放射化学ニュース
第 20 号
平成 21 年（2009 年）8 月 31 日

目次
解説
イオン交換と科学的同位体効果（藤井靖彦、野村雅夫）…………………………………………………… 1
歴史と教育
大同大学授業開発センターの取り組みに関わって （酒井陽一）… ……………………………………… 15
研究集会だより
1．Eighth International Conference on Methods and Applications of Radioanalytical
Chemistry –MARC VIII に参加して （福島美智子）… ………………………………………… 19
2．第 10 回環境放射能研究会 （木下哲一）… ……………………………………………………………… 20
情報プラザ … ……………………………………………………………………………………………………… 22
学位論文要録 …………………………………………………………………………………………………… 23
学会だより ……………………………………………………………………………………………………… 28
2009 日本放射化学会年会・第 53 回放射化学討論会プログラム…………………………………………… 37

放射化学ニュース

解第 20 号

2009

説
イオン交換と化学的同位体効果
藤井靖彦 （東京工業大学 名誉教授）
野村雅夫 （東京工業大学 原子炉工学研究所）

Brickweddlle やスペクトル分光の専門家 Murphy1．同位体の発見
19 世紀から 20 世紀にかけて、ウランから発すらの協力を得て、液体水素を蒸留し、残渣物からる不思議な「線」が研究者を魅了し、現代の言葉

重水素を分光法により発見した。原子から発する

で言う「核化学」の研究が始まった。 Becquerel

光の波長に同位体変動があり、物理的特性に同位の「ウラン線」の発見後、P. Curie と M. Curie が体効果があることがわかったが、蒸留という化

ウラン崩壊物からポロニウム、ラジウムを発見し、学操作で同位体が濃縮することから、化学的過ウラン、トリウムが放射線を出して次々と元素が程にも同位体効果があることがわかった。Urey

変わる放射壊変現象の研究が世界に広まった。こは同位体の化学的効果に関する理論を展開し、のような中で、1906 年 Boltwood はウラン系の放Bigeleisen と M. G. Mayer［2］によってその理論

射性イオニウム（質量数 230）がトリウム（質量はさらに発展した。同位体効果の理論から環境中

数 232）と全く同じ化学的性質を示すことを発見の水素、酸素などの同位体挙動が解析され、歴史した。また Soddy は、1912 年質量が違うが同じ的な地球環境の温度変化や、大気中二酸化炭素濃

化学的性質を持つ物質を「同位体（Isotope）」と度と温度の関係が明らかとなった。
［3］

名づけ、同位体の質量が整数で表される整数則を同位体には放射線を出す放射性同位体（放射性提唱した。

同位元素：RI）と放射線を出さない安定同位体が一方物理的な研究分野では、陰極線の研究からある。放射性同位体は元素としての化学的性質が電子を発見した J.J. Thomson が、陽極線の研究同じとして、トレーサーなどに利用されている。

に進み、1913 年質量 20 のネオンに質量 22 の“不一方天然元素中のある特定の同位体を濃縮した安純物”があることを発見した。トムソンの研究を

定同位体（Stable Isotope）は原子力や量子機器助けた Aston は、拡散法によるネオン同位体のあるいは医療用の材料として用いられている。同

濃縮を行った。同位体分離の始まりである。同位位体には僅かながら化学的性質の違いがあること

体の研究は Aston や Dempster による質量分析計

から、この違い（同位体効果）を重畳、累積させの開発によって飛躍的に進み、天然元素の同位体ることによって同位体濃縮が実現している。前述

組成が調べられた。この結果各種元素の原子量が水素は蒸留の過程に同位体効果があった。現在の定まったが、同位体の質量が整数から少しずれる

主要な重水素濃縮法は、水の蒸留、電解、あるい偏差があることもわかった。1933 年出版されたは水と硫化水素間の同位体交換平衡などに現れるアストンの著書［1］では、Einstein のエネルギー

同位体効果に基づいている。その他の元素例えと質量の和の保存則 E = mc と同位体の質量偏ば、リチウム同位体 Li と Li の分離ではアマル

差を基に、『元素の核変換によって巨大なエネル

ガム電解法が用いられる。ホウ素同位体 B と B

ギーが発生する』と予言している。1938 年 Hahn

は BF3 と BF3 アニソール錯体間の化学交換反応でと Strassmann らによるウラン核分裂の発見が直分離され、炭素同位体 C と C はメタンや一酸ちに巨大エネルギーの発生予測に繋がった理由

化炭素の深冷蒸留で濃縮されている。窒素 N と

2

６

７

10

12

11

13

14

15

は、同位体質量の精密な測定にあった。

N の分離には NO 深冷蒸留や、NO と硝酸イオン–

原子から発する発光スペクトル線に僅かな変NO3 の間の化学交換法が使われている。化学的な動があると予測した Urey は、液化水素の専門家

同位体分離はなぜ起こるか、理論的背景を述べたい。

1

放射化学ニュース第 20 号2009

2．化学的同位体効果
原子内の電子の動きを考えると、電子はどんなに冷えても最低限のエネルギー状態をとり、動きX

A

が止まることはない。また電子のエネルギーは連

X

B

AX

続的に変化するのではなく、飛び飛びの値をとBXる。即ち原子という小さな空間に閉じ込められた電子のエネルギー状態は量子化されている。これと同様に分子という小さな空間に閉じ込められた
原子は連続的なエネルギー状態をとることが出来ない。その運動エネルギーは量子化されており、温度がどんなに下がっても一定の運動を行う。量図1子化されると、同じ量子状態にある原子も質量によって異なるエネルギーを持つことになる。分子 位体効果の基本原理：分子振動の基底状態に同質量によるエネルギー差が発生

内の動き（分子内振動）においては同位体の質量で表される。

によってその振動エネルギーの絶対値に変動があり、これがマクロの熱力学的状態に影響を及ぼす。

AX' + BX = AX + BX'

量子化された最も低い分子振動状態（基底状態：（1）

上式の平衡定数は次のようにあらわされるが、[ AX ] ⋅ [ BX ' ]K =（2）[ AX ' ] ⋅ [ BX ]零点エネルギー）の同位体によるエネルギー差異
を図 1 に模式的に示す。若しエネルギー状態が量子化されていなければ、分子同士の衝突によって統計力学に基づくと（1）式の平衡定数は分子分
配関数 Q を用いて次のように表される。

エネルギーが平準化され、質量の違いはエネル
ギー状態に影響を及ぼさない。即ち平衡状態にある化学系では同位体効果が現れないことになる。

K =一方広い空間を動く分子運動のように量子化さQ ( AX ) ⋅ Q ( BX ' ),Q ( AX ' ) ⋅ Q ( BX )（3）分子分配関数は分子の持つ状態 j のエネルギー ε jと環境の熱エネルギー k T の比から決まる。

れていない状態においては、同じ運動エネルギーを持つ分子の質量が異なると、その質量によって分子全体の運動速度に差異が生じる。拡散や電気泳動など移動過程に同位体による移動速度の差q=

All states∑e− ε j / kT

,

（4）

j

異、同位体効果、が現れる。ウラン濃縮に使われるガス拡散法などはこの原理に基づいている。一アボガドロ数集まった分子のモル分配関数を Q

般に移動過程にはエネルギー消費が伴い、分離のであらわす。ここで量子状態を考えない場合、化ためのエネルギー消費が大きくなる。平衡状態に現れる同位体効果を利用する方がエネルギー消費

学種 AX と AX’の分配関数比は、分子の対称数s と同位体質量 mi で次のように記述される。プラは少ない。軽元素の工業的同位体分離法が全て平イムは軽い同位体を示す。

衡論の同位体効果に基づくのはこの理由による。

 QAX s ' Isotopic atoms
 '  =∏is QAX '  cl

しかし後で述べるように、分子振動の同位体効果
は質量の 2 乗に反比例することから、重い元素の mi 
 ' 
 mi 

3/ 2（5）

同位体分離には適さないとされていた。本稿では

古典統計力学では原子のランダム分布から平衡

石田 の解説に従い［4］、先ず分子振動に基づく定数が決まり、分子 AX（AX’）と BX（BX’）に同位体効果を概説する。

ついて同位体交換平衡定数を求めると、質量の項

同位体（重同位体 X と軽同位体 X’）が物質 A

が共通となり消去され、次式のように単に各分子

及び B と分子をつくり、A と B の間で同位体がの対称数（分子の構造と同位体の配置によって決交換可能な状態にあると、同位体交換平衡は次式まる）から計算される。

2

放射化学ニュースK Cl =

 Q AX  Q AX '  Cl
 Q BX  Q BX '  Cl

第 20 号

2009

ここで AX と AX’の量子分配関数と古典分配関 s'  
 s  AX / AX '=
 s'  
 s  BX / BX '数の比として換算分配関数比、Bigeleisen-Mayer.

（6）の Reduced Partition Function Ratio（RPFR）、が導入される。
 Qqm 
 QCl  AX
s 
≡
 f
			
 s '  AX / AX '  Q qm 
 QCl  AX '次のような同位体交換反応では、H2 、D2 、
H2O、D2O の対称数（分子が回転軸の周りに 1 回転する間に取りうる同じ構造の回数）が全て 2 であるので、上記（6）式より、古典統計力学平衡定数は１となる。

.

（11）

AX 種の換算分配関数比と BX 種の換算分配関数

D2 + H2O ⇔ H2 + D2O比の更に比を取ると、AX 種と BX 種の間の同位（7-1）

体的変動、いわゆる同位体分別を示すことになる。

下記交換平衡の平衡定数は、HD、HDO の対称数

即ちこれら２種類の化合物間の同位体分離係数がは 1 であるので 4 となる。

求まる。図 1 は AX 種と BX 種の間で同位体交換

D2 + H2 ⇔ 2HD（7-2）

H2O + D2O ⇔ 2HDO

（7-3）

が生じる様子を模式的に表わしている。
sf (AX / AX ' )K qm,
α = s'=s
K Cl
f (BX / BX ')s'

実際の平衡定数は古典論の値と異なり、その差異が同位体効果となる。同位体効果は次のような量子論によって説明される。

ln α = ln

量子統計力学に基づくと、並進運動（Translation）（12）s  AX s  BX f 
 − ln s'  AX ' 
s'  BX '   Q qm  Q 
Q  
Q  
 − ln  qm   −  ln  qm  − ln  qm  =  ln  QCl  AX ' 
 QCl  BX '   QCl  AX  QCl  BX

や回転運動（Rotation）は古典論で扱い、振動（Vibration）のみが量子化されているとして、分配関数は次のように表される。

.

Qqm ≈ (QTranslatio n )Cl ⋅ (Q Rotation )Cl ⋅ (QVibration )qm , （8）（13）（13）式の各項は（9）式の分子振動データを使っ

化学種 AX の量子分配関数と古典分配関数の比をとると、振動の古典分配関数が 1/ uj と表わされて、計算される。

るとして、次のようになる。

関数（RPF）を表すと、環境温度が高く、熱エネ
ルギー kT に比べ、相対的に分子振動エネルギーAXe
 Q qm  = ∏
j QCl  AX

−uj /2(/ 1 −e−uj /2(1/ u )),

分子振動数 n j 、あるいは u を使って換算分配（9）hn が低い場合は、分離係数 α を表わすために、次の“高温近似”が使われる。

j

ここで u、 ≡ hν / kT 、v は分子内振動数、h はプ
ランク常数、k はボルツマン定数、j は振動の状

21 h Wln α ＝   21
24  k  T態である。これより AX と BX に関する量子平衡

K qm =

 Q BX  Q 
 BX '  qm

'2
j

2
j

（14）

j

–1

数（s ）
、W1 は定数である。また分子振動エネ

 Q qm  Qqm 




Q
 Cl  AX
 QCl  BX '  Q AX ⋅ Q BX ' 

=
×
× 
Q AX ' ⋅ Q BX  Cl
 Qqm 
 Q qm  Q 
 Q 
 Cl  AX '
 Cl  BX

s 
 f
 s '  AX / AX '× K Cl=s 
 f
 s'  BX / BX '∑ (ν − ν ) ,ここで n j' と n j は軽同位体と重同位体の分子振動定数は次式で表される。
 Q AX  Q 
 AX '  qm

Low − energy
motions.

