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2A01

ノーベ リウ ム の 化
ウム共にけ たア ルカ リのバリ(阪大院理 1 、京大複合研 2 )○速水翔 1 、笠松良崇 1 、渡邉瑛介 1 、中西諒
平 1 、東内克馬 1 、

宮幸一 2 、篠原厚 1

共沈収率 / %緒言 ノーベリウム(N )は原子番号 102 番のアクチノイド元素である。ランタノイドやアメリシウム(A )以降の重アクチノイドは水溶液中での安定価数がすべて +3 価であるのに対し、N のみが+2 価であり、2 族元素に類似しているという性質が報告されている。しかし、これまでの結果は塩化物イオンと N の反応に限られており 1 、その化学的性質を詳しく知るためには他の系での実 が必要であった。本研究グループでは過去に水酸化サ
マリウム共沈法を用いて水酸化物イオンと N の錯形成挙動を調べた 2 。その結果、N と比較対象のアルカリ土類金属で異なる化学的性質を示すことが初めて分かった。N のさらなる化学的性質の解明に向けて、本研究では硫酸イオ ンとの反応に着目し、硫酸アンモ
ニウムを用いる硫酸バリウム共沈法を開発した。アルカリ土類金属 の硫酸バリウム共沈な
らびに沈殿挙動を調べ、N 実 の実 条件を決定した。
実験 47 C 、 85 S 、 133 B および 226 R を含む 0.01 M 塩酸溶液にキャリアとして塩化バリウム水溶液 10 L を加え、硫酸アンモニウム溶液を加えて 5 分間攪拌し共沈を生成し、吸引ろ過を行った。得られた沈殿をメンブレンフィルターに捕集し、 線強度から沈殿収率を算出した。また、R の実 では B の添加量を様々に変えて実 を行い、 線測定した際のピークの半値幅から最適な B 添加量を決定した。さらに、S と B について
はマクロ量の金属を用いて沈殿実 を行い、硫酸バリウム共沈との挙動の比較を行った。
結果 考察 硫酸バリウム共沈実 で観測された挙動はそれぞれの元素によって異なることがわかった。これは各元素の硫酸塩の溶解度積に応じたものとなっており、溶解度積が小さいほど共沈収率が くなっている(図 1)。また、S では硫酸イオン濃度が大きくなると錯イオン形成を起こして沈殿が溶解し共沈収率が低下する傾向がみられた。マクロ量の沈殿挙動と硫酸バリウム共沈挙動を比較すると、概ね同じ挙動を取っていることがわかった。以上より、硫酸バリウム共沈実 により硫酸イオンと金属の錯形成を調べられることが確かめられた。R の沈殿試料の 線測定では、添加する B
量に応じてピークの半値幅が増加す
ることがわかった。添加量が多いと
100
線ピークの半値幅が大きくなる点と、少ないと収率が下がる点を 考慮
50して、最適な添加量は 10 20であると結論付けた。これらの結果から、N の硫酸バリウム共沈実 に適0した実 条件を決定し、比較データ
Ca
Sr
Ba
Ra
を得ることができた。
0.001 M
0.005 M
0.01 M
0.05 M
2.0 M

各元素の硫酸バリウム共沈の共沈収率

B
.,

1.0 M

ロロ

102, N .
HA AMI S., KASAMA SSHINOHARA A.

図1

0.5 M

＿

C

0.1 M

ロm

2 二宮ら, 日本化学会 第 99 春季年会、
2D4-46 (2019)

E]

g. Che . 13, 9, (1974)

回., J. IEl,□

1 R.J. S

A ANABE E., NAKANISHI R.,,
ONAI K., AKAMI A K.,

2A02

105 番元素ドブニウムオキシ塩化物のオンライン等温ガスクロマトグラフ
挙動(原子力機構 1 , 茨城大学 2 , PSI 3 , 大阪大 4 , 新潟大 5 , 筑波大 6 , 徳島大 7 )佐藤哲也 1,2 、Nadine M. Chiera 1,3 、富塚知博 1 、床井健運 4 、鈴木颯人 1,2 、
伊藤由太 1 、浅井雅人 1 、白井香里 1,5 、井上浩樹 5 、安達サディア 6 、柏原歩那 6 、牧井宏之 1 、廣瀬健太郎 1 、西尾勝久 1 、永目諭一郎 1 、渡邉瑛介 4 、
阪間 稔 7 、後藤真一 5

原子番号が 100 を超える超重元素領域では、強い相対論効果の化学的性質への影響に興味がもたれている。我々は、105 番元素ドブニウム(Db)の化学的性質を明らかにするため、5 族元素オキシ塩化物を対象にオンライン等温ガスクロマトグラフ実験をおこなった。
装置は、反応室、分離カラム（等温カラム）およびガスジェット槽から構成され、核反応槽に直結されている（図 1）。核反応によって合成された核反応生成物は、キャリアガス
流により反応室に輸送され、反応ガス N 2 /SOCl2 （酸素濃度 1%）との反応により、揮発性化合物へと変換される。生成した揮発性化合物は、揮発性に応じた効率で一定温度に保たれた分離カラムを通過し、カラム末端に到達したのち、He/KCl ガスジェット搬送法により搬送・捕集される。これを放射線測定することで、分離カラム温度に対する収量変化として等温ガスクロマトグラフ挙動を観測することができる。
実験は原子力機構タンデム加速器実験施設で行った。Db の同族元素である Nb および Taの短寿命核種 88 Nb (半減期 T 1/2 = 14.5 分)および 170 Ta(T 1/2 = 6.76 分)を用いて、それぞれの
等温ガスクロマトグラフ挙動から、石英表面における Nb および Ta オキシ塩化物の吸着エンタルピー（ H ads ）を求めた[1, 2]。さらに同一の実験条件下で、 262 Db(T 1/2 = 33.8 秒)の挙動をしらべ、Db オキシ塩化物のH ads を得た。Nb および Ta の

H ads と比較したところ、5族元素の揮発性が、Nb > Ta ≥ Db となることを実験的に明らかにすることができた。
T
a
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(248Cm

Beam
Reac
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1000℃

150~600℃

He/N2
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He/KCI

g
a
s
‑
J
et

図 1. 標的槽直結型オンライン等温ガスクロマトグラフ装置
1)
2)

N. M. Chiera et al., Inorg. Chim. Acta, 486 (2019) 361-366.
N. M. Chiera et al., J. Radioanal. Nucl. Chem. 320 (2019) 633–642.

On-line Isothermal Gas Chromatographic Behavior of Oxychlorides of Group-5 Elements, Nb, Ta, and Db
SATO, T. K., CHIERA, N. M., TOMITSUKA, T., TOKOI, T., SUZUKI, H., ITO, Y., ASAI, M.,
TSUKADA, K., SHIRAI, K., INOUE, H., ADACHI, S., KASHIHARA, A., MAKII, H., HIROSE, K.,NISHIO, K., WATANABE, E., SAKAMA, M., GOTO, S., NAGAME, Y.

2A03

HF/H

3

における D のイオン(筑波大 人、筑波大 数理 、 大放射線機構 、原子力機構先端研、理研仁科セ 、 大 理 、筑波大数理物 系 )〇加藤瑞穂 、安サディア 、 嶋厚史 、塚田和明 、浅井 人 、羽場宏光 、横北卓也、小森有希子 、 河優大 、Wang Yang 、森大、柏原歩、中島朗久 、 木 介 、西塚 人 、床井健
、末木啓介

