゲットに照射することでレーザー加速等の高強度光相互作用の研究等が行われてきました。 この方法ではレーザーシステムは複雑化し、安定動作や高繰り返し相互作用は不可能でした。 この技術は、そのような光増幅システムを想定せず、大型の超短パルスモードロック発振器を想定することで、安定で高繰り返しの高強度光パルスが発生できます。 更にここから出射された光パルス列を、同じく大型の光
キャビティーに閉じ込めることで、また、相互作用をキャビティー中で実行することで、更に高強度の相互作用が可能になります。
Power Supply

Vacuum Chamber
O.C.
Gain

Gain

Gain
Gain

Gain

Gain

Gain

Gain

Gain

Gain

Gain

Gain

Compressor
I.M.
Compensator
Mode
LockerStretcher
Enhancement Cavity

Power Supply
CPA in Optical Cavity
Multipass Cavity
Quantum Beam Generation
10 GeV electron acceleration

従来技術との比較
従来法では、装置が複雑で不安定。繰
返しも励起レーザーの繰返し性能で制限されていた。
本件技術は、共振器なので、安定であり繰返しも大幅に高くなる。

研究のステージ
基礎研究段階Interaction: ～1m capilaly discharge

利用分野
MHz コヒーレントX線発生器
MHz レーザー電子加速器
MHz レーザーイオン加速器

知財関連情報特許第5361054号
seika.riyou@jaea.go.jp

レーザー装置及びレーザー光増幅方法

機械・装置
No. 4-12

高出力パルスレーザーにおいて、良好なビームパターンを持った高出力レーザー光を発生する新しい手法です。本手法を用いることで、微小な領域に高いレーザーエネルギーの集中が実現可能となります。

技術の特徴
光蓄積器と非常に薄いレーザー媒質で構成されるレーザー増幅装置を組み合わせた新概念により、良好なレーザーパターンを持つ高出力レーザー光が生成できます。

入射窓

反射ミラー

レーザー光

光蓄積器

光蓄積器とは、外部からレーザー光を注入させ、光を閉じ込めて蓄積するものです。
この蓄積の過程で、良好なレーザーパターンが得られま
す。

反射ミラー
非常に薄いレーザー媒質は、強力な光に対して非常に強い耐力を持っていることから、
光蓄積器と組み合わせることで強力で且つ良好なビームパターンを得ることができます。
また、構造上、増幅の過程でレーザー光の時間的なひずみが軽減される特長があります。

入射窓

非常に薄い
レーザー媒質

取り出し窓

レーザー光

良好なビーム品質を持つ高出力レーザー光

増幅した光

光蓄積器

反射ミラー
従来技術との比較
１ 通常困難な非常に繰り返し数の高い(～GHz級)高出力レーザー光の発生が可能
２ 増幅の過程でレーザーの時間的なひずみを軽減研究のステージ
試作検討段階利用分野
各種レーザー加工や高出力レーザーを用いた物理実験等

知財関連情報特開2014-096445
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-13

イオン加速方法及び装置

本技術では強力なレーザー光を薄膜に入射してレーザー光のエネルギーを効率良くイオン加速に利用し、小型イオン源やレーザー駆動陽子線がん治療器等への応用を目指しています。

技術の特徴■ イオン（陽子）加速のイメージ
超高強度レー
ザー照射によりレーザーエネルギーが効率よくターゲット電子に移せるので、陽子を効率よく加速できる。

薄膜ターゲット
高密度薄膜

徐々に低密度■ 本技術では

従来技術との比較
従来案では、手前の高密度薄膜構造がなかったため、レーザーエネルギーを効
率よくイオン加速に移せなかったが、それをを配置することで、高速電子へエネ
ルギーを効率よく移せるので、低密度プ
ラズマを用いながら効率が上がる。

研究のステージ
基礎研究段階固体密度より桁違いに低密度で固体状の物質であるフォーム物質をターゲットとして、レーザー駆動イ
オン加速を行うことを想定した場合、レーザーの遮断周波数より低いプラズマが生じるので、レーザー
はターゲットプラズマを透過し、そのエネルギーを効
率よくイオンに渡すことができない。これに対し、この技術は手前に遮断周波数程度の高密度薄膜を配置することでレーザーエネルギーの大半を一旦高速電子に変える
ことができるので、イオン加速の効率が格段に向上
する。

利用分野
１ 電子源、 イオン源
２ 電子ビーム、 イオンビーム
３ イオン放出

知財関連情報特許第4953243号
seika.riyou@jaea.go.jp

小型イオンマイクロビーム装置

機械・装置
No. 4-14

従来技術では30m程度の長さを必要とするイオンマイクロビーム装置群を2×2×3m3 程度の範囲に設置できる小型イオンマイクロビーム装置を開発する技術です。

技術の特徴
約30 m
静電加速器

従来のイオンマイクロ
ビーム技術

5m
集束レンズ系 例）高崎量子応用研究所
軽イオンマイクロビーム装置

電源

イオン源

小型イオンマイクロ
ビーム装置

二段加速
レンズ系

（プロトタイプ、最大300keV）

90cm

50cm
第3加速レンズ(300kV)
像点

微小径を測る技術
2段加速レンズ系

小型イオンマイクロビーム
装置の概念図第3加速レンズ(～1MV)~3m~2m

従来技術との比較
１ プロトタイプの装置を開発
２ 小型高安定高圧電源の開発

研究のステージ
実用化段階

想定応用分野利用分野
微細加工分野、分析機器分野など

知財関連情報特許第4665117号
特開2014-053202（共願：ビーム精工」）
seika.riyou@jaea.go.jp

高強度レーザーのコントラスト制御法

機械・装置
No. 4-15高強度レーザーにおいて、レーザー主パルスに付随する不必要なノイズ成分を抑制する新しい手法です。本手法を用いることで、微小な時間にエネルギーを集中できるレーザーパルスの生成が実現可能となります。