ルギーが高く、環境温度が相対的に低い場合は、次の“低温近似”が適用され、同位体分離係数は次のように表される。

1 h 1ln α ＝  
2k  T

（10）

3High − energy
motions∑ (ν − ν ) ,
j

'
j

j

（15）

放射化学ニュース第 20 号2009

常温領域では、水素以外同位体効果を考える際係数」である。イオンが有機ポリマーに埋め込まには殆ど上記高温近似が成り立ち、同位体化合物れたことにより、外部希薄溶液中のイオンの濃度

ＡＸとＢＸの間の同位体分離係数は次のように近に関する「活動度係数」と違いが生じる。また似的に表わされる。

架橋剤ジビニルベンゼンの量も選択性に関係する。架橋剤の量が増大するほど、有機樹脂内ネッ

ln α ＝ ε ∝（1/24）ΔF Δ m / mḿ T 2 （16）

トワークの締め付けはきつくなり、イオンの選択

ここで、m、ḿ は重同位体と軽同位体の質量、D m はその質量差、Δ F は化合物 AX と BX の同位性も増大する。上述 Li から Cs までのシリーズで体を結合する力の定数の差である。実効的同位体

くなる、即ち小さなイオンとなり、イオン交換樹効果、分離係数の１からのずれを示す ε は２種類

脂の選択性は増大する。上述２価イオンについての化合物の力の定数の差に比例し、同位体質量差も同様の現象が見られる。イオン交換樹脂体は水に比例し、同位体の質量の２乗、環境温度の２乗

分子濃度が低下した水溶液（濃厚水溶液）に相当に反比例する。このことから対象とする同位体がし、イオン交換選択性は希薄溶液である外部水溶定まれば、出来るだけ結合状態の異なる２種類の液と、濃厚水溶液に相当するイオン交換樹脂相の化合物を選び、低温で交換平衡を行えば、大きな間でおこる熱力学的現象である。架橋剤の量が非同位体分離効果が期待できることが分かる。また

常に多くなるとポリマーのネットワーク内空間が質量の大きな重元素ではその ε が質量の２乗に反小さくなり、大きな分子を排除する分子ふるいの比例することから、同位体分離効果は急激に小さ効果も現れる。

は、原子番号の増大と共に水和イオン半径が小さくなることが予測される。

イオン交換樹脂は濃厚水溶液と考えられるが、イオン交換のプロセスは固相の媒体と溶液の間で3．イオン交換同位体分離のイオン移動である。イオン交換によってイオン（1）イオン交換が分離するには、平衡論的に選択性があることと、

イオン交換は分析技術や分離技術として広く使平衡に到達する時間が十分早いことが不可欠であわれている。スチレンなどのモノマーを粒状に合る。水溶液内でイオンは 10 cm /s 程度の拡散係成した有機樹脂の中に陰イオンとなるスルフォン数を持つが、1 価イオンの陽イオン交換樹脂内で基を導入した陽イオン交換樹脂、同じく有機樹脂の拡散係数は 10 〜 10 cm /s, 多価イオンに至っの中に陽イオンとなるアミノ基や４級アンモニウては 10 cm /s 以下と小さい。また大粒径樹脂のムイオンなどを導入した陰イオン交換樹脂が作ら

イオン交換速度は半径の二乗に反比例する。いかれる。陰イオンあるいは陽イオンが固定されると、に速いイオン交換を達成するか、イオン交換の工対となる相手イオン種（対立イオン）は移動でき業的な応用では重要なポイントである。実効的粒るため、樹脂内外で交換可能となる。この時イオ径を小さくして交換速度を速くするため、イオンンの選択性が発生し、選択性の高いイオン種がイ

交換樹脂内に空隙を持つ、多孔性イオン交換樹脂

オン交換樹脂内に取り込まれる。たとえば、陽イが開発された。

-5

-6

-10

-8

2

2

2

オン交換樹脂の１価アルカリ金属元素イオンに対（2）軽元素のイオン交換同位体分離

する選択性は、
+

+

+

< Na

Li

<K

< Rb

+

+

< Cs

同位体が移動できる環境に、２種類の同位体を（17-1）

含む化学種が共存すると、化学種間に前述のよう

２価アルカリ土類元素イオンに対する選択性は次に同位体の偏在（同位体効果）が起こる。このよのように表される。

うな現象を環境や地球科学の分野では同位体分

++

Mg

++

< Ca

++

< Sr

++

< Ba

別 , isotope fractionation, と呼ぶ。２種類の化学種（17-2）

について各化学種の同位体存在比の比をとるとイオン交換の選択性を決めるものは主としてイオ

１からわずかに離れた数値となり、１からのずンの樹脂内濃度に関係する熱力学的数値「活動度れを δ としてパーミルで表わす。一方物理化学や

4放射化学ニュース第 20 号

2009

工学分野では化学種間の同位体偏在を同位体分
離 , isotope separation, と呼び、ある化学種について測定した同位体比と他の化学種の同位体比の更なる比を、同位体分離係数 , isotope separation
factor, と呼び、α で表わす。α は１に近い数字であるため、α ＝１＋ ε として、ε をやはり同位体
分離係数と表現する場合も多い。本稿では ε とα を区別するため、ε を分別係数 , fractionation
coefficient, とする。
化学種間だけではなく、凝縮、蒸発、あるいは溶液相と固相などの相変化においても、分子の化学環境が変わるため同位体の分別・偏在（同位体効果）が発生する。しかし相変化においては化学結合状態が大きく変化せず、発生する同位体効果は一般に小さい。イオン交換も溶液相と樹脂相の

図 2 リチウムのイオン交換同位体分離
下図：Li 溶離液クロマトグラム、
76
下図：同位体比測定、前端に Li、後端に Li が濃縮間の相平衡であり、同位体効果は小さいが、水和状態が変化するため、軽い元素では同位体分離効た同位体の分離係数を求める。

果が発生する。
1）リチウム同位体分離

α – 1 = ε = S c（
/ CR（
i Ri – Ro）
o 1 – Ro）（21）

水和状態変化の典型的例はリチウムイオンであ

ここで ci はフラクション i に含まれる全同位体
量（元素量）、Ri はフラクション i に含まれる注る。リチウムイオンの同位体交換平衡は次のように表される。
resin（18）

目同位体の濃度（分率）、Ro はその供給原料の値、C はクロマトグラフィー過程の全同位体吸着量。

K=[ 6Li+resin] [7Li+aq]/[7Li+resin] [6Li+aq]（19）

同位体分離係数を算出する（21）式は２つの同位

6

Li

＋

aq +

7

Li

＋

resin =

6

7

7

Li

＋

aq +

6

6

Li

7

＋

α =1+ e =（ Li/ Li）resin/（ Li/ Li）aq

体からなる元素について導かれた式であるが、３（20）個以上の多同位体から成る系においても、注目す

添え字 resin はイオン交換樹脂相、aq は水溶液相を示す。この反応式の平衡定数 K は樹脂相、溶る２つの同位体から成るとして、（21）式を隼用し液相中のリチウム同位体比の比（分離係数 α ）で有機イオン交換樹脂のリチウム同位体分離係数て、近似的に分離係数を求めることができる。

もあらわされる。
図２にイオン交換クロマトグラフィーによるリ
チウム同位体分離実験の結果、リチウム溶出液中のリチウム濃度分析値と同位体比測定結果、及び前端・後端で観測された同位体のマススペクトルを示す。リチウム吸着帯の前端、後端では同位体比が変動し、一方の同位体は前端に、他方の同位体は後端に濃縮している。樹脂相に偏在する同位体は後端に、水溶液側に偏在する同位体は前端に濃縮する。クロマトグラフィーの結果得られた分
取試料フラクションの前端あるいは後端の同位体

図3比の変動部分について、元素濃度分析と同位体比
分析測定値から次の式を用いて、（20）式で定義し5 チウム同位体効果の原因：水和状態の変化水
リ和数の減少が NMR の高磁場シフトとなって現れる。

放射化学ニュース第 20 号2009

は常温で 1.001 〜 1.004 程度である。分離係
数は樹脂の架橋度に依存し、架橋度の高い樹
脂が高い分離係数を示す。図３が模式的に示すように、水溶液中ではリチウムイオンの周囲に多くの水分子が集まり、リチウムは十分OHOHに水和している。一方樹脂内では、水和水のB一部が外れて、リチウムは小さな水和状態に

OH
←

OH

なっている。この結果、軽い同位体が小さな

B

OH

OH

OH
→

水和状態リチウムに集まり、重い同位体が十分水和した水溶液中リチウムに残る。この結
6

/ cm

7

果 Li が樹脂相に、 Li が水溶液相に偏在することになる。

図４

イオン交換樹脂よりもっと硬く、イオンを

陰イオン交換樹脂を用いるホウ素

10

Ｂ同位体分離収容する空間が小さいゼオライトでは分離係

樹脂塔にアンモニウム吸着帯が形成される。こ数は 1.02 程度であり、分別係数 ε （= α －１）がれに苛性ソーダなどのアルカリ性溶液を供給する

１桁大きな値となる。しかしゼオライトのイオンと、吸着しているアンモニウムイオンがアンモニ交換速度は非常に小さく、工業規模での同位体分

ア分子となり、吸着帯から脱離し、溶離展開する。

離には用いられない。工業的リチウム同位体分離

溶離展開の過程で、 N は吸着帯後端に濃縮する。

に用いられてきたプロセスは水銀電解アマルガム

これがイオン交換法による窒素同位体分離の例で法である。

あるが、このような手法で 80% 濃縮 N を原料

2） ホウ素と窒素の同位体分離に使いながら、99.8％の濃縮 N を得た。その例

ホウ素や窒素など軽元素はイオン交換過程で大きを図 5 に示す。

15

15

15

な構造変化が伴う。このため、イオン交換に大きな同位体分離濃縮現象が現れる。ホウ素は水溶液（3）中重元素錯形成反応の同位体効果の中で平面三角形構造のホウ酸 B（OH）
3 の形を

水和数の変化が大きい軽い元素では純イオン交とる。ホウ酸 B（OH）3 を OH 型強塩基性陰イオ

換過程に同位体効果がみられるが、質量の大きい

ン交換樹脂や、アミン型の弱塩基性陰イオン交換

元素ではイオン交換過程の同位体効果は非常に小–樹脂に供給すると四面体構造の B（OH）４ 、あるさい。中重領域元素については純イオン交換過程の同位体効果を一段の平衡実験から観測することの構造に大きな変化があるため同位体効果が発生は困難である。またイオン種が錯形成すると、水し、重い同位体 B が B（OH）
3 に、軽い同位体和状態から配位子との錯形成状態へ化学環境が大端には選択的に樹脂に取り込まれる B-10 が濃縮

0.7する。図 4 はホウ酸吸着帯を 200 m から 700 m

0.6

11

10

14

–
B が B（OH）４ に濃縮する。ホウ酸吸着帯の後

2

10

0

10

–2

15

10

0.5

まで展開した時の吸着帯後端部樹脂内に蓄積した

feed

B の濃度分布の様子を示す。
一方アンモニア分子 NH3 は三角ピラミッドN+構造をとるが、酸性では四面体構造 NH4 となる。この両者の化学結合状態に大きく変化してお14

り、同位体効果が発生する。軽い窒素同位体 N+

は NH3 に、重い同位体 N は NH4 に濃縮する。

図5

NH3 水溶液を H 型陽イオン交換樹脂に供給する+と、NH4 となり、陽イオン交換樹脂に吸着し、6N

N concentration / M

0.4

10

15

Isotope ratio, N/ N

いはその高次錯体となって樹脂に吸着する。両者

0.3
0.2
0.1

–4
0
10
0
50
100
150
Length of adsorption band / cm

15

陽イオン交換樹脂を用いる N 同位体分離分離
N80％アンモニアを原料として、吸着帯を 50m
15展開し、後端に 99.8% N を得る。

1 5

放射化学ニュース第 20 号

きく変わり、同位体効果が発現する。それでも一

2009

H-SO3 + XL → X-SO3 + HL

段の平衡反応では同位体効果が小さく、同位体分（23-2）

離係数などの測定が困難である。定量的な同位体

この反応では、水素との錯形成安定度定数が大き効果を把握するために同位体効果を多段化・重畳い有機酸配位子 L は X を解離し、イオン交換樹

して観測することが望ましい。このような目的で脂の水素と錯形成し有機酸となる。これによっ

イオン交換樹脂が使われる。

て生じた陽イオン X は樹脂内に再度吸収される。

錯形成反応系では、水溶液中に配位子となる錯

有機酸は水溶液中にあって、溶液と共にカラム外化剤があると、陰イオン配位子 L が陽イオンの水に溶出する。

和構造を壊して錯形成する。イオン交換においてこのような方法で下記の交換反応で表わされるは樹脂内に陰イオンが固定されているため、水溶バナジウム（ V, V）、
銅（ Cu, Cu）、
亜鉛（ Zn,5066

液中の陰イオン（配位子）は排斥され、電荷を持

67

68

51

63

65

70

64

152

Zn, Zn, Zn, Zn）、ガドリニウム（ Gd,
156

157

160

154

Gd,

たない水分子と陽イオンのみが樹脂内に入る。陽

155

イオンは樹脂内では水和状態にあり、樹脂外では価、ウラン６価イオンの錯形成の同位体効果など

錯形成状態にある。例えば金属元素同位体（陽イが調べられている。非常に小さな同位体効果もこオン）を X、その軽同位体を X’で表すと、錯形のようなテクニックにより検出されることが可能