8

蜆

曰．

IO

配誓

曰

ー

゜

ー

【緒 】これまで、 アクチノイド元素である 105 番元素 Db のフッ化物 体に し、HF 系及び HF/HNO 3 系における イオン交換樹脂への吸着挙動が べられてきた[1, 2]。
Db の 分 係 数 (K d ) は 、 同 族 元 素 で あ る Nb 、 Ta 及 び 擬 同 族 元 素 の Pa と 比 し て
Ta>Nb>Db>Pa という 列であることが示されたが、その化学種までは分かっていない。
最 、我々は HF/HNO 3 溶液系において HF 濃度の増加に伴う Nb の Kd 値の急激な増加、化学種の変化を確 した[3, 4]。本研究では、Db フッ化物 体の化学種決定に向け、
HF/1.0 M HNO 3 水溶液中での 88g Nb、 170 Ta 及び 262 Db のオンライン イオン交換実 を行った。
【実 】HF/1.0 M HNO 3 水溶液における 88g Nb (T 1/2 =14.5 min)、 170 Ta (T 1/2 =6.67 min)、及び 262 Db (T 1/2 =34 s)のオンライン イオン交換実 を行った。88g Nb、170 Ta、262 Db は、理化学研究所 K70 AVF サイクロトロンを用いて、それぞれ na Ge( 19 F, n) 88g Nb、 na Gd( 19 F,n) 170 Ta、 248 Cm( 19 F, 5n) 262 Db 反応により製 した。これらの核反応生成物は He/KCl ガ
スジェットで化学室まで搬 した。
化103
学 分 装 置 (ARCA) に 生 成 物 を 導 入 し 、
88g
Nb、 170 Ta は 4.4-14.5 M HF/1.0 M HNO 3
曰曰
1
0
2
262
に、 Db は 14.5 M HF/1.0 M HNO 3 にそれ
I5311U[P
ぞれ溶解した。この溶液を、 イオン交換
樹脂(三菱化学 MCI GEL CA08Y)で充填したカラム(φ1.6 mm 7 mm)に 1 mL min -1 で>流し、溶 した。 88g Nb、 170 Ta は得られた
フラクションの放射能を Ge 半導体検出器で測定し、溶 曲線を取得した。この溶
曲 線 か ら 分 係 数 (K d )を 算 出 し た 。 262 Db
1
0
‑
1
10ｷ3
は、一定 の溶液をカラムに流した後、第
[
F
‑
J
e
q/M
二溶液を流し、それらを Ta 皿に捕 して図1.
HF/1.0M
HNO 3 溶液中での蒸発乾固させた。自動α線 測装置を用い
Nb、Ta、Paの K d 値.てα線測定を行った後、 料のγ線を Ge
点線は Db の K d 推定値
半導体検出器で測定した。
【結果と考察】Nb、Ta の K d 値は、バッチ法の結果を再現し、イオン交換反応が十分に平衡に到 していることがわかった。また、バッチ法と同様に、Nb の急激な K d 値上昇、すなわち化学種の変化が確 された(図 1)。K d 値が増加した濃度範囲で Db の K d 値
変化を べることで、 その化学種を推 できると考えられる。また、 262 Db の 14.5M
HF/1.0 M HNO 3 での イオン交換実 を 350 回行った。 262 Db のαイベントを第一フラクション, 第二フラクションにそれぞれ 3 カウント、2 カウント観測した。Db の K d 値
は約 40 mL g -1 と推定される。実 結果の 細と化学種の考察は当日の発表で報告する。
【参考文献】[1] Tsukada et al., Radi chim. Ac a., 97, 83-89 (2009). [2] Kasamatsu et al.,Chem. Le ., 38, 1084-1085 (2009). [3] 嶋ら、第 59 回放射化学会 1B05 (2015). [4]安ら、第 63 回放射化学会 P17(2019).
i゜ ゜Anion-e change behavior of Db in HF/HNO3 solution
KATO, M., ADACHI, S., TOYOSHIMA, A., TSUKADA, K., ASAI, M., HABA, H., YOKOKITA, T.,
KOMORI, Y., SHIGEKAWA, Y., WANG, Y., MORI, D., KASHIHARA, A., NAKAJIMA, A., SUZUKI, Y.,NISHIZUKA, K., TOKOI, K., SUEKI, K.

2A04◲㓟⣔࡟࠾ࡅࡿ Rf ࡢ㝜࢖࢜ࣥ஺᥮: ศ㓄ಀᩘࡢ◲㓟⃰ᗘ౫Ꮡᛶ(⌮◊ோ⛉ࢭ 1 ࠊ㜰኱㝔⌮ 2 ࠊ㜰኱⌮ 3 )‫ۑ‬ᶓ໭༟ஓ 1 ࠊ➟ᯇⰋᓫ 2 ࠊΏ㑓⍛
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248
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ࡓࡵ 4 ࠊRf ࡶྠᵝ࡟㝜࢖࢜ࣥ㘒యࢆᙧᡂࡋ࡚࠸࡞࠸ࡇ࡜ࡀண ࡉࢀࡿࠋࡲࡓࠊK d ್ࡢ㡰ᗎࡀࠊZr > Hf » Rf ࡛࠶ࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊRf ࡣྠ᪘ඖ⣲ࡢ Zr ࡜ Hf ࡟ẚ࡭࡚◲㓟࡜ࡢ㘒ᙧᡂ཯ᛂࡀ㐍⾜ࡋ࡟ࡃ࠸࡜♧၀ࡉࢀࡿࠋ
࠙ཧ⪃ᩥ⊩ࠚ
(1) Y. Kasamatsu, J. Nucl. Radiochem. Sci. 18, 24 (2018).
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Anion exchange of Rf in H2SO4: H2SO4 concentration dependence of distribution coefficients
YOKOKITA, T., KASAMATSU, Y., WATANABE, E., KOMORI, Y., SHIGEKAWA, Y., MORI, D.,
WANG, Y., NINOMIYA, H., HAYAMI, S., TONAI, K., GHOSH, K., SHINOHARA, A., HABA, H.

LG-SIMS
の低

2A05

1

(原子力

【

】 大型二

に

のウラン

子

動

)○

1

坂

イオン

分

な同位体

分

において

かし、ウラン

子の同

を

う

を保てず、
む問

(

子を

域を

する

する

の

子を一つの

出す

235

する

】 同位体

在する

を作

イオンビーム

値から 10%

ウラン

出さ
子の参

存在しない同)は 1943 個が参低下したのはウラン化

均 0.237 と

く、

体像を

に

が

する上で

効な

とがわかった。そこでしたに APM を

を受けて

.

.

———
———

した「保

ウラン

型

するかを

か

で

い

子

子(U010、U100、U350、

台中‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ -—•

1
0
.
0

1
0
0
.
0

1
0
0
0
.
0

図 1:

ウラン

さに問

子

の APM

合

を

ることを

介する。
」の

が

子

の全

じる場合があるこから 50-80 個のウラン

な分

境分

1
0
0
0
0
.
0

t
ot
alcp
s

であるが、

にて

から半

■で 9 ―-•·-----

かけ上低くなったためである。APM はすることでより
は

の

つ

すことで

0
.
0
1
.
0

子マニピュレーションでレーションを含めた APM の
委

り

1
0
.
0~—-

U H が 236 U 同位体として含まれることでウする 235 U の存在

を含

2
0
.
0

235 1

ラン全体に

を
9
0
.
0

した。APM に子の同位体( 238 U 1 H/ 238 U)がった

する APM では 1 単位を 350×350 µm 2 、にml

出された。U850

分x子(図 1:

ほどの

n
g

す

分

on‑

を

の

く。E0-esc"

位体

である 4

出した。この

して

囲外にある

の一

9 sec、プレスパッタリング 2 sec とし、234 U、が図 1 である。

5976 個に

値±5%の

した。

g 50500010
a8310
puuuu

られた
子

を

する。し

いビーム

のミキシングが807060504030

れた

囲を

力を

子1個

して

を

いた

した。この

に

ユタカ 1

出することでの同位体...
n‑On‑n8500 µm の円
よって

子として

子を

値 1.5 nA、U、236 U、238 U、238 U 1 H を同ととしてウラン)をがいがある。そのためし、APM によってどの(マニピュレーション

および

一

分

子のミキシング)があった。そこで
を作

匠 1、

、

1 µm 以下の(APM)はい

合したU850)が分動めた。また、ミキシングを低【1(LG-SIMS)はミクロンサイズのウランする

イオンビームで、(APM)におけるミキシング効みた。マニピュには、原子力
の一

子を分

制

から

が含まれる。

The method to reduce “particle mixing” under automated particle measurement (APM) of LG-SIMS
Tomita, R., Esaka, F., Yomogida, T., Miyamoto, Y.

2 06

マルチコレクター型 ICP-MS を用いた保(日本原子力研究郎発機構) 富田純平

措置環境試料分析の検討

富田涼平

木大輔

安田健一

宮本ユタカ

【緒言】保 措置環境試料中の極微 ウラン
及びプルトニウム P
は 試料の分解及び化学分 ・精製後 誘導結合プラズマ質 分析装置 ICP-MS により含有や同位体比を測定する フェムトグラムからナノグラムの極微や P 同位体比を正
確かつ 精度で分析するには シングルコレクター型 ICP-MS よりも 同位体の同時検出が可能でネブライザーで生じる試料ミスト生成の変動や ICP のふらつきを無視できるマルチコレクター型 ICP-MS MC-ICP-MS が有利である
日本原子力研究 発機構 CLEAR では MC-ICP-MS
S
社製 N
233
234
236
241
,
,
や P 同位体Pを含むを整備し 存在度の低い 同位体
極微及び P の精密な同位体比測定技術の整備に着手した 本発表ではMC-ICP-MS を用いた環境試料中 同位体比の正確な測定法を整備することを目的にピークが低い 同位体 234 , 236
ピークに与え存在度が い 同位体 238 , 235
235 1
Hの定 的評価 マスバイアス補正やイオンる影
テーリング 水素化物
検出器の効率補正を行う 度 繰返し測定回数等について 種々の 同位体標準溶液を用いて検討を行ったので その結果について報告する【実 】MC-ICP-MS 装置の検出 は 10 個のファラデーカップ及び 5 つのイオン検出器から構成されており、 238 をファラデーカップ その他の 同位体をイオン検出器
により測定した マスバイアス測定時は 235 もファラデーカップで測定
測定の積
238
235
や
のピークのテーリングや水素化物による影 評価
算時 は 4.2 秒とした
試 には NBL CRM 015 : 1
及び 236 の存在度が無視できるほどに低い 0002
: 10標準溶液を用いた 測定精度を評価するためには 015 標準溶液 : 1を用いて 5 回, 10 回及び 20 回の繰返し測定を行った時の標準偏差をそれぞれ調べた【結果と考察】極微 の 236 を正確に測定するためには 236 ピーク強度に対する 238
や 235 ピークのテーリング及び水素化物寄与の影 を定 的に評価する必要がある
0002 溶液のピーク強度測定から 238 ピーク強度の 10 8 分の 1 がテーリングとして 236
ピーク強度に影 することがわかった この結果は 1の 溶液 238 ピーク強度
として約 4 10 6相当 を測定した場合 236 ピークに 0.04の影 を及ぼすこと
235
238/の繰返し測定回数に対する相対標準偏差を示唆した
015 標準溶液を用いたを図 1 に示す 一元 置分散分析を行った結果 これら相対標準偏差の平均値は 繰
返し測定回数の違いによる有意な差は見られなか
一中央値
X 平均値
•
外れ値
った 234 / 238 及び 236 / 238 についても同様の結果が得られた 試料の繰返し測定回数は 不確かさに 連する他の要因も考慮して決定する必要があることが分かった 発表では その他の影 についての定 的評価結果や本試料に最適な測定条
5
1
0
2
0
件を考慮した 同位体比測定法について発表する

闘卓王二

本発表には、原子力規制庁から委託を受けて実施した「保環境 分析調 査」の 成 果の 一が 含 ま れるA
OMI A J., OMI A R., S

繰返し測定回数措置

図 1 235Ul238u 比の繰り返し測定回数に対する相対標準偏差のポックスプロット

KI D., AS DA K., MI AMO O .