技術の特徴
光パラメトリックチャープパルス増幅手法（OPCPA）と可飽和吸収体を組み合わせる新規アイデアでノイズ成分を抑制することができます。
光パラメトリック変換を用いたレーザー増幅プロセス（OPCPA）があり、非線形光学結晶中でレーザーパルスが増幅されるので、ノイズの増幅利得を抑えることができます。

励起光

入射
パルス

励起光

エネルギー
移行
非線形光学結晶

出射
パルス

強度が低いノイズに対しては吸収体として働き、強度が強い主パルスに対して、その能力が飽和して透明体として働く色ガラスフィルター（可飽和吸収体と呼ぶ）に着目しました。

伝導帯
ノイズ

価電子帯

吸収され、
透過しない

可飽和吸収体伝導帯

主パルス 可飽和吸収体

従来技術との比較
１ ノイズレベルを従来法の100万分の１以下
２ 安価で簡便で、コンパクトな手法

研究のステージ
試作検討段階

価電子帯

吸収飽和し、透過する

利用分野
１ 高強度レーザーの高度化
２ 高強度レーザー駆動量子ビームの高品質化

知財関連情報特許第5093468号
seika.riyou@jaea.go.jp

機械・装置No. 4-16

重量構造物を鉛直方向に免震支持する空気ばね

原子力発電施設等における建物を対象とする上下方向免震装置として好適な小型で高強度のローリングシール型の空気ばねを開発しました。簡略な構造を実現したため、製作性、保守性、信頼性の向上及び低コスト化を達成しました。

技術の特徴• 空気ばねは、外筒、内筒、ダイアフラムで構成します。図１に空気ばねの概略構成図を示します。

ダイアフラム
締結金具• ダイアフラムは、すり鉢状または円筒状のゴ
ム膜で（図2参照）、外筒と内筒の環状の隙間において上下方向にＵ字型に折り返した
状態で円滑に動くように設置します• ダイアフラム両端のビード部をそれぞれ外筒、内筒に締結金具により気密性を保つように設置することで高圧化を実現しました。
• 従来技術では、セルフシール構造を採用するため、構造が複雑になります。本空気ばね
は、締結金具を用いることで、構造の簡略化を実現しました。製作性、保守性が向上するとともに、コストダウンが図れます。
• 空気ばねを免震装置として用いる際には、内筒上部のオリフィスを通る空気流の圧力
損失により、減衰機能を持たせることができます。

従来技術との比較
１ 大重量の構造物の免震支持が可能な
高圧仕様
２ 簡略な構造で、製作性、保守性が向
上、低コストで高い信頼性
３ 免震装置の減衰機能を付加研究のステージ
実用化段階（ダイヤフラム径約Φ600mm、
圧力約8MPa規模）

空気室
補強リブ
外筒

オリフィス
補助タンク

内筒

図1 空気バネ概略図

ビード部

ダイアフラムビード部

図2 ダイアフラム断面図

利用分野
１ 重量構造物の鉛直方向免震装置（積層ゴムと併用し3次元免震装置）
２ 橋梁等の支承

知財関連情報特許第5648787号（共願：清水建設、三協社、シンコー）
seika.riyou@jaea.go.jp

隙間機械・装置No. 4-17

ネジ込蓋付ガス放出孔式
廃棄物収納容器

有機物や水を含む高線量の放射性廃棄物は、放射線分解によりガスが生成します。このような廃棄物を容器に密閉すると、容器内の圧力上昇等により容器の変形や破損する可能性があるため、容器内からガス放出する放出孔、ダスト性物質を閉込めるフィルタを設けました。フィルタは交換が可能なネジ込式の構造であり、このフィルタを取外すことで廃棄物収納後でも空隙に充填材を注入可能です。

技術の特徴
ネジ込式蓋

ネジ込式蓋を取付けること
で、容器を密閉することがネジ込式 できます。

パッキン

フィルタ
フィルタ

ハンドリング
ヘッド部

ガス放出
経路

ネジ込式フィルタ拡大図

廃棄物
容器本体
高線量の
放射性廃棄物断面

蓋部構造概要(1) ガスの放出時(2)充填材注入時

充填材注入
ネジ込式
フィルタの取外し廃棄物容器概要（キャニスタ）① ネジ込式蓋を外すことにより可燃性ガスを放出することができます（ダスト性の廃棄物はフィルタで捕集）。

従来技術との比較
１ 容器内のガスを放出することが可能（ダスト性廃棄物はフィルタで捕集）
２ 廃棄物を容器に収納後においても容器内の空隙に充填材を注入することが可能

研究のステージ
実用化段階② 廃棄物を封入後でもネジ込み式フィルタを外すことにより、充填材を注入することが
可能です。

利用分野
１ 有機物や水分を含む高い線量の放射性廃棄物
２ ガスを発生する固体の有害物質を含む
廃棄物

知財関連情報特許第3224802号（共願：検査開発）
seika.riyou@jaea.go.jp

気密容器内の物理量の測定方法

情報・計測
No. 5-1

本発明は、気密性が要求される容器内に収納される物質の物理量（温度、圧力等）を気密性を維持しながら測定することを目的としたものです。

技術の特徴

課題
信号線を引き出すことができない（信号線を引き出すと気密が維持できなくなる）
特徴②
データ取り出しのための信号線をつながなくともデータを無線伝送で取得することが可能