成を含む同位体交換平衡は次式で書き表される。

となった。

Gd,

少し表現がややっこしいが、Xaq は樹脂中にある
水和イオンであり、X-L は水溶液中にある錯形成
イオンである。
–LX’
aq + X–L = Xaq + X’

（22）

Gd,

Gd,

Gd）など中重領域元素や鉛 2

VO-SO3 + V’
OL = V’O-SO3 + VOL（24-1）-SO3 + ZnL
Zn -SO3 + Zn’L = Zn’（24-2）

Cu-SO3 + Cu’
L = Cu’-SO3 + CuL（24-3）

Gd-SO3 + Gd’
L = Gd’-SO3 + GdL（24-4）

同位体効果を多段化重畳するプロセスとしてはそれぞれの式でプライムは軽同位体を示す。3 個

イオン交換クロマトグラフィーが用いられる。例

以上の安定同位体が存在する亜鉛では、錯体クロ

えば、細かい陽イオン交換樹脂（直径 100 μ 程度）

マトグラフィーによって得られた上の（24-2）式を充填した硝子カラムを使って、次のような操作の同位体交換平衡定数に相当する分離係数についを行う。

て、その 1 からのずれ分別係数 e は質量差に比例①最初酸を十分流通させ、水素イオン型にする。

する分子振動の同位体効果の特性を示した。一方、②これに同位体効果を調べる金属陽イオンの塩溶

ガドリニウムの EDTA 錯体クロマトグラフィー

液を加え、カラムの中に陽イオン吸着帯をつくる。

によって得られた上の（24-4）式の同位体交換平③次に有機酸などのアンモニウム塩水溶液をカラムに供給する。同位体陽イオンを X で表示す

衡定数に相当する分離係数について、分別係数 eはほぼ質量差 D m に比例する直線関係に並ぶが、ると、次の反応が生じ、吸着していた陽イオン

奇数は有機酸配位子と錯形成し、樹脂外の水溶液相関係からずれることが分かった［5］。この効果がに溶出してくる。代って、アンモニウムイオ

何に由来するか、明らかになったのは次節以降でンが樹脂内の陽イオンのサイトを占める。-SO3

述べる酸化還元クロマトグラフィーによるウラン

はイオン交換樹脂内の固定陰イオン基を示す。

濃縮分離実験であった。上記各種元素の純イオン

X-SO3 + NH4L → NH4-SO3 + X L

155

Gd と

157

Gd の同位体の値はわずかに直線

交換過程、錯形成イオン交換、軽元素の同位体効（23-1）

果などで観測された単位質量差当たりの分別係数④溶液中を流下する錯形成した同位体 XL は前記

ε /Δ m を図 6 にまとめて一覧する。後で述べる鉄のように、樹脂内吸着した X, X’と同位体交換

やウランの酸化還元系の結果も図 6 に表示してある。

平衡を繰り返し、吸着帯下端に達する。
⑤吸着帯下方はイオン交換樹脂が水素型となって（4）酸化還元の同位体効果いるため、次の錯体分解反応が生じる。

２種類の同位体化合物の間の同位体効果は結合7放射化学ニュース–と錯形成し、陰イオン交換樹脂にも吸着する。図/ M

Li (0/I)
N

–

B

–2

O (0/II)Li,

Mg (0/II)

10–

選択性である。Fe（II）/Fe（III）の酸化還元電位

Ca (0/II)–3

Mg

Ba (0/II)Ni

Rb (0/I)

V

Cu
Zn

Ca

は 0.77V と高く、例えば三価チタン、Ti（III）、をU (III/IV)

Cu (I/II)–4７はチタン、鉄、及びウランの陰イオン交換樹脂

Cl (0/I)
K (0/I)Fe (II/III)

10

2009

酸を溶液に用いると Fe（III）イオンが Cl イオン

10 –1
10

第 20 号

Pu (III/IV)(IV/VI)Yb (0/III) U
Eu (II/III)

Pb

U

K
Gd

10 –5

Eu

–

10 –6

図6

–

10 1

Sr
Rb

10 2
図7

化学交換同位体効果単位質量同位体分別係数
■：イオン交換、◇：錯形成、○：酸化還元、○：アマルガム

塩酸系陰イオン交換樹脂のイオン選択性

還元剤として使える。高濃度の塩酸溶液では Fe（III）の吸着特性は高く、Fe（II）に還元されると力の差に比例する。大きな同位体分別効果を狙え

選択吸着性が低下し、イオン交換樹脂から脱離す

ば、イオンの化学的状態を大きく変えるため価数ることが予想される。クロマトグラフィー実験でを変える、即ち酸化還元を導入することが考えら

は Fe（III）塩素錯イオンを陰イオン交換樹脂にまれる。同位体イオンが酸化還元によって異なるイ

ず吸着させ、
これに Ti（III）
塩酸溶液を供給すると、オン価数を持つとき、イオン交換選択性も大きく

Fe（III）が下記のように還元され、Fe（II）となっ変わる。適当な条件を見つけ出せれば、酸化状態て溶離し、シャープな Fe（III）吸着帯後端を形成

あるいは還元状態イオンの一方がイオン交換樹脂する。この反応にかかわる Ti（III）も Ti（IV）もに吸着し、他方が溶液中に残るシステムが成立す

イオン交換樹脂には吸着せず水溶液相にあり、樹る。２種類の異なるイオン状態の化学種が２相間

脂は Cl- イオン型となる。

に分離すれば、これらの物質間の同位体分別効果

Fe（III）＋ Ti（III）→ Fe（II）＋ Ti（IV）（25-1）を観測することが出来る。代表的例は金属元素の酸化還元クロマトグラフィーである。表１は種々

鉄吸着帯の Fe（III）と水溶液相の Fe（II）の間での金属元素イオンの標準酸化還元電極電位を示す。

同位体交換が生じる。

1）Fe（II）/Fe（III）酸化還元系

54

表1

56

54

56

Fe（II）+ Fe（III）⇔ Fe（II）+ Fe（III）（25-2）

Fe（III）は陽イオン交換樹脂に吸着するが、塩

この結果、一方の同位体が鉄吸着帯の後端境界に酸化還元の標準電極電位（S. E. P）

蓄積される。
クロマトグラフィー操作によって同位体分離が実現するためには、先ず第１に、平衡論的に同位体効果があること、即ち上記（25-2）式の同位体
交換平衡定数が１からずれていることが必要である。次に上記交換平衡の同位体交換速度（電子交
換反応速度にも該当）が十分に速いことが必要である。鉄の場合 Fe（II）-Fe（III）の電子交換速度は十分に速いが、一般の元素を扱う時はその交換速度に注意を要する。Fe（III）還元溶離クロマト
グラフィーを行った結果、吸着帯後端に重い鉄同8放射化学ニュース

位体の蓄積が見られた。
［6］

第 20 号

2009

た実験例が報告された［8］。

最近地球科学や環境科学の分野で鉄の同位体分

上記プロセスで生成した U（IV）を再度酸化し別が注目されている。その基礎となる錯形成の同て U（VI）に戻す操作が工学的には重要である。

位体効果について、Anber らは八面体構造錯体でこの操作によって劣化（ U 減損）ウランが回収ある Fe（III）水和イオンと四面体構造の Fe（III）

される。このため U（IV）は次のステップとして、

235–
Cl4 イオンの間の同位体分別を研究している。そイオン交換樹脂に吸着した Fe（III）
によって U（VI）の結果では重い同位体が水和イオンに濃縮し、質に酸化され、Fe（III）が吸着していたサイトに今

量差2の Feと Feの分別係数は1x10 であった。

度は U（VI）が錯陰イオンとなって吸着する。

54

56

-4

［7］一方酸化還元クロマトグラフィーによる八面U（IV）+2Fe（III）→ U（VI）+2Fe（II）–体構造の Fe（II）水和イオンと Fe（III）Cl4 イオ（26-3）

ンの間の同位体分別では、Fe（III）に重い同位体

このようなプロセスでウラン吸着帯は一段一段下が濃縮する。その質量差 1 の Fe と Fe の分別方に移動する。図 8 はウランの酸化還元イオン交係数は 2x10 と前述 Fe（III）錯形成の同位体効

換クロマトグラフィーの模式図である。

56

57

–4

–
果よりもかなり大きい。Fe（III）Cl4 イオンは共通であるので、Fe（II）水和イオンと Fe（III）水
和イオンに大きな違いがあると推論される。
Cl2）U（IV）/U（VI）系

U-235

U（IV）/U（VI）の標準酸化還元電位は 0.33V である。これより低い標準酸化還元電位を持つイオ

UO 2 Cl 4
U - 235U-238

ン対の還元側物質がウランの還元剤と使われ、逆U 4+
U - 238に高い酸化還元電位を持つものがウランに対し酸化剤となる。酸化剤には鉄３価イオン、還元剤に

FeCl

4

はチタン
（III）
が適当である。前述のように Fe（III）–

は Cl と強い錯体を形成し、陰イオンとなり、陰図8

陰イオン交換樹脂によるウラン濃縮システム

イオン交換樹脂に捕捉される。最初鉄イオン Fe
上の（27）式の同位体交換平衡は右側に偏り、（III）を導入し、次にウランを導入し、ウランの６–235

価イオンは Cl と錯形成し錯陰イオンとなりやは

軽い

りイオン交換樹脂に吸着する。これに還元剤を導体分離係数は 1.001 程度と非常に小さいが、１段入すると、ウランは 6 価から 4 価に還元にされ、の分離段高さが数㎜という小さい値となるイオン樹脂相から溶離される。

U が６価イオンに濃縮する。１段の同位交換樹脂塔では、結果として、上端に軽い同位体

U（VI）+Ti（III）→ U（IV）+Ti（IV）

235

U、下端に重い同位体（26-1）

238

U が累積し、目的濃縮生産物、あるいは劣化物がウラン吸着帯先端から水溶液相に移動した４価ウランは水溶液と共にイ取り出される。このようなイオン交換樹脂を用いオン交換樹脂充填層を流下する。この際、水溶液

るウラン濃縮化学法の工業化試験が行われ、実際中の４価イオンと樹脂に吸着された６価イオンの３％濃縮ウランを取り出すことに成功した。

間で同位体交換平衡が生じる。
235

238

238

4．核体積の同位体効果発見

235

U（IV）+ U（VI）= U（IV）+ U（VI）（26-2）

上記イオン交換を用いる同位体分離の実験的研

上式で下線は樹脂相にある化学種を示す。陰イオ

究は前記２節で概述した分子振動の量子化に伴うン交換樹脂を充填したカラムに天然ウランの U

同位体効果に基づくという前提で行われた。イオ（VI）を吸着しておき、Ti（III）で還元溶離するクン交換クロマトグラフィーがウランの酸化還元系

ロマトグラフィーによりウラン濃縮現象を観測しまで拡大し、同位体効果が観測されると不思議9放射化学ニュース第 20 号

2009

235

な現象が現れた。同位体交換平衡の分別係数 e は（14）式で表わされるように、
質量差 D m に比例し、238

表面電離型質量分析計で測定する場合、 U とU は定量性の良いファラデーカップ型コレク
234

mm’即ち質量の２乗に反比例する。また絶対温ターを使う。 U 場合は感度を高くするため、ノ度の２乗に反比例する。従って、ウランのようにイズレベルが高い電子増倍型コレクターを使わな重い元素では同位体効果が非常に小さくなると予ければならない。また想されていた。しかし、U（IV）/U（VI）交換系酸

ぎるため、質量分析計では化還元クロマトグラフィーでは、中重領域元素並測定する。この時の質量差 Δ m は１であるから、みの分別係数が得られた。しかも O=U=O と酸観測される分離効果は小さい。
そこで天然値 0.72%

素との強い結合をもつ U（VI）に軽いし、水和イオンの U

4+

に重い

238

235

U が濃縮

の

U が濃縮すると

238

U との存在比が違いす
234

Uと

235

U のペアで235

U を 1.2% まで濃縮した工業化試験試料を使って同位体比の精密分析を行った。

いう予想と反対の結果であった。更には反応速度

同位体分析結果を図 9 に示す。図はウラン吸着を改善するため、温度を 100℃以上と高くしても帯前端、中頃、後端の代表的試料について、質量分別係数 e の値はそれほど低下せず、むしろ反応分析計で測定した質量スペクトルを示す。 U/