ICP-MS

2A07

光
(

子

射化

立大

1

による家

ごみ

却スラグの

2

1

藤涼太 、諏訪智也 1 、Ali

理 、 東北大 ELPH )○ 秋山和彦 、Ahmed 1 、菊永英寿 2 、 久冨木志

分
1

1

321012』

11(1
云安粟や赳出は蘇ボ廿淑妾）赳軽友祀

0
01
01
000
11

【
レアメタルなどを含む 物資源は世界の産業を支える 常に 要な資源である。資源小国である我が国は様々な 物資源を 入に っている 一方で、家 製品
や携帯 話などの廃棄物には 常に多くの 物資源が含まれており、「 市 山」などと呼ばれる廃棄物資源は豊富である。 年、こうした 市 山から 物資源をリサイ
クルし、レアメタルの 入 軽減を目指す試みがなされている。[1] 我々は、東京 の家庭ごみ焼却灰を原料とした人口砂であるスラグを用いた 物資源リサイクルの可能性を検討するため、その組成を分析してきた。本研究では、東京 と同様に家庭ごみ焼却スラグを製 している神奈川県相模原市のスラグについて光 子放射化分析法などを用いて組成分析を行い、その成分元素について東京 のスラグとの比較を行った。
【実験 神奈川県相模原市にて 2019 年 4 月、5 月、7 月に製 された家庭ごみ焼却スラ
グをマグネット乳 で粉砕し、ここから 0.1 g を分取し、直径 9 Imm のペレット状に加工した。このスラグペレットを 純度アルミホイルで包装し、各試料 に約 2 mg の
Ni ホイルを入れて石英管に減圧封入し、照射試料とした。照射試料は東北大学 子光
理学研究センターにて 20 MeV の制動放射線を 6 時 照射した。比較標準試料として前回定 値を決定した 2017 年 9 月に東京 で製 された家庭ごみ焼却スラグ 0.1g を用いた。[2] 照射後、試料から放出されるJ線を 純度 Ge 半導体検出器にて測定し、放射化分析法では定 の困 なケイ素等については蛍光 X 線分光装置によって分析した。
【結果及 考察 神奈川県相模原市で製 されたスラグについて、本研究で定 された主成分元素の平均 化物組成は SiO 2 (48.3%)、CaO(23.1%)、Al 2 O 3 (5.88%)、Fe 2 O 3 (4.12%)、MgO(3.29%)、 Na 2 O(3.07%)、 TiO2 (1.52%)であった。図 1 にはスラグに含まれる元素に
1
x
1
0
3
1x102
Au
ついて地殻中の元素存在度に対する相対濃
Cu
Sb
1x101
度を示した。図中赤でプロットした元素は
1x10ｰ
1
x
1
0
ｷ
1
Cu、Sb、Au などの相対濃度が 100 を超え
1
x
1
0
‑
2
る特に大きいものを示して いる。現在、国が定める備蓄対象 種に相当する元素のうち、相対濃度 100 以上である Au、 Sb の他、相対濃度が を超えるようなものは Ba、Cr、
Co、Cs などであることが分かった。また東京 のスラグと比較すると主成分元素はほぼ変わらないが、微 元素に しては Mo
図 1. 各 元素についての地殻中の元素の不在などの いが見られた。
存在度で規格化した相対濃度
nv

r

s3

s

qN
q

q
3S

A

a3

03 素
＞元

ま

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こ

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Z
J
ぷs
六3

グ

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UN 中

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ス

-3 ラ

X

n3

芽

a」

eN

ぁ

e3

N

[1] 資源エネルギー庁 HP( https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/tokushu/anzenhosho/koubutsusigen.html )[2] 秋山和彦 他, 第 63 回放射化学討論会, 2B03(2019).

Composition of Slags Produced from Domestic Waste Determined by Photon Activation Analysis 2.
AKIYAMA, K., SAITO, R., SUWA, T., ALI, A., KIKUNAGA, H., KUBUKI, S.

2A08

家庭ごみ
(

大

却スラグ中の
1

価属の2、 北大 ELPH ) 〇Kahn Irfan 1 、変動と分
1

太 、 山 和寿 2 、久冨

1、Ali Ahmed S. A. 1 、

1-nII•••令•

210
0
00

.
.
.
.
.
8.

..
...令o......
會・・・・・・・令
o●
●.
令

lll
（匡端念l
巡甜念）11
赳軽緒言 “家 ごみ 却スラグ”は可 ごみの 却 を 1200 o C 以上ので・固化
1してできる人である。このスラグにはの 価 属が含まれており 、これらを分 ・回収することはリサイクルのからにである 。先では、
光 子 射化分
を いてスラグの分 を ない、Cu, Au の 価 属含とスラグの 2018 における変動を らかにした。
では、
としての
安定 を
するために、多場から 取されたスラグを 光 子 射化分で定 することで、2019 におけるスラグ
の
変動を先
に き き
べた。また、スラグにはに く作 する 分が存在することをし、による 分 別の可をした。
実験 多場において 2019
1 から 12 にかけて取された家 ごみ 却スラグ(Slag1901-1912)をとした。これらのを乾 ・したものを0.1g 分取して、9 mm のペレット にしAl で包 した。定 のためのとして前回定 を ったスラグ(Slag1709) 1 と Cu に Mo, Sb, Auのを 下乾 したものを いた。これらの及びフラックスモニタの Ni
をに 圧封入して、 北大学 子光 学センター(ELPH)において 大エネ
ルギー20 MeV、制動 射 を 6射した。これによって られた 射化を Ge
半導体 出器で 定し、定 値を た 。また、を利 して分 した分 についても同 ので作 と制動 射 の 射を い、を 定した。
結果 考 察 2019におけ るスラ グ中 の
1
0
3
2
各元 の ごとの 均値は、2018におけるスラグ中の各元 の ごとの 均値と同であり、スラグは大きく変化し.......
ていなかった。
による 分 別のを図 1 に した。
を分 前の
に対する分
の
の とした。分の分 名として A-2,C-2—][
はに作 しない分 、C-1,D-1 は
に
A‑2
0
‑
1
作 する分 とした。A-2 は前の、
図 1. 分 前 の元
C-2,C-1 はの、D-1 はする
ことができなかった固 の分 である。D-1 には、Ni(35 倍)、Co(85 倍)、Au(360 倍)がしていた。
別 の分 に一 元 のができたことからによる別は分作として 効である可が いことが分かった。
—~:~•[1] K. Akiyama, et al., ELPH Annual Report, Tohoku University, 117-120(2017).
[2]

山和

他,

63 回

射化学

会, 2B03(2019).

Variability in Composition of Domestic Waste Slag and Separation of Valuable Metal Elements fromthem
SAITOU R., AKIYAMA K., ALI A.S.A., KHAN I., KIKUNAGA H., KUBUKI S.