課題解決策及び特徴①
容器内にセンサーと記録部を一体化させた装置を留置することにより、信号線の引き回しが不要

従来技術との比較
気密性を維持しつつ、必要な情報を収集
メモリー中の測定データを遠隔で回収可能センサーの選定により、必要なデータを収集

研究のステージ
実用化段階

想定応用分野利用分野
気密性等が要求される容器内の物理量測定→設備改造をすることなく、容易に測定可能
例：化学反応容器、生物反応容器

知財関連情報特許第4644871号
seika.riyou@jaea.go.jp

無線タグ（RFID）を用いた廃棄物の一元管理システム

情報・計測
No. 5-2

本発明は、原子力施設から発生する放射性廃棄物を、無線タグ（RFID)を用いて、その発生か
ら容器への収納、焼却、減容処理及び廃棄体としての封入並びに処分までの一連の過程において、廃棄物1個単位で一元的に管理することを目的としたものです。

技術の特徴
特徴③：非接触（遠隔）で情報の読み書きが可能→容器からの放射線による被ばく低減→安全性の向上

特徴①：管理対象物品とその管理情報が一体となって移動
特徴②：携帯情報端末にDBを持たせることにより、LAN環境でなくてもデーター
参照が可能

従来技術との比較
１ 廃棄物本体と内容物等の管理すべき
情報を一体管理することが可能
２ データ通信環境（LAN等）が整っていない
環境でも廃棄物の情報を管理可能
３ 複数の廃棄物を遠隔で一括管理することが可能（作業の効率化、被ばく低減等）

想定応用分野利用分野
１ 原子力発電所等から発生した放射性廃棄物の一元管理２ 福島第一原子力発電所の事故に伴い発生した除染廃棄物の管理

研究のステージ

知財関連情報実用化段階（試験運用例あり）

特許第5187896号（共願：NESI）

seika.riyou@jaea.go.jp

熱中症発症リスクを警告及び監視する装置情報・計測
No. 5-3

これまで、作業者の自己申告やWBGT（暑さ指数）に基づく間接的な熱中症のリスク管理であったものを、作業者の体温をモニタリングすることで、客観的に熱中症の発症リス
クの高まりを作業者に警告するとともに、遠方いる監視者にリアルタイムで作業者の身体情報を伝送するシステムです。

技術の特徴
特徴
以下のシステムで、作業者の熱中症リスクを回避します。
・作業者の鼓膜温を連続的にモニタリングし、熱中症の発症リスク管理を行う上で客観的な判断情報となる作業者の核心温（深部温）を予測し、危険性を判定・警報または音声で作業者へ警告
・無線通信や電話通信回線等を利用し、監視者に複数の作業者の身体情報を送信し監視用端末上に表示(右下図）・身体情報には、心拍数、運動量、作業者の姿勢を含めることが可能
・骨伝導マイク・スピーカーを用いた無線通信で監視者と連携警告

最新型の耳掛
けタイプ

警報

装着状況
従来技術との比較
１ センサーの装着が容易（肉体的・精神的負荷が小さい）２ 可視化された情報を基に熱中症の発症リスク管理が可能
３ 複数作業員に対して、遠隔かつリアルタ
イムで熱中症リスク管理が可能

研究のステージ
実用化段階

監視端末の表示例
想定応用分野利用分野
１ 防護服を着用する環境
・原子力施設（保守、点検、廃止措置等）
・消防、警察（消防服、NBC用防護服）
２ 建設現場（アスベスト等除去現場等）

知財関連情報特開2013-048812
特許第4961618号（共願：日本環境調査、ワイマチック）
seika.riyou@jaea.go.jp

放射線検出器用圧力容器システム

情報・計測
No. 5-4

本システムは放射線、例えば中性子、ガンマ線またはX線の入射位置または二次元分布を計測するために使用するものです。数100から1000チャンネル以上に及ぶ高速の微小信号を低雑音で個別読み出しにより測定することを可能にします。

技術の特徴
本システムは放射線検出用ガスを封入する圧力容器1-3、検出信号を電気パルスに変換する検出素子5、高速微小電気信号を圧力容器から多チャンネルで取り出すフィードスルーピン配列4a、圧力容器外側に取り付けられる多チャンネル信号増幅電子回路基板6より構成されます。

本システムの特徴は、放射線を検出ためのガス圧力容器、信号検出素子及び信号
増幅電子回路が多チャンネルのフィードス
ルーピン配列を介して一体化されていることです。
ガス圧力容器は高圧力密封構造になっており、放射線検出用混合ガスの高い純度を長期間にわたり維持することができます。
３つの主要な構成機器を一体化構造にすることより、多チャンネルの高速、微小電気信号を各チャンネル毎に個別に、極めて少ない減衰且つ低雑音の状態で信号処理できることにあります。このことにより、高い位置検出分解能を実現することを可能にします。

従来技術との比較
１ 抵抗減衰方式は信号の波高から位置を検出するため、高速、低雑音対応が困難であった。
２ 多ピンコネクタと多芯ケーブルを介して、電子回路に接続する方式は、構造が大きくなり、安定作動が難しかった。

研究のステージ
実用化段階 (パルス中性子散乱実
験装置に設置)

想定応用分野
利用分野
１ 中性子散乱実験における二次元
イメージング用検出器
２ X線、ガンマ線の二次元分布測定

知財関連情報特許第4314373号

seika.riyou@jaea.go.jp

減速型中性子スペクトル測定器の
減速材構造

情報・計測
No. 5-5

幅広いエネルギー範囲の中性子スペクトル（中性子エネルギー分布）を簡易に推定できる測定器です。検出器内部に組み込む減速材に様々な工夫を加えることにより中性子のエネル
ギーの弁別性能を向上させました。