234

235

速度が改善されて、分離効率が高まる現象が観測

U 比と

235

238

U/ U 比のいずれの測定結果も前端された。このような実験結果から、U（IV）/U（VI）
系同位体分離の根本原理が分子振動であるか否か

U-235
1.2%

疑問が生じた。もし質量以外の特性、例えば核ス

U-234 /U235

0.7%

ピンなど核的特性が関与するとするならば、これらの特性は質量だけでは表せないはずである。質量の効果を詳しく検討すれば、手掛かりが得られ

U-235/U238

るかもしれない。しかし質量の異なる他の元素で試験すると、元素により分離係数や化学的特性が大きく違いすぎるため、ウランとの比較が困難である。また他元素の分析からウラン固有の特性を分析することはできない。前述分子振動に基づく

U-234, U-235, U-238（16）式をみると、質量差 D m の項が入っている。

U-235/U-238
図 9 U-234/U-235
U-234, U-235, U-238
異常な同位体分離現象
U-234/U-235 の濃縮が U-235/U-238 に比べ小。
濃縮が質量差に比例しない

同じ実験ながら質量の違う何種類かの同位体を扱
えば、化学的条件は厳密に同じであるので、同位体の質量の項を詳しく検討できるはずである。このような考えから、ウランの酸化還元クロマトグ部に重い同位体が濃縮し、後端に軽い同位体の濃ラフィーで得られたウラン試料にトレーサーレベ

縮が起こっていることを示している。濃縮変動をルで含まれる各種同位体を詳しく分析した。

比べると（1）ウラン同位体分離実験と同位体比の精密測定

る

天然ウランには

235

238

234

U に対する

235

235

U に比べ、 U に対す

U の比が小さく見える。質量差が
234

235

235

238

U/ U

Uが

では 3、 U/ U では 1（原子質量単位）である

入っている。従来の実験ではウラン濃縮の目的でから分離効果が 1/3 になることは予期されていあるた。しかし実測された結果はその半分、0.5 質量

235

Uと

U、 U 以外微量の

238

234

238

234

U のみに注目しており、 U は無視されていた。しかし

234

U の半減期は約 25 万年単位程度であった。

であるから、実験時間に比べ十分長く、実験時間

この結果の意味するところは

234

U,

235

U,

238

Uの

内に供給同位体存在比は一定として、濃縮、劣化中のどれかが異常である。しかしこの分析からどなど分離効果を評価することは可能である。ただの核種が異常か説明することができなかった。環存在比が 0.0056% と小さく、天然ウラン中 0.72%

境中のの学的壊変の過程で生まれるため、ウランの化学的235

U の更に 0.8% 程度であり、正確な同位体比の変動を観測する分析が困難であった。

234

238

U 濃度は一定ではない。 U の放射化履歴によって同位体存在比は変動する。このよう

10放射化学ニュース234

第 20 号

2009

U の放射化学的挙動が何らかの形で分離効

ロットは直線となり、その勾配が相対的な分離の果に関係するのではないかということが最初の印

難易度を示し、分離係数の比、質量差そのものが象であった。
［9］

この勾配に現れるはずである。横軸の

な

235

238

234

235

U/ U

旭化成のウラン濃縮研究が進んで、実際に濃縮の質量差が 3 であり、縦軸の質量差は、 U/ U

ウランを製造するスキームとして、天然値 0.7％が 1、 U/ U も 1 ただし重さの方向が反対のたから 1.6% 程度にまず濃縮し、次に 1.6% から 3%

め -1 であるため、予想される直線の勾配は 1/3に濃縮する２段式濃縮を検討した。2 段目の濃縮と -1/3 であった。しかし実測値は図 11 にあるよ実験を行うためには、多量の 1.6% 程度の低濃縮

うに、明らかに違っていた。実測された濃縮勾ウランが必要であり、実験用に米国から低濃縮ウ配から、 U/ U を基準として、 U と

236

235

235

ランを購入して濃縮試験を行った。低濃縮ウラン

238

234

236

Uの

分別係数の e を計算してみると、図 11 となった。

236には天然の前述３ウラン同位体以外、 U が入っ

234

236

238

ている。米国ガス拡散工場では再処理ウランの再が質量差に比例して進むことが判明し、 U のみ

濃縮も行ったため、 U が全体に混じってしまっがその関係から外れており、質量差に比例しないている。大変幸運にも濃縮分析において、もう一ことが分かった。異常な同位体はつの同位体を分析することができることとなっ一つの同位体が異常であることは、分子振動の理た。前項と同様、含まれている微量ウラン同位体論に基づく同位体効果そのものへの疑問となった。

U、 U、 U の偶数核種は直線となり、濃縮
235

236

235

U であった。

比を精密に測定し、３同位体プロットを各同位体

図 11 は Prof. Bigeleisen70 歳記念論文集へ投稿について行った結果を図 10 に表示する。
［10］。

し、採択された論文［文献 9］に最初添付されたものである。しかしこの図は235

U の異常さが際立ち編集委員会での論議を呼び、もう少し目立たない図に差し替えることになった。しかしその後、この図を使った武田らの論文を引用する形で、Bigeleisen 自身の論文［14］に採用されている。
235

U が異常である結果となったが、なぜ異常であるのか理由は分からなかった。その解析を進め233

るため、質量がさらに小さい、 U と
233

232

232

U に注

目した。 U は半減期が 16 万年、 U は半減期が 72 年と短いが、クロマトグラフィー実験から

U-236

U-235
図 10 U-236 を含むウラン同位体分離実験
U-234
左は濃縮実験、ウラン溶離濃度とU-235 濃縮プロ
U-236
ファイル。右図、直線は U-234 に予想された濃縮関係。実測値は○ 点線は U-236 に予想された濃縮関係。実測値は●
235

Uとウラン同位体分別係数

図 10 は同位体比分析まで 1 ～ 2 カ月程度ならば放射壊変

238

U の濃縮関係、即ち同位体比
r（235U / 238U）の実験試料値と供給原料値の比（濃縮比）の対数を横軸に、また同様に
236

235

234

U と

235

U

の濃縮関係、及び U と U の濃縮関係、即ち
234
235
236
235
同位体比 r（ U / U）と r（ U / U）の実験
試料値と供給原料値の比（濃縮比）の対数を縦軸にプロットしたものである。この手法は 3 同位体
プロットと呼ばれ、3 同位体間での相対的分別濃ウラン同位体 質量数

縮関係を明らかにするものであり、地球科学の分

図 11 U-234, U-235, U-236 と U-238 の濃縮関係、–3
U-235/U238 の分別係数 e を報告値 1.3 x10 とする。

野で一般的に使われている。各同位体の実測値プ11放射化学ニュース第 20 号2009

による同位体比変動は無視できるものとして、解Breit, らが 1930 年代同位体シフトの定式化を行っ析が可能である。これらの同位体がトレーサーレており、1940 年代化学過程の同位体効果が定式ベルで混在するウラン原料を使って、同様な実験

化される時期には核の電場効果が重い元素で問題を行った。 U は質量分析計により、 U は金沢となることはよく知られていた。核の体積効果は大学中西研究室の α 線測定器により、同位体比

主としてｓ電子の核の位置での滞在確率 φ（0）を測定した
［11, 12］。前項と同様に 3 同位体プロッによって発生する。図 13（a）は核が体積を持たな

トを関係各同位体について行い、それぞれの同位い点電荷モデルでの s 電子クーロンポテンシャル

体分離特性の相関関係を得た。３同位体プロットと、核が体積を持った場合、（b）軽同位体と（c）で得られた各同位体の相対的勾配から解析した各重同位体で体積が異なるため、核内電場が異なる

同位体の分別係数を図 12 に表示する。この図でことを表わしている。

233

は

232

235

2

-3

U の e を実験温度 160℃での値（1.1x10 ）に規格化している。偶数核種は極めてよい直線関係
233

Uと

235

V(v)

を示し、奇数核種のU が直線から外れていることがわかる。この結果奇数各種

233

232

Uは

やはり異常であり、 U は他の偶数核種と同じく質量差に比例する結果となった。このようなパターンがどんなところに現れるか他の現象を調べると、図 12 に合わせて表示しているように、原, r子スペクトルの同位体シフトであった。
Mass Number
236

234

232

Isotope Shift in Atomic Spectra / cm

Ideal Separation Coefficient o

–1

238
0.002

0.001

0.000
0

2

4

6

Mass Difference / amu
U-238

(a)
(

)

(c)

(

)

図 13

0.8

核電荷モデル

0.6

King によれば、発光原子スペクトルの同位体

0.4

シフト（エネルギー差）は次の式であらわされる。
［13］
3
2
2 a
dE = p｜φ（0）｜ o f ( Z ) δ < r > , （27）

0.2

Z

0
238

236

234

232

Mass Number

こ こ で、 φ（0）： 核 の 中 心 位 置 で の 電 子 密 度、
a o : Bohr 半 径、Z: 原 子 番 号、f（Z）：Z の 関 数、U(IV)-U(VI)

図 12

(b)

δ < r 2 > ：核の平均二乗半径の同位体による差を示す。上記（27）式は電子エネルギーの相対論効
果を考えない非相対論的取り扱いによる同位体シフトの説明であるが、s 電子は原子核内にも存在確率を持ち、φ（0）はゼロではない。多くの s 電子を持つ原子やイオンが原子核の中心部に電子が存在できて安定化する。重い元素の場合、核が大きくなると同位体間の核体積が異なってくる。原
子核の体積が大きく変わる同位体間の組み合わせのものが大きな同位体効果を持つことになる。ラ
ンタノイドの原子核は変形して見かけ上体積が大きくなる。アクチノイドも原子核が大きい。このような元素については原子スペクトルの同位体シフトが質量差に比例しないことは観測されてい 学的ウラン同位体分離法の質量依存性と原化
子スペクトルの質量依存性（2）核の質量効果の理論
原子スペクトルにおける同位体効果、即ち同位体シフト、が重水素発見に繋がったように、同位体シフトは原子科学の草創期からよく知られた現象であった。Bohr の原子構造理論からも核の質量によってスペクトルが変わりうると予想されていた。1918 年に Aronberg が通常鉛と放射壊変起源の鉛同位体間のシフト 4.3 mÅ を観測した。
Bohr はそのシフトが質量変化では説明できない
大きさであるとして、核の内部構造が与える電場の違いであろうと示唆した。その後、Rosenthal,12放射化学ニュース第 20 号2009た。しかしスペクトルの領域と化学反応の領域はて、ウランなど重い原子の電子状態を計算するこ

全く別物との観念から、同位体効果の理論に核のとが可能となった。この結果、核が有限の体積を体積効果は組み込まれていなかった。

もつ前提を入れて、原子内の全ての電子について化学的な同位体分別に及ぼす核の体積効果は相対論効果も取り入れエネルギー状態を計算する

実験的には著者らのグループが発見し、独立にことによって化学的同位体効果を計算することがBigeleisen が著者らの発表した一連の実験値を解出来ることになる。このような手法で阿部らは U

析し理論的に定式化した。 Bigeleisen は 1947 年（III）/U（IV）交換系の同位体効果を理論的に計発表した化学過程の同位体効果に関する一般式に算し、フランスから報告されている実測値をほぼ関し、50 年間忘れられていた項として、核の体再現した［15］。また Schauble は水銀、タリウム積に由来する同位体効果の項 Knv を付け加えた。

など重い元素の核体積同位体効果を理論的に計算［14］している［16］。
（28）

ln α = ln K nm + lnK nv

あとがき

次式右辺、前の２項が分子振動による同位体効果

同位体の分別効果は質量の増大によって急激に（核の質量効果）、後の２項が電子状態による同位小さくなる。同位体の分別効果について詳しい研

体効果（核の体積効果）である。

究の対象となった元素は水素から酸素など、軽元

ln α = lns  AX s  BX f 
 − ln f s '  AX ' 
s '  BX ' { [ E AX − E A' X ] − [ E BX − EB ' X ]} /kT

素であった。イオン交換樹脂を用いると、非常に+小さな同位体効果が累積した型で観測される。もしこの手法がなければ、中重元素や重元素の化学（29）

的な同位体効果を観測することが難しく、体系的な同位体効果の研究は困難であった。ウランの同図 14 に一覧されるように、分子振動の同位体効

位体効果が精密に評価できるようになったこと

果と電子状態の同位体効果の大きな違いは温度

は、イオン交換樹脂のおかげである。また近年環依存性に現れる。上の（29）式右辺最初の 2 項は

境科学や地球科学の分野で、従来同位体効果の実

1/T に比例する。一方右辺 3 項と 4 項の電子状

験的取り扱いが困難であった元素について研究が態の項は 1/T に比例する。また分子振動におい進んでいる。小さな同位体分別を識別する質量分ては重い同位体のエネルギーがより安定化し、電析計の進歩によるところが大きい。環境科学や地子状態では軽い同位体がより安定化する。両方の球科学は同位体をプローブとして取り扱う場合が効果を含む計では同位体効果の温度依存性に極大多いが、サンプル固有の状態に関する情報を得る

値が現れるものと予想される。温度効果の解析が手段として同位体が使われる。一方同位体それ自同位体効果の解析に非常に有益であると言える。

身が持つ科学的特性は再現性のある実験を基に議

近年の計算機の発達と計算科学の発展によっ論されるべきであり、この点で体系的な核化学や

2

物理化学的アプローチが必要である。地球科学や環境科学と核化学、物理化学的アプローチが互い
Lnα

ε

ε

にインタラクションを持ちながら、新しい知見を1/T2

解析してゆくことが望ましい。

1/T

文 献
［1］F. W. Aston, “Mass-Spectra and Isotopes”
Edward Arnold & Co.（London）1933.
［2］J. Bigeleisen M. G. Mayer,“Calculation of
Equilibrium Constants for Isotopic Exchange
Reactions”J. Chem. Phys. 15, 261（1947）．

図 14 化学的同位体効果：電子エネルギー状態（核の体積効果）と分子振動のエネルギー状態

13放射化学ニュース［3］藤井靖彦、安定同位体“同位体の発見”

第 20 号

2009

Onitsuka, F. Kawakami, K. Takeda; An
Anomalous Isotope Effect of 235U in U（IV）-（株）アトックス HP［4］Takanobu Ishida and Yasuhiko Fujii,“Isotope（VI）Chemical Exchange; Z. Naturforsch. 44A,

Effects in Chemistry and Biology”; Edd.