2A09

Activation analysis of shells of Japanese basket clams (shijimi)(Grad. School of Sci., Tokyo Metropolitan Univ.) Md. Sultanur Reza andYasuji Oura

Introduction
We have determined (γ, n) reaction yield ratios, which have been incorporated in a single
comparator method of instrumental photon activation analysis (IPAA). Determining elemental
contents in geochemical and environmental reference materials, this analytical method wasevaluated. Then Japanese basket clam (shijimi) shells were analyzed as an application of thismethod. Soft tissues of clams in the sea around are often used for monitoring anenvironmental condition such as contamination in coastal waters which is very important forour health. So, in this study shells of clams in brackish water or fresh water are selected forour target. Elemental contents in the shells obtained by activation analysis methods are
examined if it is effective for monitoring brackish water condition.
ExperimentClam shells were washed by ultrapure water using ultrasonic water bath and were madepowder. About 180 mg of each powder sample was subjected to instrumental neutron
activation analysis (INAA) and IPAA. Samples were irradiated for 30 seconds and 4 hours at
KUR (1 MW thermal power) for INAA, 30 minutes and 4.5 hours by bremsstrahlung(maximum energy of 30 MeV) from an electron LINAC at ELPH, Tohoku Univ. for IPAA.
After irradiation γ-rays were measured by HPGe detector. Elemental concentrations were
determined by relative method for INAA and by single comparator method for IPAA.
Results
Ten shells of five individuals of shijimi were analyzed. In INAA (short and longirradiations), eleven elements (Ba, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Fe, Mn, Na, Sr, and Zn) and in IPAA
(long irradiation) ten elements (As, C, Ca, Cr, Mn, Na, Rb, Sr, Y and Zr) were detected under
the analytical conditions used in this study. No contradictory results were observed in bothmethods. Elemental concentrations in two shells of an individual are almost same. Calcium
contents in each individual were relatively constant (about 40%) which is the main element.
Sodium and Sr contents were also constant, but concentrations of trace elements were not. For
example, Mn concentrations were about 40 ppm in four individuals, but in the other one it was
about 140 ppm.
Furthermore, shijimi shells of four different locations were analyzed. Concentrations ofmajor and minor elements (Ca, Na, and Sr) were consistent both among 10 individuals at same
location and among four locations within relative standard deviation of about 10 %. On theother hand, trace elemental concentrations varied among four locations. Although Ba is a samegroup element as Ca and Sr, its concentrations were different by 3 times among locations.
Especially, Mn concentration was about 10 times different between 2 locations. No
correlations between elemental concentrations and locations were observed.

Activation analysis of shells of Japanese basket clams (shijimi).
REZA, S. Md., OURA,Y.

中性子

2A10

射化分

による

1

内の
2

底

中の微

3

元

の定

4

(都市大原研 ，都市大専攻 ，群水試 ，国環研 )○岡田往子 1 ，熊谷尚人 2 ，渡辺峻 3 ，野原精一 4

緒言 2011 年東京電力㈱福島第一原子力発電所の事故の影響で群馬県内では放射性物質による汚染が確認され，赤城大沼では 8 月に漁獲されたワカサギから 640 Bq/kgの放射性 Cs が検出された．その後，2015 年 9 月には食品基準値を下回り，ワカサギは解禁となったが，湖水及びワカサギの放射性 Cs 濃度の緩慢な減衰が続いている．その原因を探るため，中性子放射化分析法を用いて，赤城大沼を含めた群馬県湖沼の底質の元素分析を行い，解明の一助とする．
実験 群馬県の 11 湖沼（天然湖：赤城大沼，榛名湖，農業用ため池：バラキ湖，丹生湖，鳴沢湖，近藤沼，ダム湖：碓氷湖，神流湖，奥利根湖，草木湖，梅田湖）で
1
6.
0

ラー（外径 60 mm，長さ 500

1
4
.
0

mm）で採取した．深さ 0 mm-40

1
2
.
0

mm を分析試料とした．約 50mgを秤量して洗浄したポリエチレ
ン袋に二重封入し，分析試料と元素含有量 μg/g)

2015 年 9 月に佐竹式コアサンプ

1
0
.
0
8
.
0
6
.
0

梅田湖

Fig1

11

底

中の Cs 含一軍謳"mm酎印駈匡璽氷

直IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

璽繭声麟璽醤匿匿匿匿竺口百涵,'亨躙繭鵬鵬璽

冒圃雷冒畢田町11国
1国國i廷

冒匿畢匿言冒疇匿匿璽会pヽ n)暉押伽洸 IK

冒璽璽量攀璽璽璽璽詈璽璽冒璽

後，適当な冷却後測定を行った．

匿畢畢匿玉隼奎匿匿声罰薗匿畢賑匿罠言目庄年量田

農業用ため池潟

天然湖

紅冒璽冒璽璽冒璽置匿冒璽冒璽利

を用いた比較法で行った．照射T―mm lllil匿｀疇麒臨冒雪麟雷匿匿蓄置匿霙薗置匿麟駈
＿
皿言「『
薗

た．定量には岩石標準試料 JLk-1

EG&G 社製）を用いた．

草木湖

群馬県11湖沼

n/cm 2 /s）1 時間照射を実施し解析は，ガンマスタジオ（SEIKO

奥利根湖

神流湖

（1 MW：熱中性子束 4.66×10 12

確氷湖

n/cm /s) 30 秒照射，Pn-2

近藤沼

10

2

鳴沢湖

0
.
0

12

丹生湖

Pn-3(1 MW：熱中性子束 3.93×

バラキ湖

2
.
0
榛名湖

4
.
0

研究所の研究用原子炉 KUR にて赤城大沼

した．京都大学複合原子力科学編

Determination of elements in sediments of lakes in Gunma prefecture by neutron activation analysis
OKADA, Y., KUMAGAI, N., WATANABE, S., NOHARA,S.

i
l
l

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l
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5

臭

5

神

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沼

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5 馬

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5

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藝冒圏睾

5

沼

冒璽璽冒璽璽

結果 25 元素の定量値が得られた．
ど の 湖 沼 で も 主 元 素 と し て Si が
20 ％以上を占め，数％の Al，Fe，サブ％の Ti が含まれていた．Fig.1に安定 Cs の含有量を示す．榛名湖
1.4 g/g 梅田湖 15 g/g の範囲で
Fig.2 11
底 中の Ba,Sm,Ce,Eu,Ta 含
10 倍程度の変動であった．安定 Csとの相関係数が 0.8 以上の Ba, Sm, Ce, Eu, Ta にていて Fig.2 に含有量を示す．碓氷湖
を除くダム湖の底質中の元素濃度が農業用ため池や天然湖と特に Ba, Sm, Ce の含有量が大きく異なることが分かった．Cs 含有量と同じ傾向があることが分かった．

2A11

中性子放射化分析法による1(産総研 、京大

緒言 我々は、国家計

2

度

中の Ir の1

2合研 )○三浦勉 、

度測定

本俊 2

沼勇人 、

標準としての単元素標準液を開発し、JCSS 制度に基づいて社会に供給している。今後の課題は、貴金属元素と開発済みの Y 以外の希土元素の単元素標準液の開発である。貴金属元素は工業用途だけでなく、薬局方の改正により医薬品中の貴金
属元素濃度のガイドラインが示されたことで、トレーサビリティ源としての貴金属標準液のニーズが高まっている。Pt、Pd 以外の Ru、Rh、Ir、Os は溶解が困難で開発の難易度が高い。この 4元素から、まず Ir 標準液の開発に向けた検討を始めた。単元素標準液は質溶液を 1 kg 調製する。

分率 1 g/kg のえば、金属 Ir を原料物質とすると、1 g の金属 Ir を溶解し、溶液化できなければならない。金属 Ir 溶解法として、Carius tube 法、Na 2 O 2 溶融法、塩素化分解法があるが、いずれも 1 g の金属 Ir を溶解することは難しい。そこで、溶解しやすい原料物質候補として高純度臭化イリジウムを選択し、その Ir 純度を中性子放射化分析法で評価した。
実験 Alfa aesar 製 IrBr 4 （Premion ® , 表示値; 99.99 %）を試料とした。1 日間減圧乾燥した
IrBr 4 を秤

済みのポリエチレン袋に 3 試料分取した。分取XP26 で 3.99 mg, 1.38 mg および 2.49 mg 秤

した。IrBr 4 を秤はメトラートレド製ミクロ天秤
した 3 試料のポリ袋に、ろ紙（Advantec 製 No.5C, 1 cm×1 cm）を入れた後、内標準として Au 溶液（質20 mg 程度添加した。Au 溶液の添加
シーラーで二重に溶封した。Ir 定は天秤で秤

分率；35 mg/g）をした。Au 溶液添加後、ポリエチレン袋をの比較標準として、Alfa aesar 製 Ir metal（Premion ® , 表示値; 99.99 %, 形状; powder）を用いた。Ir metal 比較標準は IrBr 4 試料と同様な操作で 3 試料、調製した。秤

値は 1.53 mg, 0.75 mg および 1.24 mg であった。Ir metal 比較標準試料にも、内標準として Au 溶液（質分率；35 mg/g）を 20 mg 程度添加した。Au 溶液添加後、ポリエチ

レン袋をシーラーで二重に溶封した。作成した IrBr 4 試料と Ir metal 比較標準を照射キャプセ
科学研究所研究用原子KUR の気送照射設備 TcPn（熱中性子束 4 10 11 c m -2 s -1 ）で 10 分間照射した。2 時間程度

却後、照射キャプセルを開封した。

ルに入れ、京都大学複合原子

IrBr 4 試料と Ir metal 比較標準の外側のポリエチレン袋を交換し、測定用試料とした。中性子照射で生成した 192 Ir, 194 Ir, 198 Au の放出する γ 線をサンプルチェンジャー付き Ge 半導体検出器（Canberra GC4020-7500SL）で測定した。照射した試料の γ 線は照射終了後 3 時間から 18日までの間に全試料を 3 回ずつ測定した。
結果 考察 198 Au が放出する 411.8 keV の計数率/添加
作成し、IrBr 4 中の Ir を定した。本研究で定(cps/g)を内標準として検した IrBr 4 中の Ir 質

線を分率（0.3747 kg/kg ±0.0032 kg/kg）は組成式からの計算値(0.3755 kg/kg)と不確かさの範囲内で一致した。内標準を併用したことで、 192 Ir（328 keV）と 194 Ir（316 keV, 468 keV）における検で、検線の直線性は

好線からの推定に基づく不確かさは相対値で 0.36 %であった。評価した拡張不確かさの相対値は 0.86 %であり、非常に正確さが高い定分析が達成できた。IrBr 4 は純水に容易に溶解することが可能であり、Ir 標準液の原料物質として有望と考えている。
Reference: T. Miura, Y. Iinuma, S. Sekimoto, JRNC, 2020, 324, 1007-1012.
Precise determination of Ir in high purity reagent by neutron activation analysis
MIURA T., IINUMA Y., SEKIMOTO S.