技術の特徴

上図は、本発明の中性子検出器の原理図です。検出器に入射した中性子が内部の減速材で減速され低いエネルギーの中性子（１eV程度の熱中性子）となり散乱されることで、中心軸に設置してある熱中性子検出器で検出される方式です。
入射する中性子のエネルギーにより減速材中の透過距離が変わるので、長軸の熱中性子検出器に長さ方向の位置を検出する機能を待たせることで、中性子のエネルギーが分かります。
本発明では、このような方式の中性子検出器にポリカーボネートとポリエチレンの2段の減速材構造や熱中性子吸収用カドミウム板を設置する等の工夫をすることで、中性子のエネルギー弁別する性能を向上させました。

従来技術との比較
１ 従来は複数の測定器による評価を必要としていたが、本測定器１つで測定可能
２ 測定及びセットアップにかかる時間を短縮
３ 市販のエレクトロニクス機器の利用が可能

研究のステージ
実用化段階（試作機有）想定応用分野
利用分野
１ 放射線管理計測（中性子）２ 加速器物理工学
３ 核データ評価

知財関連情報特許第4670068号

seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-6

モニタカメラ映像による
液状物質の液位測定・監視

溶融炉に設置した固化容器内の液面をモニタカメラで撮影し、その映像信号をコンピュータに入力して、その画像処理により固化容器内の液位を測定・監視する方法です。

技術の特徴
モニタカメラで液状物質が貯留されている
容器内を撮影し、その画像を数値処理して、容器内の液位を容易にかつ精度よく算出します。
非接触形なので、測定対象が高温や有害物質等である場合に有効です。

液位モニター（PC画面）
１：容器
２： 液面
２ａ： 液面画像
５： 撮像装置（モニタカメラ）
９ ：基準線
９ａ： 基準線画像
１１： 結像面
１２ ：映像Ｏ： 画像中心位置
Ｘ０： 画像中心位置から基準線画像までの距離
Ｘ１： 画像中心位置から液面画像までの距離
Ｈ ：液位Ｈ０：容器底面から結像面までの距離
Ｈ１：基準線から結像面までの距離

従来技術との比較
１ 容器内に測定治具等を入れることなく、精度良い測定が可能
２ 高温や有害物質等の測定が可能

研究のステージ
実用化段階

想定応用分野利用分野
１ 原子力プラント
２ 化学プラント
３ 製鉄所

知財関連情報特許第3059692号

seika.riyou@jaea.go.jp

地磁気地電流データの自動ノイズ除去法

情報・計測
No. 5-7

地熱・金属鉱床等の資源探査や地震・火山防災のための地下構造調査に用いられる地磁気地電流法の観測データを，高品質で取得するための方法です。
技術の特徴
新しいスタッキング法(注)を使ったこの方法では，単位観測期間ごとにデータ品質の評価値を求め，それに基づいた重み付きスタッキングを行う
ことで，効率的に高品質データが得られます。
見掛比抵抗[log10(Ω･m)]

従来の自動編集
スタッキング結果

目視による編集
スタッキング結果

ほぼ同レベル
観測データ
見掛比抵抗[log10(Ω･m)]

見掛比抵抗[log10(Ω･m)]

見掛比抵抗[log10(Ω･m)]*スタッキング： 同じような信号の時系列データにおいて、対応する時間のデータ同士を足し合わせ、S/N比を大きくする処理法。

新しいスタッキング
による結果

従来技術との比較
１ 作業者の技術レベルに依存しない
自動処理
２ データ処理作業時間の短縮
３ ノイズ低減効果の向上

研究のステージ
実用段階

想定応用分野利用分野
１ 地熱，金属鉱床等の資源探査
２ 地震，火山防災等の地下構造調査 等

知財関連情報特許第4512790号（共願：
日鉄鉱コンサルタント）
seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-8

孔内起振源を用いた
簡易弾性波トモグラフィ試験“孔内起振源”は、空気圧を用いて岩盤に掘削されたボーリング孔の孔壁をたたき、ボーリング
孔内の所定の場所・時間に四方に弾性波を発生させる装置です。本装置を用いることで、弾性波トモグラフィ調査を短時間で簡便に行うことを可能とします。

技術の特徴
簡便に弾性波トモグラフィ調査を可能とする技術であり、専門業者で無くても取り扱え、掘削工事の合間に調査を行うことが可能となったことで、これまでデータ取得が困難であった坑道掘削中の岩盤内における変化を捉えることが可能となったのが特徴です。
（下図を参照）。掘削後の長期間における岩盤の挙動の調査にも対応します。

坑道掘削時の弾性波トモグラフィ調査の進め方のイメージ（鳥瞰図）孔内起振源の断面図

弾性波トモグラフィ調査システムの概要

発振子としての孔内起振源のボーリング孔内への挿入の模様

従来技術との比較

想定応用分野
利用分野

１ 弾性波トモグラフィ調査システム全体がコンパクトかつ取り扱いも容易
２ 点源としての位置・時刻の精度が向上した四方への弾性波の発生が可能

研究のステージ
試作検討段階１ 岩盤の調査技術

知財関連情報特許第5273568号（共願：サンコーコンサルタント）
seika.riyou@jaea.go.jp

廃棄物の微量なウラン量を測る技術

情報・計測
No. 5-9

従来、廃棄物（例えばドラム缶）の中のウラン量（例えばウラン235）を測定する際、廃棄物中の位置感度差の問題による測定誤差の大きさが問題になっています。しかし、高速中性子直接問
いかけ法を用いると測定誤差を低く抑えて、短時間でウラン量を測定することが可能です。

技術の特徴※廃棄物に高速中性子をパルス状に照射すると、高速中性子は廃棄物の内容物で熱中性子に変わり、ウラン235と反応し核分裂中性子を発生します。

測定原理図※発生する核分裂中性子は、廃棄物中のウラン235の量に比例します。この核分裂中性子を計ってウラン235の量を特定します。内容物が他の種類に変わっても、比例するのでウラン235量を正確に測定できます。