359-398（1989）．

Amnon Kohen and Hans-Heinrich Limbach.

［11］Masao Nomura, Nobuhiko Higuchi and（CRC Press Taylor & Francis Group）

Yasuhiko Fujii; Mass Dependence of Uranium

Chapter 2 Enrichment of Isotopes;（2006）

Isotope Effects in the U（IV）（VI）
Exchange
Reaction, J. Am. Chem. Soc., 118（38），9127-［5］Ibrahim M. Ismail, Akira Fukami, Masao
Nomura, Yasuhiko Fujii; Anomaly of
157

155

9130（1996）．

Gd

Gd Isotope Effects in Ligand Exchange［12］Takasi Nakanishi, Nobuhiko Higuchi, Masao

Reactions Observed by Ion Exchange
Chromatography; Anal. Chem. 72,［13］，2841-

Nomura, Masao Aida and Yasuhiko Fujii;
Enrichment of U-232 by U（IV）
（VI）
Redox

2845（2000）．
［6］Sang-Ho Kim, Masao Aida, Masao Nomura,Ion Exchange Chromatography, J. Nucl. Sci.
Technol., 33（4），341-345（1996）．

Rifaid M. Nur, Yasuhiko Fujii; Iron Isotope［13］W. H. King,“Isotope Shifts in Atomic

Effects Studied by Means of Anion Exchange
Redox Chromatography; J. Ion Exchange 11［2］，26-31（2000）．

Spectra”, Plenum , New York,（1984）．

and［14］J. Bigeleisen,“Nuclear Size and Shape
Effects in Chemical Reactions, Isotope
Chemistry of the Heavy Elements”J. Am.

［7］A. D. Anber, J. E. Roe, J. Barling, K. H.
Nealson, Science 288, 126（2000）．

Chem. Soc. 118, 3676（1996）．

［8］Yasuhiko Fujii, Jyunji Fukuda, Hidetake［15］Minori Abe, Tatsuya Suzuki, Yasuhiko

Kakihana: Separation of Uranium Isotopes

Fujii, and Masahiko Hada, An ab initio study

Using Ion-Exchange Chromatography; Isotope
effects in U（IV）-U（VI）Exchange Reaction, J.
Nucl. Sci. Technol. 15（10），745-752（1978）．

based on a finite nucleus model for isotope
fractionation in the U（III）-U（IV）exchange
reaction system, J. Chem. Phys. 128, 144309［9］Yasuhiko Fujii, Masao Nomura, Hatsuki（2008）．

Onitsuka and Kunihiko Takeda; Anomalous［16］E. A . Schauble, “Role of nuclear volume in

Isotope Fractionation in Uranium Enrichment
Process, J. Nucl. Sci. Technol. 26,（11）1061-1064

driving equilibrium stable isotope fractionationof mercury, thallium, and other very heavy
elements”Giochem. Cosmochem. Acta 71, 2170-（1989）．
［10］Y. Fujii, M. Nomura, M. Okamoto, H.

2189（2007）．

14放射化学ニュース第 20 号

2009

歴史と教育
大同大学授業開発センターの取り組みに関わって
酒井陽一（大同大学）

はじめに大学との出会いFP、TL、FNS と略語が並べば、本会誌の読者

東京都文京区にあった東京教育大学理学部にすなわち放射化学および関連分野の研究者は、核入学したのは 1971 年 4 月のことだ。前々年の春、分裂生成物、熱ルミネッセンス、核融合中性子源、

東京大学と東京教育大学で大学紛争の混乱によりと即座に頭に思い浮かぶであろう。本稿は、たと

大学入学試験が全面的に中止されるという前代未

えば FD、TP、FYS という用語が飛び交う大学聞（“後代未聞”でもある）の椿事があり、翌年

教育の話題である。場違いの寄稿の謗りは免れまの 7 月には日本列島改造論を唱える田中角栄内閣

い。しかし放射化学の次世代を担う若者が身をおができた。様々な問題を抱えながら日本は経済高く大学の教育の現状と教育改善の事例を紹介する

度成長のまっただなかにあった。大学がエリート

ことは、心広くおおらかに考えれば完全な的外れのものであった時代は終わりを告げ、大衆のものでもないだろう、と自己弁護して編集部の執筆依へと進んでいた。

頼を受けた。

大学の大衆化は筆者を含めてエリートではない

筆者は大同大学では教養部化学教室の所属であ多くの若者に高等教育への門戸を開いた、というるが、授業開発センターのセンター長を兼任して正の側面は強調してよいが、一方で大学教育にさいる。大同大学は、2009 年 3 月までは大同工業

まざまな矛盾と弊害をもたらした。その矛盾を根大学という名称であったが、本稿では過去のこと

源として勃発したのが大学紛争であったと思う。

であっても「大同大学」の現名称で記述すること

教育問題ではない他のいくつかの要因、すなわちとする。授業開発センターの FD 活動（Faculty

政治的、社会的不条理に対する若者の異議申し立

development, 教授団資質開発活動）の取り組みがてという側面もあった。しかし、大学教育が大衆

ここでは紹介される。その取り組みだけを切り出化に対応できなかったことによる若者の鬱積が、して記述しても、意味がないとは言わないが、たひとつの大きな要因であったことは、声高に言わぶん読者にとって退屈なものとなるであろう。大れないが大学人としては忘れてはならないと思う。

同大学における教育改善の取り組みが、わが国の燎原の火のようであった大学紛争は、大学法案

大学教育の一般的な問題点のなかでどのような位が国会を通過して一挙に消えていった。そのとき、置づけあるのかを見据えることにより、読者に何噴出しかけた大学教育の矛盾は、改革されること

らかのものが届き、いくばくかでも参考になるもなく忘れ去れてしまったと言わざるを得ない。一のになるかもしれないと考えた。そして、それは方、目を米国に転じると、1960 年代後半やはり

現時点でのことだけでなく、過去に遡ってみなけ

大学紛争の嵐が吹き荒れた。ベトナム反戦運動、

ればならいものである。筆者が学生として、ある公民権運動という背景はあったが、同時に大学教

いは大学教員として体験してきた大学教育を概観

育の大衆化の弊害が噴出したというところは、わすることから始めたい。

が国と共通のものがあったのでないか。日米の大学教育界において、その事態への対処に大きい違いがあった。大学法案という網により沈静化させたことで、良しとして特に教育改革を進めること

15放射化学ニュース第 20 号

2009

なく 20 年以上の歳月を無為に費やしたのが日本のように自らを変えることが必要であり、大学もである。大衆化による問題を深刻に捉え、FD 活

Ｅ先生が引退した後には、Ｍ先生的な新人を採用

動あるいは初年次教育にいち早く着手した米国、すべきであった。しかし、そうした動きは緩慢で彼我の差は大きかった。

あった。
そこにはＥ先生の独白のような確信的信念も

大学教育の矛盾・行き詰まり

バックグラウンドとしてあっただろう。一方、問題点に気づき変わる必要は感じつつも面倒さを忌

大学の大衆化によって噴出しかけ、大学紛争の避していなかったか。社会も卒業大学名のブラン

理由のひとつになり、そして、解決されずに長年ドに価値を見出すことはあっても、大学教育その放置された（実は未だに残されている）矛盾とはものに大きな期待をすることはなかった。振り何だろう。先に述べたように 1970 年ころ大学は返ってみれば驚くべき風潮である。

エリートのものからマス（大衆）のものになった。
再度の問題の襲来「大学設置基準の大綱化」

そして現在、その傾向はさらに嵩じてユニバーサ
ル段階に入ったと言われている。
2 人の大学教員を登場させてみる。Ｅ先生、Ｍ抑えられた学生の憤懣は諦観（「シラケ」とい先生としよう。架空の人物であり、Ｅ、Ｍは、そう言葉が蔓延した）となり、擬似安定の時代がしれぞれ、エリート、マスをシンボライズした。２ばらく続いた。18 才人口の増大という好条件に人の先生による大学と大学教育についての本音の胡坐をかいて特段の自己改革をしなかった日本の独白を聴いてみよう。問題点を浮き彫りにするた

大学に黄色信号が点滅しだしたのは平成になり数めに敢えて極端なキャラクターにしてある（特に年たったころである。まず 1991 年に大学設置基Ｅ先生）。

準の大綱化という大波が襲ってきた。筆者が大同

Ｅ先生：大学の第一の使命はもちろん研究だ。

大学に着任し教壇に立って授業をするようになっ教育は大事でないとは言わないが、そこそこ、やっていればよい。授業では自分の専門のことだけ話しているよ。講義ノート？そんなの要らないさ。
研究とはなにか、研究の大切さが伝わればそれで十分。私の背中から出るオーラを感じて学生は育つのさ。私だって、そうやって成長してきた。学生の意見を取り入れて授業改善しろと言うけど、学生を甘やかすだけだよ 。
Ｍ先生：大学は研究の場所である、というＥ先生の気持ちもわからないではないけど現実は厳しいね。放っておいても自分で勉強するという学生は少なくなってきた。それに合わせた授業をせざるを得ない。わからない授業では、学生だって意欲が出ないだろうしね。何か工夫が必要なのかな。
学生による授業アンケートも参考にしなければならないだろうね 。
極めて荒っぽく断ずる不遜を許してもらおう。
大学の大衆化によって、学生は大衆化した。しかし、授業および教員の大半はエリート相手のものであり続けたのではないか。そのミスマッチが様々な矛盾を産んだのだと思う。Ｅ先生はＭ先生

たころである。
大綱化の評価はいろいろあろうが、教養科目を中心とする教育の規制緩和であった。緩和というと楽なほうに行くと思いがちであるが決してそうではなく、大学教育の立て直しを狙ったものだったと思う。右肩あがりの 18 才人口が 1992 年最大値をとり、その後はひたすら減少する現実を目の前にしてのことである。日本の大学のトータルの収容人数と大学入学者数のバランスの崩れ、すな
わち、売り手市場から買い手市場への転換がおこることが明らかであった。選り好みしなければ、
だれでもどこかの大学に入学でき、入学者の定員を確保できない大学がでてくるという、いわゆるユニバーサル段階への移行である。筆者は大同大学の新米教員として大綱化に出会ったわけだが、最初奇妙な印象を覚えた。
「受験者数が減少し大学数が過剰となり淘汰される。そうであるなら規制を強めて淘汰を促進するのが教育行政機関のやりそうなことなのに反対ではないか・・・」。
今ならわかる。
「自由にやっていいよ。そのかわり、その結果として立ち行かなくなって淘汰さ

16放射化学ニュース第 20 号

2009

れても、自己責任だからね」ということであった。

それでも教育困難な教育現場からの悲鳴にも似賢い役人が考えそうなことか・・と批判的に思う

た声は止むことはなく、大きくなるばかりであっ反面「上手いやり方」、と唸らざるを得ない。好た。入学学生の低学力化、学習意欲の希薄化など

意的に考えれば、そのようなやり方で日本の大学が主たる原因であった。同時に新しい困難さに対の目を覚まさせようとした。真剣に努力させれば応できない教育体制、教員の意識・教育技能の問

いいアイディアも浮かぶだろう。自己努力の結果

題も存在した。1996 年、学内統一的な学生によとしての淘汰であれば真に必要な大学だけが生きる授業評価アンケートのスタート、1998 年教授残る。そのようなことだったのだろうかと思う。