2B01 La 0.7 Ca 0.3 MnO 3
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La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 & } º % Ĭ  ĩ z ß " Û ĩ  % ķ Ø ø Î [ ! %  ê ~ ­ $ , ° üdĊí%í÷ä}Ú$ 110 CdO $[®2Þ111
Cd( 111m Cd)HSVG2ã° %¸®%ùÀ Cd( 111m Cd)O 2 La 0.7 Ca 0.3 MnO 3"Ô ķØøÎ[!Ýû ďº$HSVG2p PAC Ù& BaF 2 ;T>
RV=2ä Ĉ Ø 201 K 77 K 4.2 K !<J7AQ2« Fig. 1 $ La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 [$p0 111 Cd( 111m Cd)HSVG% PAC <J7AQ2ð Ø%<J7AQ$&ĳyĨ"ĴõEPNV=%#°rĸC1Ĺ
0.15"Zā"*$Íěç#°rĸC2Ĺ%ĺ°r 7:3 %R.T.
Í! /"s¼ %u& ďº[
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KĹ!«-0<J7AQ!& Ø!čÙ0 C1 °0.05
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C1 °rġ³¹į¹þ2ðáĕ& HSVGÆ
-0.05
êį½Į%ĭ#3-%xç·x2 /
0
50
100
150
200
t [ns]"2ð  / æĉ!&%þ2¦ėģx
Fig. 1. PAC spectra of 111 Cd" -$iØ!%ģx%qû$ Ĕē/(← 111m Cd)in
La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 [1] W. Sato et al. Phys. Rev. B 100, 184111 (2019). measured at temperatures indicated.
Dynamics of Polaronic Local Structures in a Colossal-Magnetoresistive Manganite La0.7Ca0.3MnO3SATO, W., KOMATSUDA, S., SHIMIZU, H., MORIICHI, R., ABE, S., WATANABE, S., KOMATSU,
S., TERAI, T., KAWATA, S., OHKUBO, Y.

2B02

SrTiO 3 中にドープされた 111 In(→ 111 Cd)の占
1

サイトと動

動の

金大人社, 2 金大理工, 3 京大複合研〇小松田 沙也加 1 , 佐藤 渉 2 , 大久保 嘉

3

A22G22(t)緒言 チタン酸ストロンチウム(SrTiO 3 )は、半導体として光触媒材料等への応用が期待されるペロブスカイト型酸化物の一つである。特に Ti 4+ サイトに対し価数が低くイオン半径の小さい Ga 3+ や In 3+ 等の不純物元素が置換されると、ドーパント近傍に 荷補
償の酸素欠 V o を生じたり、結晶格子の収縮による歪みが生じることで量子構 造が変化し光触媒機能等の物性を向上させると報告されている 。一方で 3 価の不純物元素がSr 2+ の位置を置換しドナーとして 気伝導性向上へ寄与する可能性も示唆されている。
このように不純物元素の占有状態が SrTiO 3 の物性を制御する重要な因子となっており、
微量導入された不純物元素の占有サイトと果たす機能を原子レベルで調べた情報が必要不可欠である。そこで我々は、SrTiO 3 に 111 Cd(← 111 In)を微量ドープし、これをプロー
ブとして用いた γ 線摂動角相 (TDPAC)法により SrTiO 3 中にドープされた 111 Cd(← 111 In)の局在量子構造とその熱的挙動を調べた。
実験 試料は市販の酸化チタン(TiO 2 )と炭酸ストロンチウム(SrCO 3 )、 111 In 塩酸溶液を原料とする固相反応により合成した。TiO 2 と SrCO 3 の粉末が 1 1 となるようにメノウ
乳鉢中で 1 時 混合し、得られた粉末をペレット状に錠剤成型した。そのペレットに
111
In 塩酸溶液を滴下し空気中 1473 K で 24 時 焼鈍した。得られた試料を粉砕し石英管に真空封入した後、273 K 1000 K で TDPAC 測定した。
結果 考察 Fig.1 に室温と 1000 K における SrTiO 3 中 111 Cd(← 111 In)の TDPAC スペクトルを示す。SrTiO 3 の構成元素はすべて 磁性元素であるため、 場勾配を仮定した成分で解析を行った。解析結果から、室温では 気-0.15
四重極周波数 Q1 = 48.9(1) Mrad/s、 Q2 = 52.1(2)RT
Mrad/s、 Q3 =0 Mrad/s の 3 つの成分が観測された。
-0.1
立 方 晶 ペ ロ ブ ス カ イ ト 構 造 を と る SrTiO 3 中 のSr,Ti サイト位置の 場勾配は本来 0 であることか-0.05
ら、 Q3 は欠 の無い Sr もしくは Ti サイト位置を置換した 111 Cd(← 111 In)由来の成分と考えられる。
-0.15
Q1 ,
Q2 の成分は値が 0 ではないことから、格子1000 Kを占有しているか、もしくは近傍に欠 が存-0.1
在する Sr, Ti サイトを占有している可能性が挙げられる。1000 K では指数 数的に減衰する成分と-0.05
Q3 =0 Mrad/s の 2 つの成分が観測された。指数
数的 に減 衰 する 成分 は 、 111 Cd(← 111 In)プ ロー ブ核
0の外場が時 的に変動する場合に観測される現象
0
50
100
150
200
Time (ns)であ る。 従 って 、 111 Cd(← 111 In)が核 外 場か ら 動的な摂動を受けていると考えられる。発表ではこの動的摂動についてより詳細に議論する。

Fig.1
TDPAC
spectraof
111 Cd(← 111 In) in SrTiO at room
3
temperature and at 1000 K

Observation of Dynamic Behavior and Site Occupation of 111Cd(←111In) Probe Doped in SrTiO3
KOMATSUDA, S., SATO, W., OHKUBO, Y.

2B03

化亜
(
○

中における不
1

大
宏 1、

、

In の存在

大人
弘

1

2

、京大

態と

気伝導

3

大

合

、

也 加 2、 大久 保嘉

、小

の

工 4)
3

1,4

、佐

ニ

1-

．·一

一▲＿

食）赳浬念毯

•000000
08642

ー

【緒言】
化亜
ZnO への不ドナー の導入によ って伝導性が向 上することは 広
く られてい るが、性
へ の応 の ためには、 不の 態を制御 することが喫のである 。 々は、ZnO に In を不ドナーとし て導入す ることで、伝導性の 向上をして おり、室の先に おいて微 の In を ZnO 中に均 一にさせ ることに成功し た[1]。
では不In の導入によ って伝導 を向 上させること をとし、さ らに
度の不In の ZnO 中 への固 をした 。ZnO 中 における In の
111
111
態は
Cd(← In)プローブ の 動(PAC)によって 察し、同 件で処 し た
ZnO の
伝導 性とのを べた 。
【実験】 Zn と In をの原子
(Zn:In = 99.5:0.5)と な る よ うに ZnO と In(NO 3) 3・3H2 Oを・ 合 し、
中 の固 反 応で In を 導 入し た。 得 られ た
(IZO)に 対 し 111In
塩を 下し た 後 、
中 1373 K で 2成 し た 。そ の後 さ らに
中 1273 Kで2ずつを 成 して いき 、2
成す るご とに PAC 定 を 室 で い 、ZnO
中不In の 存在 態 の 成
依存 性を 察し た 。ま た 、上 と同 件 でし処を っ た ZnO に 対 し
伝 導度 定 を い 、ZnO の
伝導 の
中での 成
依 存性 を べた 。
■ 凝集相成分【結果】Fig.1 に IZO の PAC ス ペ ク ト ル にお い
▲ Zn置換成分てさ れた 二 つ の成 分 の 成分 強 度 の 成ヽ
依存性を す。
中 に おけ る 成が増 加 す る に従 っ て 凝
成 分は 少 し、 反 対に Zn
成 分は 増加 す る傾 向がされ た 。
凝
成 分とは ZnO と In に よ る スピ ネル 型•
10 12 14の体 (凝)の 成分 、Zn
成 分 は In が
Zn サ イ ト をして いる 成分 で ある [1]。こ の焼成時間 (h)は中 成 に よ り形 成 し た凝
Fig.1 各 成 分 強 度 の 成
依存 性が中 での 成 に よりし、 In が( 成 件 1273 K,
中)に よ って Zn サ イ ト に 動 する こと を 唆 し‑
2て い る 。Fig.2 は IZO の
伝導 の
中に
1
0 ‑
おける 成
依 存性 を して い る 。
中
‑
3
1
o
‑
における 成と共 に伝導 が増加す10‑4 ‑る 傾 向がされ た 。 Fig.1 と Fig.2 よ り 、 Zn
10—5 ‑
成分 の成 分強 度と ZnO の
伝導 との10-6 」■に のがあ り 、 Zn サ イ ト に In を
10—7 ‑
さ せ る こ とに よ り
伝 導 が 向 上 する こ とが らか とな った 。
焼成時間 (h)[1]W. Sato, H. Shimizu, S. Komatsuda, and Y.
Ohkubo, J. Appl. Phys. 124, 105101 (2018)
Fig.2
伝導 の 成
依存性
8

6

4

2

゜

..