従来技術との比較
１ 測定誤差が小さい
２ あらゆる廃棄物（内容物：コンクリー
ト、ウェス、金属、セラミックス、無機物等）で測定可能
３ ドラム缶中の~mg（ウラン235）までの微量な核物質でも測定可能

研究のステージ
実用化段階

想定応用分野利用分野
１ 原子力分野での計量管理、クリアラン
ス保障措置等
２ 港湾、空港、国境ゲートでの核セキュ
リティ対策、核物質探知

知財関連情報特許第5099700号
特開2014-174123
seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-10

リモートパーティクルカウンター

屋外或いは室内の空気中にはハウスダスト、花粉やPM2.5などの有害な微粒子などが浮遊しています。これらの微粒子をレーザーで写真撮影し、その数量や粒子径をすばやく測定できる
新しい測定技術です。また、観測した微粒子がどんな種類かをも特定することが可能です。

技術の特徴
遠方の空気中に浮遊する微粒子の撮影方法は、基本的にカメラのフラッシュ撮影と同じです。フラッシュ光の代わりにレーザー光を使い、高速シャッターのカメラを用いて数100mまで離れた空気中の微粒子を下図のように自由に写真撮影できます。この画像か
ら、微粒子の数と粒子の大きさ、微粒子の種類まで測定することができます。

200m遠方測定原理図

微粒子の量、種類をすぐに測定可能！
粒径分布 ↓

空気中の塵の写真

従来技術との比較
１ 従来では不可能な遠方の空気中の微粒子の濃度、種類をリアルタイム
で測定可能
２ 従来法では計測できない空気中の微粒子の流れ、動きも計測可能

研究のステージ
実用化段階（民間企業で実用化実績有）

想定応用分野
利用分野
１ クリーンルームの清浄度計測
２ 黄砂、PM2.5、花粉、火山灰、空気中のダスト等の浮遊状況、環境計測等
３ 噴霧器、スプレーの飛沫粒子計測

知財関連情報特許第5115912号、特許第3963381号
特許第4229325号、特許第5046076号
seika.riyou@jaea.go.jp

気泡を識別できる異物微粒子検出法

情報・計測
No. 5-11

従来、光やレーザーを用いて液体中の不純物粒子或いは異物微粒子を検出する際に、気泡と微粒子の識別が困難なため気泡をも微粒子として計測する計数誤差が発生する。しかし、X線とレーザーを用いると、気泡を除いて液体中の微粒子のみを正確に計数することが可能になる。

技術の特徴※フローセル中にX線と光（レーザー）を照射して、透過するX線、光量から液体中の微粒子と気泡を識別して微粒子のみを検出する。

測定原理図

信号図
※透過するX線に対して微粒子と気泡では正反対の透過信号を出力する。これを利用して、透過光量で微粒子、気泡を検出し、透過X線で、微粒子と気泡を識別する。

従来技術との比較
１ 液体中の気泡を計数、計測しない
２ 金属系微粒子から有機物微粒子まで気泡以外の微粒子を計測可
３ 液体中の微粒子の物質組成も測定、または同定可能研究のステージ
実用化段階

想定応用分野利用分野
１ 食品、医薬品、産業製品関係の液体物の清浄度、異物管理
２ タービン潤滑油等の劣化、異物計測
３ 噴霧器、スプレーの飛沫粒子計測

知財関連情報特開2014-190902（共願：プラントテクノス）

seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-12

周囲の汚染に影響を受けない
放射性セシウム検出器

東京電力福島第一原子力発電所の事故による環境中の放射性セシウムの中で、134Cs
が２本のエネルギーを持ったガンマ線を同時に放出するのを利用し、遮蔽体などを用いないで周囲からのガンマ線を遮断できる新しい検出器です。

技術の特徴

134Cs

本装置の構成例です。①同時計数される２本のガンマ線をデジタ
ルオシロスコープ上の時間情報で解析し134Csを弁別する。また、②遠くの134Csからのガンマ線が２つの検出器に入る可能性はほ
とんどないが、近いとその可能性が非常に高い(注)ことを利用し、試料中の134Csを測定、あるいは環境中でその場測定します。
134Csの半減期は137Csより短いが、 137Csは計測されないので、高汚染区域では今後も十分に利用可能です。

134Cs(注) ２個のγ線検出器の同時計数を行うことで、測定装置の検出効
率は、各検出器の検出効率の積となる。１個のγ線検出器の検出効率
は、検出器と被検体との距離の２乗に反比例するため、本発明の測定装置では距離の４乗に反比例することになります。

ガンマ線計測部（シンチレータ）
デジタルオシロスコープ
-40

-60

-80

-100

-120

-140

-160

0

20

ch1

従来技術との比較
１ 測定試料の遮蔽包囲体が不要
２ 時間解析で弁別するため、スペクト
ル解析などが不要

研究のステージ

40

60

80

100

ch2

想定応用分野利用分野
１ 134Csを含む放射性物質の除染作業
２ 134Csを含む放射能汚染のマッピング
３ 樹木などの非破壊その場測定

知財関連情報特開2014-025895

試作検討段階（デモ機で実証済み）

RADIOISOTOPES Vol.64 (2015)
No. 5, p.311-318

seika.riyou@jaea.go.jp

瞬時・高密度
伝熱面温度・熱流束同時計測技術

情報・計測
No. 5-13

伝熱面上の流れを乱さずに、500Ｈｚ以上の高速度で変化する伝熱面温度・熱流束分
布を高空間分解能で計測できる技術です。
技術の特徴
１．伝熱面内に設置する高密度・高感度温度センサと熱伝導逆問題解析手
法の組合せにより表面温度・熱流束の同時計測
２．伝熱面表面の流れを乱さない非接触式計測
３．センサ間隔0.2mm以下の高密度配置と10-7sの高い時間応答性