団資質開発委員会の設置など、単発的な手立て

この文部行政の目論見は成功したのだろうか。

は打たれたが決定的に有効とは言えるものではな

微妙である。澎湃とおこった FD 活動の活性化、かった。

学生による授業アンケートの広まりなどプラス評

1999 年 6 月、新学長（＝現学長）の就任を契価できる面は少なくない。しかし、多くの大学で機に教育体制改革委員会が立ち上げられた。２年

教養部が解体される、という誤った理解による副にわたった議論と結論は抜本的な改革を迫るもの作用がでた側面は見逃せないだろう。そのゆり戻であった。そこで提案され承認を得られた施策が、しが昨年公開された「学士課程教育の構築に向け

現在の教育体制である。

て（答申）
」である。

（1）学科ごとの学部４年間・標準教育プログラム

授業評価アンケート、FD、授業公開といったの設定

ことが大学でしきりに語られるようになっていっ（2）科目ごとの学習到達目標の設定

たのは、
20 世紀と 21 世紀の変わり目あたりであっ（3）履修科目登録上限制（キャップ制）

た。2008 年 4 月「FD の義務化」が文部科学省に（4）FD 組織としての授業開発センターの設立

より打ち出されるにいたって、多くの大学でＦＤ（5）学習支援センターの設立委員会あるいはＦＤセンターが設置される大ブー

第 5 項目のみは 1 年遅れての実施であったが、他ムとなった。最近は「ＦＤ疲れ」などというアン

はすべて 2001 年 4 月にスタートした。

グラ用語が人口に膾炙するとも聞く。
授業開発センターの取り組み
大同大学の場合2001 年４月に設立された大同大学の「授業開1991 年 6 月の大学設置基準の改定いわゆる「大発センター」において、筆者は 2 代目のセンター綱化」を受けて、大同大学も大きな教育システム長である。構想、準備、発足、運営システムの確の転換を敢行した。1994 年度より、それまでの立を成し遂げた初代センター長からバトンを渡さ通年制であった学期をセメスター制とした。授業れたのは 2006 年 4 月であった。設立から一貫し科目を科目群とする現在に至るシステムもこのとている授業開発センターの役割は次のとおりで

き導入された。多くの大学では教養部が廃止されある。

ていった。しかし、大同大学では教養教育の大き（1）研究授業（公開授業）／授業研究会の企画・な見直しは行ったが、教養教育の教員組織を廃止

運営しなかった。専門教育と教養教育の区分は取り払（2）授業に関する学生アンケートの企画・運営・

われたが、教養教育の重要性は否定されるもので結果分析はないと判断したためである。

（3）授業の開発に関する助成制度の企画・運営

このころから、大学の大衆化に伴う弊害が著し（4）その他授業改善に関わる事項

くなってきた。大同大学では、教育体制だけでな

ここでは（1）（2）について概観する。

い大学の将来像を模索する検討が始まった。1 年

センター設立とともに始まった研究授業／授以上におよぶ議論の結果、方針として「教育重視

業研究会の基本的精神は、「大同大学授業憲章

型大学への自覚的転位」が 1995 年に打ち出された。

2001」に端的にそして明確に謳われている。全文

17

放射化学ニュース第 20 号

2009を以下に引用する。

学生が増加しているのが現実である。では、FD

大同大学は、教育重視型大学としての使命を果たすために全教員の授業の公開を原則とし、持続的に授業の改善と充実に努めることをここに宣言する。この宣言の目的達成のために研究授業と授業研究会を実施する。
「研究授業・授業研究会」は小中高等学校の教員にとっては、日常的・義務的な授業法の研鑽のひとつである。それを大学としては先駆的にス
タートさせた。平素の授業を公開し、同僚教員からアドバイス（ピアレビュー）を受ける、というシステムである。大同大学は、他の教員の授業内
容・方法には口を出さない、という大学のタブー破りを決意したのである。お互いの授業に踏み込
みあうということだ。具体的な運営方法、成果について詳述する紙幅はないので、参考文献を挙げておく [1] ～ [3]。手探りで始めた取り組みであったが、次第に他大学、学協会から注目されるようになり、2005 年には文部科学省の特色 GP に採択された。2009 年度前期までに通算 149 回の研究
授業／研究会を実施した。条件付ではあるが学外者も参加できるようになっている。
学生によるアンケートは、全授業に対してセメ
スターごとに行なう。授業に対する評価と、科目ごとの学習到達度の自己評価の 2 本立てになっている。これらのアンケートの内容・運営方法は一
般的なものである。大同大学の特長は、アンケー
ト結果の丁寧な分析・省察にある。授業担当教員、教育担当部署（学科など）、大学全体の 3 つの視点で、それぞれの立場から分析する。分析結果と授業改善の課題・展望は、報告書としてまとめられ学内公開されている。大学全体としての分析はセンターが担当している。

は全く無駄なものなのか？そうではない。FD は「必要条件」であるが、「必要十分条件」ではないのである。
基礎学力アップ、学習意欲の向上、学習方法の取得、学習動機付けといったことに、学生を入学時からいざなう具体的で思い切った対策が緊急に必要である、と大同大学は考え始めた。学生にさらにもう一歩近づき、学生を頑張らせる教育が必要とされる段階になった、ということだろう。もう一歩近づく教育とは、初年次教育／リメディア
ル教育のことである。FD 取り組み（必要条件）の継続とともに大同大学の重要な課題のひとつと
なった。
おわりに
架空の存在であるＥ先生、Ｍ先生に登場いただ
き、問題点の探り出しを行った。Ｅ先生の発言を読んで「私は、こんな教員じゃなかったぞ！ こんな極端な奴は昔だっていなかった」とお怒りの先輩先生もおられることであろう。そのとおりである。こういう先生が実際にいたと言いたいわけではない。そういう要素があったのではないかということであるのでご容赦いただきたい。
今や大学は大衆化を超えてユニバーサル段階になりつつあると言われる。大学はどのように変貌していくのだろうか。
［1］曽我静男（初代センター長）：「進展する大学の FD：FD の実践－大同工業大学」IDE- 現

代の高等教育 、 Vol. 503（8-9）
、（2008）［2］酒井陽一、梅田礼子、尾形和哉、相原美輝；「全教員による授業公開と授業研究会の組織的 FD 取り組みと学内 LAN の活用」
、平成
20 年度全国大学 IT 活用教育方法研究発表会・報告書（私立大学情報教育協会主催）（2008）［3］大同工業大学 ：特色 GP 報告書「全教員を対象にした公開研究授業の組織化 － 授業改
善のためのフィードバック・ループ形成の試み」、2009 年 3 月発刊

FD は授業改善のための万能薬か？
大同大学の教員は自らの授業の改善のために授業公開を中心とする FD 活動に汗を流してきた。
成果もあがっている［3］。では FD は学生の授業
理解のための万能薬か？万能薬ではない。改善された授業であっても、それについてこられない入18放射化学ニュース第 20 号

2009＊＊＊＊＊＊＊＊

研究集会だより＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

暮れて行く夕日の中で楽しい時間を過ごした。日

1. Eighth Inter national Conference
Applications of

が暮れると、ホテル正面の Manta Bay という湾Radioanalytical Chemistry –MARC VIII にに何とマンタが何匹かやってきて、ひらひらと白参加していお腹をみせて泳ぐ姿が見られた。遠いので大きon Methods and福島美智子（石巻専修大学理工学部）

さがよくわからなかったが、5m くらいに見えた（そんな大きいはずないか…）。

MARC VIII（Eighth International Conference

5 日（月）8 時に MARC VIII が始まり、今回

on Methods and Applications of Radioanalytical

は NIST の Dr. R. Lindstrom が Hevesy 賞を受賞

Chemistry） が 2009 年 4 月 5-10 日 の 期 間、 ハしたので、恒例の授賞式と受賞講演でスタートし

ワイ島コナにあるシェラトンホテルで行われた。

た。わたしは 4 日夜から具合が悪くなって午前中

MARC は 3 年ごとに 4 月の同じような時期に、はスキップしたので、残念ながら受賞講演を聞く

コナのダウンタウンの中心にあるキングカメハ

事はできなかった。以下にプログラムのトピック

メハホテルでいつも同じプログラムで行われてと発表件数をまとめる。取りやめになった発表のいた。冗談で、この学会の写真をみても、何年数は減じていない。口頭発表を 2 つの会場でパラのものか区別がつかない、という人もいるくら

レルに行い、ポスター発表は 2 日目と 3 日目の午いである。しかし今回は、そのホテルが改装中後に行われた。

で十分な宿泊室を確保できないという事情から、（1）Current Status, and Needs in Radiochemical

シェラトンホテルに変更になった。また、今回

Education: Here and Abroad

から Organizing Committee General Chair は Los（2）Instrumentation and Software for Nuclear

Alamos 研究所の若い Dr. Stephen LaMont に変Spectrometry <8>

わった。この学会に関するわたしの出席状況は、（3）S p e c i a t i o n o f R a d i o n u c l i d e s i n t h e

MARC III に初めて参加し、以降 V、VII そし

Environment <9>て今回の VIII と 4 回目の出席であった。4 月 4 日（4）Advances in Actinide Chemistry <11>（土）にホノルルから小さな飛行機で 30 分間程度

（5）Actinide Mass Spectrometry Techniques andのフライトで、ハワイ島のコナ空港に到着。空港

Application s <6>の建物は平屋で、壁がなく、周辺のハイビスカス（6）Environmental Radioactivity <17>やブーゲンビリアの花をみているうちに、ベルト（7）Measurements and Systems for Radiation

コンベアーの上に荷物が出て来る。ここまではい

Detection in Non-proliferation and Homeland

つもと変わらない。しかし今回は空港からタク

Security <14>

シーに乗って、見慣れたコナの街を横目で通り過（8）Activation Analysis <19>

ぎ、30 分間ほどのドライブでやっとシェラトン（9）Ultra-sensitive Mass Spectrometric and Other

ホテルに到着した。ホテルの近くに大きなショッ

Methods Applied to Environmental Problems

ピングセンターのような建物がみえたが、他には<12>（10）Ultra-sensitive Mass Spectrometry of

旅行者用の施設は海以外には無さそうだった。翌

Radionuclides <5>日の日曜日の夕方の Welcome Reception で、久（11）N e u t r o n B e a m T e c h n i q u e s a n d i t s

しぶりに友人達に会った。海に面したテラスで、

19放射化学ニュース

Applications, Neutron Sources, Neutron

第 20 号

2009

2．第 10 回環境放射能研究会

Detectors <7>木下（12）Radioisotopes and Imaging <12>

哲一（筑波大学研究基盤総合セン
ター応用加速器部門）（13）Quality Assurance in Radiochemical Analysis<7>

第 10 回「環境放射能」研究会（主催：高エネ（14）Separation Chemistry and Target Preparation

ルギー加速器研究機構 放射線科学センター、日for Nuclear Chemistry Experiments <7>

本放射化学会 α 放射体・環境放射能分科会、共催：（15）Application of Nuclear Techniques to National

日本原子力学会 保健物理・環境科学部会、日本

Security and Treaty Monitoring <10>

放射線影響学会、日本放射線安全管理学会）が平

ポスター発表は 178 件であった。このところ

成 21 年 3 月 3 日から 5 日までの 3 日間、高エネ

いつも話題になるポスター発表のキャンセルに

ルギー加速器研究機構にて開催された。20 件の関しては、1、2 割程度と感じられた。最終日は口頭発表（4 件の依頼講演を含む）と 20 件のポ

Closing session もなく、ぷつんと終了した。少しスター発表の合計 40 件の発表が行われ、100 名

寂しい終わり方だった。参加者は participant をを超える参加者により活発な議論が行われた。まのぞいて 261 名との発表で、国別内訳は以下のた数機関・研究室から、研究会へ初発表の申込が通りである。アメリカ合衆国＜184＞、スエーデあり、非常に喜ばしいことである。

ン＜ 9 ＞、ブラジル＜ 8 ＞、フランス＜ 7 ＞、日今回の研究会は開催 10 回目の節目であり、「環

本＜6＞、ドイツ、オーストリア＜5＞、カナダ、境放射能」研究会の立ち上げに大きく貢献された

UK、フィンランド＜4＞その他。

坂本浩氏と近藤健次郎氏より、発表に先立って、

いつもは晴天にめぐまれていかにもハワイらし「研究会 10 周年を振り返って」の題目で研究会のい景色を楽しめるのであるが、今回はめずらしく立ち上げに関する経緯などについて言葉を頂いた。

1 週間天気に恵まれず、雨か曇りで寒い毎日だっ今回は、「セレンディピティ」と「ジャパニティ」

た。風邪も流行していて、1、2 日寝込んだ、とを討論課題に選びんだ。ふとした閃きによって築いう声も聞かれた（わたしも半日寝込みました）。

かれる「セレンディピティ」と普段の積み重ねに

まさかハワイに来て風邪をひくとは思っていなくよって築かれる「ジャパニティ」は互いに相反すて、薬を持参していた人も少なかったようだ。今るものであるが、ある日突然の閃きはあり得ず、回の会場は、宿泊費が高い、食事はホテル内、と不断の努力があってこそ偶然を必然にできることなるため、キングカメハメハホテルに滞在して、も間違いないことである。山形氏（日大）の「大レンタカーで通ってきている参加者もいた。