(E3[S)

.
.
.

成

16

(

T4

゜

72

"$蕊磁｝駁匿

寸件1273 K,中)

Effect of thermal diffusion of In impurities in ZnO on its electrical conductivity
TAKATA, M., SHIMIZU, H., KOMATSUDA, S., OHKUBO, Y., SATO, W.

2B04

ポリエチレンの放射線照射後のゲル分率の変化
測定法による評価(東北大

理 1 、原子力機構 2 、東北大

奥津賢一 1 、山下琢磨 3,1 、木

陽

子消滅寿命

教機構 3 )○北田直也 1 、岡壽崇 2 、

康志 1 、

根勉 3,1【緒言】
分子材料は原子力発 所や加速器 において絶縁体やケーブル被覆材として広く使われており、 期 厳しい放射線にさらされ、 化や切断によって劣化が起こる。これは施設の安全性にとって 要な問 になる。我々はこれまでに放射線照射ポリエチ
レンを対象に、子消滅寿命測定法 (PALS) による劣化の評価を試みてきた。PALS
は、試料内部のナノスケールの空 を 破壊で測定できるほぼ唯一の方法である。
子と子で形成されるポジトロニウムのうち、スピン三のオルトポジトロニウ
ム (o-Ps) の寿命と生成の相対強度を PALS により測定した。ゲル分率測定は、 分子の架橋度を評価する指標として知られているが、試料を有機溶媒に溶解させる破壊的測定法である。 密度ポリエチレン (HDPE) では 子線照射後に、時 経過とともに架橋の度合が減少し、これと相 して o-Ps の相対強度が減少した 1 。本研究では、分子 が 100 万以上 の 超 分子 ポ リエチレ ン (UHMWPE) 、分子 が 30 万程度 のHDPE 、分子 に分岐のある低密度ポリエチレン (LDPE) にそれぞれγ線照射し、これらの試料のゲル分率測定を行い放射線による劣化を調べ、PALS による 破壊分析による評価と比較した。
【実 】
UHMWPE、HDPE、LDPE それぞれに対し、 子科学技術研究 発機構・ 崎 子
応用研究所において真空・室温下でガンマ線を 100-1500 kGy 照射した。これらの試料をゲル分率測定と PALS を行った。最初の測定時に大気 放し、大気中・室温で保管し、経時変化を測定した。ゲル分率の測定では試料を p-キシレンで加熱しながら 24 時
溶解させ、溶解前後の質 比から求めた。PALS では 22 Na をβ線源として使用し、β壊変に伴い放出されるγ線と試料内から放出される対消滅のγ線の時 差を計測し子寿命スペクトルを得て、寿命が 1 ns 以上の寿命を持つ成分を o-Ps 成分とした。
【結果・考察】HDPE、LDPE はゲル分率が 0-100%の で、UHMWPE ではゲル分率が 80-100%のでそれぞれ変化した。これらの変化と o-Ps の相対強度との に相 が見出された。一方、o-Ps 寿命は、線 や時 経過に対して変化はなかった。つまり経時変化による化やそれに伴う分子 切断などの構造変化は、o-Ps の生成過程に影 し、生成した o-Psが 分子内の空 で消滅する過程には影 しないことが示唆された。時 経過とともに、 分子内に取り込まれた 素による 化によってカルボニル基が生成し 1 分子 が切断され、架橋の度合が低下し、ゲル分率が低下したと考えられる。また、o-Ps 生成がカルボニル基によって 害され、o-Ps の相対強度も減少したと考えられ、この機構によりゲル分率測定と PALS の o-Ps 相対強度の に相係が見られた。今回の結果
から、PALS は、ゲル分率測定に代わる 破壊の 分子の放射線劣化に有効な分析法となる。
【参考文献】 1 K. Onodera, T. Oka, Y. Kino, T. Sekine, J. Phys.: Conf. Series 791 (2017) 012026.
Change in gel fraction of polyethylene after irradiation: Evaluation by positron annihilation lifetime
spectroscopy
KITADA, N., OKA, T., OKUTSU, K., YAMASHITA, T., KINO, Y., SEKINE, T.

2B05

ミュオン特性 X 線測定による
(

大

の

化反応の

理 1 、京大複合研 2 、 大 RCNP 3 、大同大教

二宮和彦 1 、工藤拓人 1 、寺田健太
川島祥孝 3 、

井

一 4、

1

4

)○梶

、稲垣誠 2 、佐藤朗 1 、友

芽

1

、

大 3、

山努 4 、篠原厚 1

ー

゜
゜
゜

Enou

緒
負ミュオン(以下、単にミュオンと書く)は 子と同じように原子核に束縛され、ミュオン原子と呼ばれる原子を形成する。ミュオン原子の形成時、ミュオンは主 子
数の大きい外殻のミュオン原子軌道に捕獲され、その後ミュオン特性 X 線を放出しながら 1s 状態へとカスケード遷移する。ミュオンは 子の 207 倍大きな質 を持っているために、束縛エネルギーは 207 倍となり、ミュオン特性 X 線は 常に エネルギー
で透過力が い。そのため、ミュオン特性 X 線による試料内 の 破壊分析法の 発が進められており、考古学分 等の貴 試料への適用で注目されている[1]。
一方、ミュオン原子形成過程には化学的な影 があることが知られている。化学状
態によりミュオンが捕獲される状態がわずかに変化し、ミュオン特性 X 線の K α 線と K
β 線の放出比率などが化学状態により異なる。そのため、ミュオン特性 X 線の放出確率を詳細に調べることで、元素分析のみならず化学状態分析が可能であると期待される。本研究では Fe に着目し、その 化反応をミュオン特性 X 線の測定から追跡した。
実
ミュオン照射実 は大 大学核物理研究センター(RCNP)内のミュオンビーム施
設 MuSIC にて実施した。使い捨てカイロ(アイリス・ファインプロダクツ製「貼れないカイロレギュラー」)の 化反応にあわせて 12 時 ミュオンを照射し、発生したミュオン特性 X 線を連続的に Ge 検出器で測定した。また、 化していない 属 及び完
全に 化が終了したカイロ(使用済カイロ)についてもそれぞれ 3 時 程度分析した。これとは別に、カイロの時 ごとの化学状態の変化をメスバウアー測定にて調べた。
結果
察 使用済カイロのミュオン特性 X 線スペクトルを図 1 に示す。カイロに含まれる元素である Fe,O,Cl に由来するミュオン特性 X 線が同定され、これとメスバウア
ー測定の結果から Fe の化学形は β-FeOOH であると決定した。本研究では Fe の KX 線
について、試料ごと、また 化反応時 ごとに X 線強度を決定し、全 KX 線強度に占める K α X 線強度が 属 で 100000
は 67.4(7) であったのに対し使用済みのカイロでは
10000
73.7(7) で あ っ た 。 化 反
応時 依存を調べると、化反応が進行するにつれてK α X 強度は増加し使用済みのカイロの値に近づくこと100が分かり、その時 変化の様子はメスバウアー測定による分析結果と整合した。
1000
1500
500
2000
Ener
g
y
/keV
参 文献
図 1: 使用済カイロのミュオン特性 X 線スペクトル[1] K. Ninomiya et al., Anal. Chem. 87 4597-4600 (2015)
Observation of oxidation reaction of metal iron by muonic X-ray measurement
KAJINO, M., NINOMIYA, K., KUDO, T., TERADA, K., INAGAKI, M., SATO, A., TOMONO, D.,
KAWASHIMA, Y., SAKAI, Y., TAKAYAMA, T., SHINOHARA, A.