2ミクロン以下 個別金属線と共同金属膜により伝熱面内に温度センサ群を形成。微細個別金属線を用いることで高密度配置が可能

 スパッタリングによる共同金属膜形成により温度センサを加熱面から深さ2μm未満に近接設置し、高い時間応答性を実現

接合点(温度センサ)
共同金属膜（銅）

1

2

温度センサ

3

φ50µm

伝熱体
（銅）
- V3 +- V2 +- V1 +

スパッタリング製膜前の観察結果（φ50μm温度センサを1mmに6点の密度で設置）

絶縁層つき個別金属線(コンスタンタン)

従来技術との比較
１ 流動を乱さない非接触式計測が可能
２ センサー間隔0.2mm以下の高密度
計測が可能
３ 500Hz以上の高速過渡現象の計測が可能

研究のステージ
実用化段階

想定応用分野
利用分野
流体の温度変化を高速で測定する用途

知財関連情報特許第5305354号

seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-14

家庭用放射線メータ

福島第1原発事故以来、簡便で高信頼性の放射線メータが求められており、“家庭用放射線メータ”は放射線に関する知識がない方でも放射線量が正常であるかが一目でわかるような表示になっています。

技術の特徴■ 放射線検出器にフォトダイオード（放射線や光が当たると微弱電流が発生）を用いることにより、長寿命で安価かつ高信頼性のものとなります。
■ 測定した放射線量をバーグラフ化するとともに、自然放射線量の目安となる
イラストと対比させてわかりやすく表示し、特に家庭用に適します。

電源スイッチを押すだけで計測スタート

1年間に自然から受ける放射線量の目安をイラストで表示（例えばブラジル・カラ
バリ市は10ﾐﾘｼｰﾍﾞﾙﾄ）
測定した1時間あたりの放射線量をバーグラフで表示

放射線を検知するとＬＥＤが点灯従来技術との比較

想定応用分野利用分野

１ 安価であること。
２ 操作（取扱）が簡単である。
（専門知識が不要）
３ 維持費が安価

１ 家庭用に常備する。
２ 学校の教育用
３ 公共の場の放射線ﾒｰﾀ

研究のステージ

知財関連情報実用化段階

特許第4448944号
特願2011-164392号
seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-15

自己出力型中性子検出器

大容量電源の配線がなくても中性子を測定できる放射線検出器です。計測部が細径なので狭く入り組んだ箇所で測定ができます。エミッタ材の合金化により、高感度で過渡変化時の応答性にも優れます。

技術の特徴

中性子線を照射すると、エミッタからβ線（電子）、光電子及びコンプトン
電子が放出され、コレクタで集電されることで流れる電流量から中性子線量を測定します。

エミッタ(Pt-40%Rh)

耐放射線性
ケーブル

70mm
2mm

電流計
(測定用)

コレクタ
(NCF600)

絶縁材(Al2O3)

電流計
(補償用)

芯線
(NCF600)○中性子線量の測定範囲は、109/cm2以上。
（エミッタの大きさにより測定範囲は変更可）○エミッタ材を変更することにより、より高温での使用も可能。
(現在の最高使用温度：700℃)○放射線に強いケーブルを使用。

従来技術との比較

想定応用分野
利用分野

１ 応答性の良い測定ができる
２ 中性子の影響を受けにくい
３ 交換の必要な部品が無い

１ 燃料デブリ等取出しに係る線量評価
２ 中性子源の位置探索研究のステージ

知財関連情報実用化段階（炉内計測に実用）

特許第4477515号（共願：助川電気工業）
seika.riyou@jaea.go.jp

プロトン導電性セラミックスを用いた
水素濃度計

情報・計測
No. 5-16

数百℃の高温環境や放射線が存在する環境など、厳しい環境条件でも水素濃度の測定が可能であり、水素爆発防止に役立つ小型の水素濃度センサです。
技術の特徴

φ6

プロトン導電性セラミックス管内の基準物質と周囲の水素濃度の差により生ずる起電力を電極で検知することで、水素濃度が分かります。
セラミックと金属で構成されているため、温度・圧力・放射線に強い設計になっています。
55[単位:mm]

ヒータ

基準物質

電極

耐放射線性ケーブル
熱電対

プロトン導電性セラミックス管
1.0

10,000起電力 (V)

温度：700˚C
0.9

1,000

0.8

0.7

100
(水素濃度：ppm)
0

5

10

15

20

経時時間 (分)従来技術との比較
１ 応答性の良い測定ができる
２ 高温や高圧、さらに放射線が存在する条件でも測定できる
３ 交換の必要な部品が無い研究のステージ
試作検討段階○応答性に優れるため、周囲の水素濃度変化をリアルタイムに測定可能です。
○ 電圧計と電源(車載バッテリ程度)があれば、測定可能となります。

25

想定応用分野利用分野
１ 軽水炉事故時の安全対策
２ 高温水素雰囲気での濃度分析

知財関連情報特開2015-052502（共願：
助川電気工業）seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-17

自己出力型の小型ガンマ線検出器

大容量電源の配線がなくてもガンマ線を測定できる放射線検出器です。計測部
が細径で狭く入り組んだ箇所で測定ができます。エミッタ材の選択により、高温環
境下での測定も可能です。
技術の特徴