気中 Be-7, Be-10 濃度と太陽活動」、安池氏（北陸
14

Proceedings に関しては、嵐のような騒ぎで事大）の「樹木年輪の大気 CO2 の C 濃度の相関」

が進んでいる。1 論文に 3 名の reviewer が付き、はデータの積み重ねの中から考察を行った研究で5 月の連休前後までに審査終了。当初の予定より

あり、
まさに、
「ジャパニティ」があってこその「セ遅れて 6 月中旬過ぎに acceptance の連絡がきて、レンディピティ」であること気づかされた。廣瀬

6 月中に手直しをした原稿を郵送で提出、という

氏（気象研）の「如何に環境放射能研究を進めた流れである。

か」は環境放射能研究についてのあり方をあらた

次回の 2012 年 MARC IX もシェラトンホテル

めて考えさせられ、若手として今後の発展性などで行う予定とのことである。あの古ぼけたキング

について感銘を受けた。

カメハメハホテルがなつかしい、との声が大きく

若手セッションも設けられ、過去 10 年分の環なりそうである。

境放射能研究会の動向調査の話から始まった。研
究会自体が JCO 事故をきっかけにはじまったこともあり、初期は人工放射性核種の絡んだ話が多い傾向にあったが、最近では天然放射性核種や農学・医学分野の発表が増えてきている傾向にある。

20

放射化学ニュース第 20 号2009

しかしながら、放射能の絡んだ数多くの研究分野た活動とする若手の会も立ち上がり、今後の活動のうち、どの分野も滅んでいないのは紛れのないが期待される。

事実である。また、我々は小さなこぢんまりした

3 日間の研究会であったが、発表のみならず懇分野に位置し、決して多くないメンバーと研究活

親会やその後の雑談を通して研究のあり方、若手動を行っている。小さいグループだからこそ、互のあり方、年配の先生方の若手に期待する気持ち

いを知り合うことができ、困ったときに助け合うも伝わり、充実した研究会であった。

こともできる。そこで、若手の情報交換を主とし

21

放射化学ニュース第 20 号

2009

情 報 プ ラ ザ

日 時：Nov. 19-21, 2009
場 所：Gaithersburg, MD, United States
contact: C IRMS, P.O. Box 1238, Duluth, GA
30096, USA.
Webpage: http://www.cirms.org/

1. Asia-Pacific Symposium onRadiochemistr y（APSORC）
日 時：Nov. 29 – Dec. 4, 2009
場 所：Napa, California, U.S.A.
Email：apsorc2009@berkeley.edu
Webpage: http://apsorc2009.berkeley.edu/
symposium_venue.html

5.

16th Radiochemical Conference

日場

時：Apr.18-23, 2010
所：Czech Technical University in Prague,
Czech Republic
E-mail：radchem@fjfi.cvut.cz
Webpage: http://www.radchem.cz

2. 12th Inter national Conference on theChemistr y and Migration Behaviour ofActinides and Fission Products in the
Geosphere（Migration 09）
日
場

時：Sept. 20-25, 2009
所：Three Rivers Convention Center,
Kennewick, Washington, USA.
Webpage: http://www.pnl.gov/migration09/

6.

11t h I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o nEnvironmental Radiochemical Analysis

日 時：Sep.15-17, 2010
場 所：Chester, United Kingdom
contact: Department of Chemistry,
Loughborough University, U.K.
Webpage:http://www.rsc.org/ ConferencesAndEvents/
MemberEvents/ERA/index.asp

3. 3rd East Asian Symposium on Accelerator
Mass Spectrometry（EA-AMS-3）
日 時： Oct.19-22, 2009
場 所：Xi’an AMS Center, Xi’an China
contact: Dr. Xuefeng Yu
Email：xfyu@loess.llqg.ac.cn
Tel： 86-29-88321681
Fax：86-29-88320456
Mr. Qi Liu
Email: ams@loess.llqg.ac.cn
Tel：86-29-83399644
Fax：86-29-83399641

7.

日
場

International Conference on Applicationof Radiotracers in Chemical,
Environmental and Biological Sciences（ARCEBS）

時：Feb. 7-13, 2010
所：Saha Institute of Nuclear Physics,1/AF,
Bidhannagar, Kolkata-700 064, India
Webpage: http://www.saha.ac.in/cs/arcebs.2010/

4. Annual Meeting of the Council on Ionizing
Radiation Measurements and Standards（CIRMS）

22

放射化学ニュース第 20 号

2009

学位論文要録Ef fects of Some Environmental Factors
on Radon Emanation and Leaching fromNatural Rocks（天然岩石からのラドンの散逸と浸出に及ぼす環
境諸因子の影響）迫田晃弘（岡山大学大学院保健学研究科）
学位授与：岡山大学 （主査：山岡聖典）
博士（保健学）

しかし、実際には数 10％の高いラドン散逸率を

平成 21 年 3 月 25 日示す土壌も多く存在する。
ラドン散逸は環境条件に依存することが知られ

222

Rn（ラドン）は半減期 3.824 日の放射性の希ており、特に含水率の影響が強いことが報告されRa（ラジている。しかし、その他の環境パラメータの影響ウム）を起源として、環境中に広く分布していについては、未解明なことが多い。このため、本る。自然放射線による被ばくの約 50％は大気中

研究では、三朝やバドガスタインで産出した土壌

ラドンが原因とされており、放射線防護の観点かなどを対象に、環境諸条件下におけるラドン散逸

ら研究が進められてきた。これまで、例えば、ウ（あるいは浸出）に関して種々検討した。パラメー

ラン鉱山労働者の疫学調査に基づき、高濃度ラド

タとしては、粒径、水温、超音波振動などを採用

ンによる肺がんリスクが定量的に評価された。一した。

ガスで、主に土壌や建材に含まれる

226

方、興味深いことに、ある条件下におけるラドン

本研究に先立ち、対象試料について、元素分吸入が生体内の生体防御機能などを亢進させるこ析を誘導結合高周波プラズマ発光分光分析（ICP-

とも、動物実験などにより示されてきた。この結AES）により、結晶構造解析を X 線回折分析によ

果は、三朝（鳥取県）やバドガスタイン（オースりそれぞれ行い、構成する鉱石を同定した。そのトリア）で実践されているラドン療法の有用性を結果、三朝産出土壌は石英、曹長石、および微斜支持している可能性がある。今後、この機構解明

長石により、バドガスタイン産出岩石は石英およに向けた研究が期待されている。

び白雲母により、それぞれ構成されていることが上記研究に関連して、ラドンの固体物質中からわかった。また、ラジウムなどの含有自然放射能

間隙中へ移行する「散逸（emanation）」現象が、を、高純度ゲルマニウム（HPGe）検出器を用い土壌や建材など様々な物質を対象に観察されてきた γ 線測定により定量した。その結果、三朝、バた。その指標としては、固相中で生成されたラドドガスタインの各試料に含まれるラジウムの放射ンの内、その外に存在する気・液相へ放出される

能濃度はそれぞれ約 1、10 Bq g であり、一般的

ラドンの割合を示す「ラドン散逸率」が用いられな花崗岩より高いことがわかった。

-1ている。ラドン散逸は、主にラジウムの壊変に伴対象試料から乾燥空気中へのラドン散逸率は、

う生成ラドンの反跳により生じるとされてきたシンチレーションセルを用いた α 線測定によりが、土壌粒子中の反跳飛程（数 10 nm）を考慮す定量した。その結果、ラドン散逸率は、含有ラジ

ると、ラドンは容易に散逸しないと考えられる。

ウム濃度に依存せず、三朝産出岩石の方がバドガ

23放射化学ニュース

スタイン産出岩石に比べ有意に高いことが明らか

第 20 号

2009

Radiation and Isotopes 66, 648-652, 2008.

になった。これより、風化作用を受けている三朝

2. S akoda, A., Hanamoto, K., Ishimori, Y.,

産出土壌では、新鮮なバドガスタイン産出岩石に

Nagamatsu, T., Yamaoka, K.: Effects of some

比べて、ラジウム原子が粒子の表面近傍部分に特physical conditions on leaching rate of radonに局在していることが示唆できた。

from radioactive minerals originating fromsome hot springs. Radiation Measurements 43,

次に、
水中へ浸漬した試料からのラドン散逸（浸出）率は、HPGe 検出器を用いた γ 線測定により

106-110, 2008.

定量した。その結果、対象試料から水中へのラド

3. S akoda, A., Hanamoto, K., Haruki, N.,

ン浸出率は、粒径に依存せず、水温および超音波

Nagamatsu, T., Yamaoka, K.: A comparative

照射に依存することが明らかになった。ここで、study on the characteristics of radioactivities

粒径に関して、単一粒子のみからのラドン散逸を考えた場合、本結果を説明できない。このため、

and negative air ions originating from theminerals in some radon hot springs. Applied

我々は現在、多粒子から成る土壌モデルに基づく

Radiation and Isotopes 65, 50-56, 2007.

ラドン散逸のシミュレーションを行い、本結果の4. 迫 田晃弘、片岡隆浩、花元克巳、山岡聖典 :理論的解釈を試みている。他方、温度に関して、人工トロン温泉由来の放射能と負イオン（マイナスイオン）の諸特性 . Radioisotopes 54,

水温に依存して水中ラドン濃度は減少した。しかし、これは散逸ラドンの水中から大気中への拡散

375-383, 2005.（論文奨励賞受賞）

による移行も考えた場合の結果であり、試料から

5. N agamatsu, T., Sakoda, A., Hanamoto, K.,

水中へのラドン散逸率については温度に依存してKinno, I., Hanafusa, T., Yamaoka, K., Ono,

上昇することが示唆された。また、超音波振動に

T.: Methodological approach for assessment

関して、照射時間に依存して水中ラドン濃度も上of the radioactivity level in dry solid waste.
Radiation Safety Management 7, 6-10, 2008.

昇し、最終的には飽和する傾向がみられた。このように、温度および振動のラドン散逸率への影響については、粒径の場合と異なり、ラドン生成時☆ ☆ ☆

の反跳現象のみを考えては説明ができない。すな
わち、温度や振動の変化は、試料の粒子間間隙あSeparation of Minor Actinoids from Lanthanoids

るいは粒子内間隙へ散逸したラドンの流体中の移by a Solvent Extraction Technique Using Soft行現象へ影響を及ぼし、これが結果的にラドン散

Donor Extractants Containing Sulfur

逸率を変化させたと考えられた。

（硫黄を含むソフトドナー抽出剤を用いた溶媒抽出によるランタノイドからマイナーアクチノイ

以上の知見より、様々な環境条件下における土ドの分離）

壌や岩石などからのラドンの散逸や浸出、および
これに関連した移行特性が実験的に明らかにできた。今後、これらの影響の理論的考察に向けた土宮下 直（日本原子力研究開発機構 原子力基礎

壌などにおけるラドンの散逸および移行を含む全

工学研究部門体的なモデリングなどを行うことにより、健康へ環境・放射線工学ユニット 環境・原の影響で関心の高いラドンの挙動や分布などの諸子力微量分析研究グループ）

特性をより一層解明することが期待できる。
学位授与：博士（理学）静岡大学創造科学技術大代表的な関連論文：

学院 自然科学系教育部 環境 ･ エネ

1. S akoda, A., Hanamoto, K., Ishimori, Y.,

ルギーシステム専攻（主査：奥野健二）

Nagamatsu, T., Yamaoka, K.: Radioactivity

平成 21 年 3 月 21 日

and radon emanation fraction of the granites
sampled at Misasa and Badgastein. Applied

原子力発電から生じる使用済み核燃料の再処理

24放射化学ニュース第 20 号2009

液を用いた硝酸塩水溶液系の溶媒抽出では、比較的高い酸濃度において Eu（III）と Am（III）を完全に分離可能であることもわかった。さらに、ジチ
オカーバメイト誘導体を用いた溶媒抽出の抽出機構を解明し、その抽出平衡は以下のように表わされる事がわかった。
3++-

M + 3 DOA ･DODTC org ⇌ M（DODTC）
3,org ++

3H
により発生する高レベル放射性廃棄物（HLW）は、

この抽出における Am（III）と Eu（III）の抽出平
衡定数を求めた結果、それぞれ logKex（Am）=

ガラス固化体という安定な化合物に加工し、地下-11.91± 0.36、logKex（Eu）= -17.09 ± 0.29 となり、に埋設処分することが現在計画されている。こその分離係数は 1.5×10 となった。