2B06

CdTe 検出器を用いた負ミュオンによる非破壊三次元イメージン
グ法の開発(阪大理 1、Kavli IPMU2、JAXA3)○邱 奕寰 1、梶野 芽都 1、篠原 厚 1、二宮 和彦 1、武田伸一郎 2、 桂川 美穂 2、都丸 亮太 2、藪 悟郎 2、長澤 俊作 2、高橋 忠幸 2、渡辺 伸 3【緒言】 試料を破壊せずに、物質内部の元素を分析する手法は、考古物や地球外物質など貴重な試料を扱う分野において有用である。我々は高強度の負ミュオンビームを使って、非破壊の元素分析法の開発を行ってきた。ミュオン特性 X 線は電子の特性 X 線に比べエネルギーが 200 倍高く透過力の高い X 線を利用することにより、物質の深部に存在する元素を分析することが可能である。
近年、宇宙観測実験用に位置分解能が優れた二次元テルル化カドミウム検出器（以下 CdTe
撮像検出器）が実用化された。本研究ではこの検出器によるイメージング法と、負ミュオンビー
ムによる元素分析法で実用化されている深度分析を組み合わせることで、非破壊 3 次元イメージング法を確立することを目的にする。CdTe 撮像検出器を用いた負ミュオンビーム実験と、実験データの妥当性を評価するため、素粒子、医療や天文学分野でよく使われている Geant4 プログラムによるシミュレーション実験を行った。
【実験】 ２０２０年３月、J-PARC 加速器施設において、ポリプロピレン製のボールへの高強度ミュオンビ
ームの照射実験を行った。実験セットアップを図１で示す。ビーム中心に合わせて置いたサンプルを 30
分ごとに 22.5 度ずつ回転させ、CdTe 撮像検出器でミュオン特性 X 線を測定した。
【結果と考察】 試料由来の炭素から放射したミュオン特性 X 線である 75 keV エネルギー領域を選択することで、二次元イメージの再構成を行った。さらに異なる角度で取得した全１６個イメージ像を用いることで、コンピュータ断層撮影の技術で二次元イメージ
を三次元空間に逆投影し、ミュオン特性 X 線による

図１：２０２０年３月に J-PARCで実施した実験全体像。

3D イメージ像を作成した。その結果、直径 12.7mm のポリプロピレン製のボールの立体像を再現することができ、CdTe 撮像検出器で 3D イメージングが可能であることを示した。現在、より詳細なイメージを作成するために CdTe 撮像検出器の量産機の開発とともに、専用の検出器システムの検討が進んでいる。また、これらの実験におけるセットアップを Geant4 プログラ
ム上において再現し、シミュレーション実験を行った。実験結果を再現するシミュレーション結果が得られたことに加えて、バックグラウンドの由来の評価を行った。
Development of non-destructive 3D image method using muon beams with CdTe Double-sided
Strip Detector.
Chiu I., Kajino M., Shinohara A., Ninomiya K., Takeda S., Katsuragawa M., Tomaru R., Yabu G.,
Nagasawa S., Takahashi T., Watanabe S.

分光 およびメスバウアー分光
Fe 3 O 4 中不
In の

2B07

(

1

大

、

工 2 )○

大Fe 3 O4

スピネル型

の四

いて多

の

子

することから、そのサイトへの不

って

や

伝導

Fe 3 O 4 中にを制において In は四がられたが[1]、巨

子

体

みが

と Fe の占は、Fe 原子が存在しんに

元るサイトにおのドーピングによわれている。先において、子上の Fe 位

A サイト に存在することをとして導入された場

In が導入された場合、その占

の不
を

の不

では、

子

を

の

度依存

を

唆する

については

度に

察できる 57 Fe メスバウアー分光として導入した In 原子の Fe 3 O 4 中での存在

1,2

、佐

~100ppt

らかになっていない。そこで
分光

1

、

In が

のインジウム

合、室
だ

する

1

太

序論

を

化三

崎

による

察できる

を

して、不

べた。

55
lo
2
2

[sd]3uu‑3JrI

実験 Fe 3 O 4 に In 2 O 3 をの In 度 0.5 ~ 8 at.% となるようにそれぞれ 合し、剤 型 、に封入して 1,373 K で 48
した。
X 回
XRD
定によって二の、ならびに 子定 の変化をした 、室 で PALS
57
定、DBS 定および Fe メスバウアー分光 定を った。
結果 考察 Fig. 1 に PALS 定のを す。固 させた In の の増加に伴い、
子 で
した 分の
子寿命が 々に 少する傾向がされた。このはイオン半 の大きな In が Fe 位 をしたことによって In にしている原子が圧 され、その原子によって囲まれている
225の体 が 小したことを 唆している。さらに、
Fe、In とイオン半 の なる不元Ga、Coを 合した Fe 3 O 4 の子寿命を 定することで、~In-doped
イオン半 と寿命の増 の 係 をした。
• Ga-doped
DBS 定で られたは、In が 8 at.%導入され•• Co-doped• Pru·eF
e304
たにおいて い 動 を つ 子との
割
1
9
5
0
2
4
6
8
合の増加を した。これは体 が 小したこと
p
mi
t
ya
t
omc
o
n
c
e
n
t
i
ｷ
a
i
ton[
a
.
t%]
Im
により、
子と
原子の原子
傍に存在するFig.1In/Ga/CodopedFe304の空格紅、iの腸屯（メ寿命内子との割合が増加したことを しており、PALS 定と 合する
である。
—•
——
——
——
——
——
——
—— ——
——
——
——
——
——
——
——
—— ——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
—— ——
——
Fig. 2 にメスバウアー 定で られた Fe のサイト
占を した。Fe 3 O 4 中で In の増加に伴い、Feの A サイト 分の 少がされた。これは導入し
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑‑
‑
‑
‑
‑‑‑
‑
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‑‑‑
‑
‑
‑
‑‑
‑
‑‑
‑
‑
‑
‑
た In が A サイトの Fe としていることに 因し
‑
‑
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‑
‑
t
̲
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
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*
ｷ
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
t
ｷ
ている。また、スペクトルから られた体シフ● Aサイト •B サイト
ト、
場の値についても In がしていること
2
4
6
I
n
c
o
n
c
e
nt
r
at
i
on[
at
.
%
]
を 唆する
が られた。
Fi
g
.2 I
ndop
e
dFe:i゜4 のメスバウアー測定の[1] W. Sato et al., J. Appl. Phys. 120, 145104 (2016).
Fe サイト占有比[2] H. Shimizu et al., Appl. Rad. Isot. 140, 224 (2018).
Residential Site of Impurity In Atoms in Fe3O4 Observed by Means of Positron Annihilation
Spectroscopies and Mössbauer Spectroscopy
ISHIZAKI, R., SHIMIZU, H., SATO, W.

'
,
ｭ

令―

マ●▲一

[ま]全su3luI

7570653

8

2B08

Fe-Ag
(

大

Hofmann 型
1)○北体における Mossbauer 分光
1

、

1

、北

孝史 1

緒言 Hofmann 型とは、Fe・Ni・Cd などの中心 属のエクアトリアル位に二 位の[M(CN) 2 ](M = Ag, Au)または平 四 位の[M(CN) 4 ](M = Ni, Pd, Pt)が 位し、アキシャ
ル位にピリジン位子が 位した Fig. 1 のような 2 元層のことである。 に、スピンクロスオーバーとは、度や圧力・光などの 因により中心 属の 子が ス
ピン(HS) 態と低スピン(LS) 態の で可に変化する

Fig. 1.Hofmann 型のことを指す。
の SCOを す 体において、57 Fe
Mössbauer 分光 によるが当室によるものを含め数多
1)
57
く われている 。これは、 Fe Mössbauer スペクトルの 性
体シフト・四 子分 の幅・分 数が の価数、スピン 態、
周 の 境に依存するため、SCO
による中心 の 境変化を分 することが可 であるためである。 今回 は、Fe-Ag
Hofmann 型 体 Fe(4-methylpyrimidine) 2 [Ag(CN) 2 ] 2 を合成し、その 性を べた。
実験 錯体 直 接法 に合成した。 ず、Fe(II)源であ Mohr
塩 容 器中で水に溶解 し、そこに配位 子、化銀
水溶液の順に滴下し、生じた沈澱 濾過した。生成物について 、元分 によりの 成であることをした。得られた 体について、 化定・ 晶及び 57 Fe Mössbauer 定をった。まず、 化
定では、この 体はヒステリシスのある1のスピンを した。 に、単 晶
により、この 体は Hofmann 型
をとっており、構造中の環の窒素原子のうち
基の向かい側の N 原子 中心鉄原子に配位し、基に隣接した N 原子 架橋配位子[Ag(CN) 2 ] 2 中の Ag
原子と接近していた。また、が 140 K と 130 K の で きていることも明らかになった。最後に、この 体について 57 Fe
Mössbauer 定を ったところ、Fig. 2 のような 130 K から 140

298 K

135 K↑

135 K↓

78 K

K の でヒステリシスを持たないスペクトル変化を した。 Fig. 2.Mössbauer
これは Fig. 3 に すように 化
定のとは なるものであり、これが じた原因として Mössbauer 定では 平に してから 定したのに対し、 化
定では 2 K min -1 で定したことにより完全に SCO
を こすよりも早く度が下がったためであると えられる。このことを かめるた
めに、より い度で 化定を う予定である。
Fig. 3.
の1直1) T. Kitazawa, T. Kishida, T. Kawasaki and M. Takahashi, Hyperfine Interact., 238, 1 (2017).
Mössbauer spectroscopic research of Fe-Ag type Hofmann-type spin-crossover complex
KITASE, K., TAKAHASHI, M., KITAZAWA, T.,

2B09





 Na2Ru1-x FexO3 





 