ガンマ線を照射すると、エミッタから光電子及びコンプトン電子が放出され、計測する出力電流からガンマ線量を測定。

数十～百数十mm

外観写真

数mm

電流計
（測定用）

コレクタ

絶縁材

芯線

電流計
（補償用）

φ3.5mm
135mm

耐放射線性
ケーブル

エミッタ

出力校正曲線(例)○ガンマ線量の測定範囲は、>10Gy/h（形状により測定範囲は変更可）。
○エミッタ材を選択することにより、高温での使用が可能。
○放射線に強いケーブルを使用。

従来技術との比較

想定応用分野
利用分野

１ 応答性の良い測定ができる
２ 中性子の影響を受けにくい
３ 交換の必要な部品が無い

１ 高放射線環境の線量評価
２ ガンマ線発生源の位置探索研究のステージ

知財関連情報試作検討段階

特開2014-085119（共願：
助川電気工業）seika.riyou@jaea.go.jp

ガンマ線による核物質の非破壊
検知・分析

情報・計測
No. 5-18

高エネルギー電子ビームとレーザーの衝突散乱（レーザー・コンプトン散乱）で、単色かつエネ
ルギー可変のガンマ線を発生できます。このガンマ線を用いることで、核物質の非破壊検知・分析を行うことができます。

技術の特徴

貨物中に隠ぺいされた核物質を外部から非破壊で検知・分析できる技術です。
透過力の強い２－３ＭｅＶのガンマ線をプローブに用いるので、数 cm の鉄などの金属や、数十cm の水などの遮蔽物を透過して検知できます。
被測定物を放射化することはありません。
核物質（ウラン、プルトニウムなど）の同位体を識別して検知・分析できます。
核物質以外の安定同位体を含む核種にも適用可能です。

従来技術との比較
１ 核種を識別して検知・分析が可能
２ 被測定物を放射化しない研究のステージ
実用化段階（実証機による試験）

想定応用分野利用分野
１ 港湾における貨物コンテナの検査
２ 税関における貨物コンテナの検査

知財関連情報特許第5697074号
特許第5403767号（共願：産総研、京大）
特許第5464366号（共願：産総研）
seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-19

電流測定でエネルギー分布を得る
放射線検出器

小型の素子や材料を配列したシンプルな検出器で、高い放射線量においてもＸ
線やガンマ線の強度（エネルギー）を瞬時に測定可能です。 医療用X線装置や産業用X線CT装置などへの応用が可能です。
技術の特徴◇検出素子と放射線を吸収しやすい材料
を直列に複数配置し一つの検出器を構成します。（図１）
低エネルギー放射線は、手前側の検出素子でのみ信号が出力されます。
高エネルギー放射線は、貫通力が高く、全ての検出素子から信号が出力されます。この違いを利用し、瞬時に放射線強度を計測します。

図１検出器イメージ◇検出素子としては、半導体、シンチレータなど、測定する放射線の強度、検出器の大きさ等、測定ニーズに応じて様々な構成が可能です。
◇本検出器を人体のＸ線ＣＴに適用した場合の模擬実験結果では、丸い部分（造影剤模擬）が明瞭に識別できました。（図２）
低Ｘ線量でも画像が得られるため、被ばく低減も図れます。

(a)従来検出器(b)本検出器
図2 人体中造影剤の画像化結果（４か所の薄い白丸部が造影剤、数値は濃度比）

従来技術との比較
１ ニーズに合わせた校正が可能
２ 医療Ｘ線ＣＴの解像度向上
３ 物質組成の特定が可能

研究のステージ
試作検討段階想定応用分野利用分野
１ 人体用X線CT
２ 産業用X線CT
３ 原子力施設計装
４ ホームランドセキュリティ
５ 手荷物検査

知財関連情報特開2013-057554
seika.riyou@jaea.go.jp

情報・計測No. 5-20

ひずみ制御による超高サイクル
疲労試験技術高温に加熱した金属材料のひずみ（変形量）をコントロールしつつ、引張・圧縮の力を与えて、高サイクル疲労試験データを取得できる新しい試験技術です。本試験技術により、高温における金属材料の高サイクル疲労強度を評価することができます。

技術の特徴
１．油圧駆動機構により金属材料に高速（最大100サイクル／秒）の繰返し負荷（引張・圧縮力）を与えます。
２．レーザ変位計と押当て型ひずみ計を併用し、繰返し負荷時の金属材料のひずみ（変形量）を制御します。
３．金属材料の高温加熱は、高周波誘導加熱コイルを使用します。
試験片つかみ部

上部ロッド
レーザ
変位計

10
材料 316FR
試験温度 550℃

全ひずみ範囲（%）

押当て型ひずみ計

金属材料
試験片
加熱
コイル

○ 本試験技術によるデータ 6～79Hz△ 既存データ 0.03～1.4Hz

1

自動スライドステージ

→

下部ロッド
（油圧駆動機構によりロッドが上下に変動）

疲労試験部

0
1.0E+0215

1.0E+04

1.0E+06

1.0E+08

1.0E+10

φ26

φ6破損繰返し数（Nf）※○印が本試験技術によるデータ

高サイクル疲労試験データ（一例）
140

単位 mm

金属材料試験片の形状（一例）

従来技術との比較
１ 試験データの取得期間が10～100分の1に短縮
２ 10億サイクル域の疲労試験
データ取得が可能
３ 高信頼性のデータ取得が可能

研究のステージ
実用化段階（設計用データ取得中）

想定応用分野利用分野
１ 化学プラントや火力プラントの構
造設計
２ 高温流体を用いるプラントの構
造設計

知財関連情報特許第4061341号（共願：島津製作所）

seika.riyou@jaea.go.jp

高速炉の破損燃料を検知するレーザー
共鳴イオン化質量分析装置の開発

情報・計測
No. 5-21

高速炉の破損燃料は、アルゴンガスにわずかに含まれるクリプトン及びキセノンの同位体比を測定することで同定することができます。高速炉の安全性確保を目的として、同位体比の正確かつ迅速な測定を可能にする「レーザー共鳴イオン化質量分析装置」を開発しました。