ÕÊnÓ ¨°M´2 ¤ÐSoÎ w»¬ ¼jrU JÐ³×

Relative transmission (a.u.)Na ),GÕaÇu " Li ),GÕN&$KNÕ}% $Na 2 RuO3 86C*@Ì[y§Ï]¦I¶ #Na ),GÕ $A1:*(HYUTÕ!$ Ru ),GÏ]§'ÁR$« $ 99 Ru A1:*(H1>/6D¢sÍµ+9D.H
Ö (89.7 keV) ¢s O¡Ò"%$  57 Fe A1:*(HYU'«  Ru0)6Ï]§¡|Qp'ÁR$  57 Fe '7H< Na 2 Ru 1-x Fe x O3 'Ä°·Õ]q­X¨'¾ Na2 Ru 1-x Fe x O3 v99 Ru ! 57 Fe
A1:*(HYUX ºf '¾id$
RuO2 Fe 2 O 3 NaHCO 3 '¹c& c850℃Ar Ôg 12 h  48
h ¥Â'Ä¨° AVF 0)/F6FG'«  99 Ru(p, n) 99 Rh b!
# 99 Rh (T1/2 = 15.0 d)'ªº£ÂVP=C*@/B),1357L
4.2 K W`99 Ru A1:*(H1>/6D'Õ]qX¨ Na 2 Ru1-x Fe x O 3 80
wt%(24EG;B5/ 10 wt%PVDF 10 wt%' ckz Al ¸'H?G'ÈÕÀÉ 1M NaBF 4 (EC : DMC =1 : 1 tÑ)'« 4V ®Õ'_\ 
1.0010A
B Na 2 Ru0.99 Fe0.01 O3  X º f ! # 
1.00001
Na2 RuO3 {x%$^I¯ $(a) 
0.9990' ± Ã    Fig. 1  T Õ Z ~ 
0.9980Na2 Ru 0.99 Fe 0.01 O 3  99 Ru A1:*(H1>/6D'²TÕZ~1>/6DV
0.9970 Doublet2 YÀA  I.S. =1.00020.9960-0.30(1) mm/sQ.S. = 0.26(1) mm/s  #C
D
1.00001
0.9950Na2 RuO 3 I½B eg Fe p
-4
-2
0
2
4
h$©l'¿ $TÕ~1>
0.9998(b) 
/6D C  I.S. = -0.16(2) mm/sQ.S.
0.9996= 0.33(4) mm/sD  I.S. = -0.10(3) mm/s
Q.S. = 1.38(5) mm/s #"  Ru
0.9994),GÏ]% $ ²%
TÕ!$ Na  Ru ),GR
0.9992
-4
-2
0
2
4
57
m]Ëm]  Fe A1:*H
Velocity / mm/s
YUc&ÆÅ$
Fig. 1 Na 2 Ru0.99 Fe 0.01 O 3  99 Ru A1:*(H1>/6D (¢s¡|: 5 K)

[1] M. de Boisseet al.Nat. Commun. 7,  11397 (2016).
Mössbauer spectroscopic studies of Na2Ru1-xFexO3 of sodium-ion battery electrode
Hamano, K., Kobayashi, Y., Haba, H., Ueno, H.

2B10

ア カ ハ イドにイオ
ウア スペクト(
5

ビ

スバ

基盤理工 1 、理研仁科センター 2 、ICU3 、東理大理 4 、大、した 57 Fe/ 57 Mn イ

理 6 、日大医 7 、放医研 8 ) ○喜地沢大

人 1 、濱

健太

大

理

1

濱

、

矩子 1 、佐藤方実 1 、小林義男 1,2 、久保謙哉 3 、山田康洋 4 、三原基嗣 5 、佐藤渉 6 、

友傑 2 、岡澤厚 7 、佐藤眞二 8 、北川敦志 8

緒言
インビーム・メスバウアー分光法は、短寿命メスバウアー親核 57 Mn

半減期 1.45を固体試料中へ直接注入し、β壊変で生成したプローブ核 57 Fe から放出されるメ分

スバウアーγ線の共吸収をオンラインで測定する方法である。検出されたメスバウ

アースペクトルから、「孤立した 57 Fe 原子」の子状態を知ることができる。

アルカリハライドは主にレーザーなどの光学材料として用いられている。光学材料
は製工程のに不純物としてがある。光学材料を
物の定

は

常に

が混入するため、可視光効率で使用するためには、率が低下してしまう問

純度の必要があるが、微不純

しく、どのような挙動をするかわかっていない。そこでインビー

ム・メスバウアー分光法と DFT 計算を用いて、アルカリハライド内の不純物のミクロな挙動や化学状態、 位環境などの知見を深めることを目的として研究をおこなった。
実験
実 は、放射線医学総合研究所の イオン加器施設 HIMAC でおこなった。一次ビーム 58 Fe と生成標的 9 Be との入射核破砕反応により得た多数の不安定短寿命核の中から 57 Mn を破砕片分 装
置で最 化した。57 Mn を最 化後、 当な厚さの減衰板をさせて試料へ直接打ち んだ。メス
バウアーγ線の測定は平行平板 子なだれ型検出器 PPAC を用いておこなった。[1]結果 考察
アルカリハライド LiF、NaF、NaCl、KCl のイン
ビーム・メスバウアースペクトルを得た。得られたスペクトルはいずれも一つのシングレットと二つのダブレットの三成分で解析できた。得られた
メスバウアーパラメータと DFT 計算から、Fe 原子の占有位置はカチオン置換位置で、シングレッ
トは欠 無しの成分、二つのダブレットは欠 ありの成分であると同定できた。また、NaCl 型の構をもつ LiF、NaF、NaCl、KCl それぞれのスペク
トルの 似性・相 性を 論する。
[1] 小林義男, 表 化学, 31, 230-236 (2010).

250

200

1
5
0

r
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¥
T
h
,

Li
F296K

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NaCl296K

f\1、l

KCI150K

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0

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U 1..5.
01

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で， 9

•

150

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o
•7

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・ 101234567

V
e
l
o
c
i
t
y[mm/s]
図アルカリハライドのインビーム・メスバウアースペクトル57

57

In-beam Mössbauer spectra of Fe after Mn implantation in alkali halides
Kiji M., Hamano K., Takahama N., Sato M., Kobayashi Y., Kubo M. K., Yamada Y., Mihara M., Sato
W., Nagatomo T., Okazawa A., Sato S., Kitagawa A.

2B11

57

Co
メスバウア
Co サイトの

を

いたスピネ

フェ

イト

(金沢大院自然 1 、金沢大理工 2 )○阪口 純 1 、竹中 聡汰 1 、佐藤 渉 1,2【緒言】
コバルトフェライト Co x Fe 3–x O 4 は 0≦x≦1 の範囲においてキュリー温度 Tc = 793~858K をもつフェリ磁性酸化物であり、コバルトに由来する い磁気異方性を有することが知られている。近年では、その半導体的特性からスピントロニクス分野での応用が期待されており、磁性や 気伝導性の向上に関する研究が盛んに行わ れている。しかし、Co の占有位置やそれらの磁性への寄与に関する詳細は未だ解明されていない。本
研究では、57 Co 発光型・ 57 Fe 透過型メスバウアー分光法を用いて、Fe 3 O 4 と CoFe 2 O 4 中の 57 Fe(← 57 Co)プローブ核位置での局所場の情報を基に Co 占有サイトの同定を試みた。
【実 】
Fe 3 O 4 粉末とCo 3 O 4 粉末を目的の割合となるよう秤量・混合し錠剤成型した後、1273 K
で48時間焼成しCoFe 2 O 4 を作製した。Fe 3 O 4 と作製したCoFe 2 O 4 に 57 Co塩酸溶液を滴下し、1373 Kで2時間熱拡散させた後、7~295 Kの温度範囲で 57 Co発光型メスバウアー分光測定を行った。また、57 Fe透過型測定も同じ温度範囲において行った。各焼成は試料を石英管中に真空封入した状態で行った。
【結果と考察】Fig. 1 に CoFe 2 O 4 の 57 Fe 透過型測定と 57 Co 発光型測定により得られたメスバウアー
分光スペクトルを示す。解析の結果、各成分の積比から大多数の Co が B サイトを占有していることが明らかとなった。また、B サイトに帰属される成分が 2 成分観測され、両者の積比は 57 Fe 透過型測定と 57 Co 発光型測定の間で一致した。B サイトの超微細場は A サイトの状態を反映しており、複数

100の B サイト成分の存在は一部の Co が A サイト
ヽーを占有していることを示唆している。スピネル 怠
g 98型構造において B サイトカチオンは酸素原子を•.

介して 6 個の A サイトカチオンとこのサイトを第二近接 A サイトとよぶ。Co が A
サイトに存在する場合、6 ヶ所の第二近接 A サ
イトを占有する Fe と Co の組み合わせから、B
サイトには 7 種の環境が考えられる。6 ヶ所の第二近接 A サイト全てを Fe が占有している
ものを B 0 、1 ヶ所以上を Co が置換しているものを B 1 として B サイト成分を帰属した。第二近接 A サイトを占有する Co の理論的な確率分布とフィッティングの結果から、7.5±0.5%の Co
が A サイトを占有していると見積もられた。
本発表ではスペクトルの温度変化や Fe 3 O 4 の57^

接しており、<
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Fig. 1 室温 における CoFe 2 O 4 の(a) 57 Fe 透 過 型
測 定 と (b) 57 Co 発 光 型 測 定により得られたメスバウアー分 光スペクトル

Co 発光型測定の結果についても議論する。
Identification of Co sites in spinel ferrite by means of 57Co emission Mössbauer spectroscopy
SAKAGUCHI, M., TAKENAKA, S., SATO, W.