技術の特徴

高速炉の燃料が破損すると、燃料集合体ごとに異なる同位体比のクリプトン及びキセノンがアルゴンガスに放出されます。

「レーザー共鳴イオン化質量分析法」は、レーザーの「波長」を調整することでクリプトン又はキセノンのみを効率良くイオン化して計測する分析法です。

従来技術との比較
１ 濃縮操作が不要であり、簡便な操作で迅速に分析
２ スリット電極により、測定を妨害する
イオンを無視できるレベルまで抑制研究のステージ
試作検討段階レーザーの光軸に沿った「スリット」
電極を開発し、測定を妨害する
イオンを大幅に減らしました。

想定応用分野利用分野
１ 高速炉開発
２ 核分裂生成物（ＦＰ）分析
３ 希ガス元素分析全般

知財関連情報特許第5327678号

seika.riyou@jaea.go.jp

高温環境観察用の光ファイバスコープの熱膨張影響の緩和

情報・計測
No. 5-22高温環境下で従前の高温構造材料であるステンレス鋼と光ファイバを組み合わせて用いますと、金属とガラスの熱膨張差により発生する力がファイバに加わり破損することがあります。また、
熱膨張により全体が伸びて対象物を見る位置がずれるため、常に調整する必要があります。

技術の特徴
カメラ側

カメラ
照明光
導入部
上保護管
（ステンレス）
光ファイバ
ケーブル
材質の違いによる高温での熱

伸縮
スライド

摺動管

膨張差について、上・下保護管の間に設けた摺動管でスライドさせて緩和する構造としました。
摺動管は、接触面にクロムコー

下保護管（ステンレス）

ティングを施し、極限環境下でも確実に滑るようにしています。

光ファイバ
（ガラス）

ケーブル固定具
ファイバ口金

レンズユニット
観察窓
反射鏡
アダプタケース

光ファイバスコープ
従来技術との比較
１ 高温環境下での損傷防止
２ 高温環境下での安定した画像取得

研究のステージ
実用化段階（高温の原子炉内で使用実績）

対物アダプタ部
想定応用分野利用分野

１ 高温環境下での観察
２ 高温腐食環境下での観察
３ 高放射線作業環境下での観察

知財関連情報特開2014-149254

seika.riyou@jaea.go.jp

プラント作業に利用する拡張現実空間を構築・利用するためのツール

情報・計測
No. 5-23

拡張現実感技術を使用したシステムをプラント保守等の現場作業に活用するため、空間内の作業者のトラッキング（位置や向きの追尾）に使用するマーカ及びプラント内のマーカ位置を自動的に計測しコンピュータに入力するツールです。
技術の特徴

拡張現実感技術をプラント内作業に利用するため、プラント内に貼り付けたマーカを作業者が所持するタブレットＰＣとカメラで認識させています。そこで、
１．従来は遠方用マーカと近傍用マーカを別々に使用したが、遠方及び近傍からでも作業者の位置と向きをトラッキングできるマーカを考案しました。
2. 従来はプラント内に貼り付けたマーカの位置をあらかじめ計測して、その座標をコン
ピュータに入力していた作業を、カメラとレーザー距離計を組み合わせたシステムでマーカの位置を自動的に計測し、コンピュータに入力することで、労力を軽減することができました。

遠近両用マーカ

システム

プラント内にマーカを貼り付け

プラント内三次元位置の計測及び入力システム

従来技術との比較
１ 従来の遠方用マーカと近傍用マーカを一元化
２ マーカーの三次元位置座標を自動的に計測しPCへ入力することで、労力を削減

研究のステージ
試作検討段階

作業員

想定応用分野
利用分野
以下の保守メンテナンス作業への利用
１ 原子力関連プラント
２ 化学関連プラント

知財関連情報特許第4747345号
seika.riyou@jaea.go.jp

拡張現実感技術を利用した施設設備
解体作業の管理・支援システム

情報・計測
No. 5-24

拡張現実感技術を利用し、施設・設備の解体撤去工事に係る解体手順の表示や解体記録の管理及び解体撤去物の運搬時の敷設設備との干渉評価を行うシステムです。

技術の特徴
例えば、このようなことができます。
1．現場にてタブレットPCに対象設備を写しながら、解体箇所や解体手順を表示すると共に、三次元CADモデルを使用して解体進捗状況を記録することができます。

重畳表示

解体対象設備

解体禁止

切断箇所

実映像

三次元CADモデル

PC画面表示2．レーザーレンジファインダでスキャンすることで解体撤去物及び敷設設備の三次元形状モデルを作成し、運搬時に敷設設備との干渉状態や仮置きイメージを表示することができます。
解体物の形状モデル
仮想作業（マーカ付）

カメラ

タブレットPC）

三脚

従来技術との比較
１ 解体箇所、解体手順を表示させ、作業の明確化が図れる。
２ 解体した箇所を記録し、解体進捗の管理を効率化。
３ 運搬や仮置き時の干渉等の事前評価ができる。

研究のステージ
試作検討段階

解体撤去物と作業エリアの干渉状況のシミュレーション表示

想定応用分野
利用分野
以下の保守メンテナンス作業への利用
１ 原子力関連プラント
２ 化学関連プラント

知財関連情報特許第5019478号
特許第5322050号
seika.riyou@jaea.go.jp

JAEA技術シーズ集ver.1.0

2015年8月

発行 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究連携成果展開部
http://www.jaea.go.jp
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