5の HLW には長半減期なアルファ核種であるマイジチオカーバメイト誘導体が MA（III）とLn（III）

ナーアクチノイド（MA）が含まれており、環境の分離に対し有効であることが示されため、より負荷の増大、管理期間の長期化が問題視されている。そのため HLW から MA を分離し、核変換

簡便な分離技術として、ジチオカーバメイト誘導体を形成させる in situ 抽出剤形成法を用いる溶媒により変換処分することも検討されている。しか抽出の研究を行った。in situ 抽出剤形成法によるし、HLW には MA と化学的挙動が類似したラン抽出とは、数種類の有機化合物を混合し、抽出剤

タノイド（Ln）が含まれており、MA を選択的を形成させながら溶媒抽出を行う方法である。本に分離する技術は未だに確立されていない。これ研究では二級アミンと二硫化炭素からジチオカー
バメイト誘導体を形成させる in situ 抽出剤形成法

までの研究から硫黄や窒素などの軟らかい元素で配位するソフトドナー抽出剤が MA
（III）
と Ln
（III）
の分離に対し有効であることも示されてきた。そを用いた MA（III）と Ln（III）の抽出 ･ 分離に関する研究を行った。in situ 抽出剤形成法を用いたこで特に高い分離能を示すことが期待される硫黄溶媒抽出では用いる 2 級アミンの置換基の構造にに着目し、硫黄を配位元素として含む化合物を用よりジチオカーバメイト誘導体の形成反応速度にいた溶媒抽出による Ln（III）の代表として Eu（III）

違いがあること、また有機溶媒によりジチオカーと MA（III）の代表として Am（III）の分離に関す

バメイト誘導体の形成に相違があることを明らかる研究を行った。

とした。硝酸塩水溶液を水相として用いる溶媒抽

MA（III）と Ln（III）の分離を目的とし、ソフ出において、有機溶媒により Am（III）と Eu（III）

トドナーである硫黄を配位元素に持つジチオカー

を完全に分離することが可能な初期酸濃度は異な

バメイト基を有するジチオカーバメイト誘導体をることを見出した。また用いる 2 級アミンの置換抽出剤として選択し、抽出分離の研究を行った。

基の違いにより Am（III）と Eu（III）を完全に分

ジオクチルアミンジオクチルジチオカーバメイト

離することが可能な初期酸濃度が異なることも見、ジデシルアンモニウムジデ（DOA ･DODTC ）出した。有機溶媒と 2 級アミンの置換基の構造はシルジチオカーバメイト（DDA ･DDDTC ）、ジベンジルアンモニウムジベンジルジチオカーバメ

Am（III）と Eu（III）の分離能に対しては大きな影響を持たないことも明らかにした。in situ 抽出

イト（DBzA ･DBzDTC ）、ジエチルヘキシルア剤形成法を用いた溶媒抽出の抽出機構を解明し、ンモニウムジエチルヘキシルジチオカーバメイト

その抽出平衡定数を求めた。ジオクチルアミンと（EHA ･EHDTC ）の 4 種類のジチオカーバメイ
ト誘導体を合成し、それを用いた溶媒抽出によ

二硫化炭素を混合したニトロベンゼン溶液を用いた in situ 抽出剤形成法により 6 種類のランタノイ

り Eu（III）と Am（III）を一度の抽出操作で完全

ドの溶媒抽出を行い、その抽出平衡定数を求めた。

に分離することが可能であること示すことができその結果、用いた全てのランタノイドにおいてそた。また、DOA ･DODTC のニトロベンゼン溶の分離係数は 10 を超える値を示した。

+

-

+

+

+

-

-

-

+

-

5

25

放射化学ニュース第 20 号2009

以上の結果より、硫黄を配位元素として持つジ

純物を取込み、プラズマへの混入を抑制すること、

チオカーバメイト誘導体を用いた通常の溶媒抽出法および in situ 抽出剤形成法により、MA（III）

或いは第一壁材料のスパッタリングによる放射損と Ln（III）を一度の抽出操作で完全に分離するがンを実施した際、ボロン膜には表面を中心として可能であることを始めて示すことができた。

高濃度の酸素や炭素が存在し、酸化物や炭化物を失を抑制することがある。また、ボロニゼーショ形成する。一方、酸素や炭素を含有したボロン膜
代表的な発表論文には、炉運転時において、トリチウムをはじめと（1）S . Miyashita, M. Yanaga, I. Satoh, H.
Suganuma, Chem. Lett., 2006, 35, 236.

する燃料となる粒子や中性子等が高エネルギーで（2）S . Miyashita, M. Yanaga, I. Satoh, H.
Suganuma, J. Nucl. Sci. Technol., 2007, 44, 233.

て、炉内に滞留するトリチウム量は制限されてい（3）S. Miyashita, I. Satoh, M. Yanaga, K. Okuno, H.
Suganuma, Progr. Nucl. Energ. 2008, 50, 499.

を想定した際、ボロン膜中に捕捉されたトリチウ

照射される。現在核融合炉の定常運転時においることや、炉内のメンテナンス時や炉壁の損傷等
ムの滞留量評価はもとより、捕捉および脱捕捉過程を解明することは炉内の安全性の観点から非常☆

☆

に重要となる。そこで本研究では、化学気相蒸着法（P-CVD）を用いて種々のボロン膜にトリチウ☆

+

ボロン膜中に照射された高エネルギー重水素のムの同位体である重水素イオン（D2 ）を照射し、捕捉および脱捕捉過程の包括的解明

膜中における重水素の捕捉および脱捕捉過程について X 線光電子分光法（XPS）および昇温脱離法（TDS）を用いて、化学的な見地から包括的に

吉河 朗（日本原子力研究開発機構）解明を行った。
はじめに、高純度ボロン膜、酸素含有ボロン膜

学位授与：博士（理学）静岡大学創造科学技術大+および炭素含有ボロン膜については、D2 を等量学院 自然科学系教育部

照射した際、高純度ボロン膜で重水素滞留量が最（主査： 岡林利明）

も多く、酸素や炭素含有ボロン膜と比較しおよ（平成 21 年 3 月 21 日）

そ 3 倍量の重水素を滞留することがわかった。また、膜中の酸素や炭素濃度の増加に伴い、さらに現在、次世代のクリーンエネルギー源として、重水素とトリチウムを用いた D -T 核融合発電が重水素滞留量は減少した。この減少については、+

D2 照射時において酸素や炭素が D2O や CDx を注目されている。D-T 核融合炉における定常的な形成して放出する、化学スパッタリングの影響に運転を達成するため、壁コンディショニングとし大きく寄与することが示唆された。一方で、酸素や炭素による重水素の捕捉サイト、つまり B-O-Dて、ホウ素をプラズマ対向壁面に蒸着するボロニ
ゼーションが国内外において実施或いは検討され結合および B-C-D 結合については、酸素或いはている。ボロニゼーションの利点として、真空容

炭素濃度の増加に伴い増加した。また、酸素含有
ボロン膜或いは炭素含有ボロン膜における O-1s

器中或いは第一壁内に存在する酸素や炭素等の不或いは C-1sXPS スペクトルについて、ピーク分離を行ったところ、酸素含有ボロン膜について
は、O-B 結合および遊離酸素が存在し、炭素含有
ボロン膜については、C-B 結合および遊離炭素それぞれの化学状態が明らかになった。また、それぞれの化学状態について、重水素イオン照射前後のピークエネルギーシフトおよびピーク面積の変化について評価を行った結果、ボロン膜中の O-B

26

放射化学ニュース第 20 号

2009

結合および C-B 結合の存在下によって B-O-D 結ては熱平衡化学的に進行する反応であり、B-O-D

合および B-C-D 結合が形成し、遊離酸素および遊結合や B-C-D 結合については、非熱平衡化学的

離炭素の存在下により D2O や CDx が形成するこに反応が進行することが示された。また、TDS+とがわかった。一方、D2 の照射量を変化させた

測定時の昇温速度を変化させた実験結果より、各実験より捕捉過程を解明したところ、低照射量で捕捉サイトの脱離に関する活性化エネルギーをは、酸素或いは炭素含有ボロン膜共にはじめに酸評価した結果、B-D-B 結合は 1.1 eV、B-D 結合は素或いは炭素による捕捉サイトである B-O-D 結

1.8 eV であったのに対し、B-O-D 結合について

合および B-C-D 結合に捕捉され、その後照射量のは、2.3 eV、B-C-D 結合については、-2.6 eV であっ増加に伴い B-D 結合或いは B-D-B 結合に捕捉さた。特に B-O-D 結合については B-D-B 結合或いれることがわかった。特に炭素含有ボロン膜につは B-D 結合と比較し深いポテンシャルの谷に落いては、測定した全フルエンス領域について主にち込んだ状態にあることがわかり、各サイトにつ

B-C-D 結合を形成し、特に高照射量では、B-C-D

いてポテンシャル曲線を作成することができた。

結合の形成率は全捕捉サイトの 7 割以上を占める
代表的な発表論文

ことがわかった。以上より、ボロン膜中に照射さ+れた D2 は膜中の酸素や炭素の化学状態によって（1）A . Yoshikawa, Y. Kikuchi, T. Suda, N.

捕捉状態が変化し、酸素や炭素に優先的に捕捉されることが示された。さらに、照射時の試料温度

Ashikawa, K. Nishimura, N. Noda, Y. Oya
and K. Okuno, J. Nucl. Mater., 386-388, 367-370,を変化させて D2 を照射した実験より、照射温度（2009）．

+の増加に伴い、B-D-B 結合および B-D 結合については加熱温度の上昇に伴い、ピーク温度以下の温（2）A. Yoshikawa, M. Oyaidzu, H. Miyauchi, Y.
Oya, A. Sagara, N. Noda and K. Okuno, J.

度領域でも減少したが、B-O-D 結合および B-C-D

Nucl. Mater., 367-370, 1527-1530,（2007）．

結合に関しては、ピーク温度領域までは照射温度（3）A . Yoshikawa, Y. Oya, H. Miyauchi, T.

の増加に関わらずほぼ一定量存在することがわ

Nakahata, Y. Nishikawa, T. Suda, E. Igarashi,

かった。熱平衡化学的に反応が進行する場合、その反応速度は温度上昇に伴い増加することが知ら

M. Oyaidzu, M. Tokitani, H. Iwakiri, N.
Yoshida and K. Okuno, Fus. Sci. Tec., 52, 870-れている。従って、B-D-B 結合や B-D 結合につい874,（2007）．

27

放射化学ニュース第 20 号

2009

学会だより

Coupled to the RIKEN Gas-filled Recoil Ion

1．学会賞および奨励賞

Separator GARIS for the
日本放射化学会学会賞規定に基づき、2008-09

238

22

255

U（ Ne, 5n）No

Reaction
a

a,b

a,c

年度学会賞及び奨励賞が決定されました。受賞者

H. Haba, H. Kikunaga,

D. Kaji,a T. Akiyama,の表彰は 2009 日本放射化学会年会・第 53 回放射K. Morimoto, K. Morita, T. Nanri, K. Ooe, N.

化学討論会（2009 年 9 月）において行われる予

Sato,

定です。また受賞内容に関する紹介は本誌第 21

Yamazaki, A. Yokoyama, and A. Yoneda

a

a,e

a

b

d

b

d

b

A. Shinohara, D. Suzuki, T. Takabe, I.
d

d

a

a

Nishina Center for Accelerator Based Science,号に掲載される予定です。

b

RIKEN; Graduate School of Science, Osakac

学会賞・木村賞：

University; Department of Physics, Saitama

氏名 坂本 浩 氏（金沢大学 名誉教授）

University; Faculty of Science, Kanazawa

題目 「中高エネルギー領域における光核反応機
University; Department of Physics, TohokudeUniversity

構の解明に関する研究」

J. Nucl. Radiochem. Sci., 9（1），27-31（2008）．
奨励賞：
概要：著者らのグループでは、理研重イオンリニ

氏名 池田篤史 氏（日本原子力研究開発機構量

アック施設に既設の気体充填型反跳核分離装置

子ビーム応用研究部門）（GARIS）の焦点面にガスジェット搬送装置を設

題目 「放射光
X 線吸収分光法によるアクチノイ

置することによって、物理的に前段分離された超ドの溶液内化学種の解明」

重元素（原子番号 Z ≧ 104）を液体クロマトグラ
フやガスクロマトグラフなどの化学分析装置に導氏名 國分陽子 氏（日本原子力研究開発機構原入するための新しい化学分析システムの開発を進

子力基礎工学研究部門）

238

22

255

めている．今回、 U（ Ne, 5n） No 反応によっ

題目 「環境試料中の極微量核物質の同位体比分て 102 番元素の同位体

析に関する研究」

255

No を合成し、GARIS による質量分離の後、ガスジェット法によって回転式 α 線連続測定装置まで搬送することに成功し2．JNRS 誌 2008 年論文賞受賞論文紹介

た．この結果、多核子移行反応などで生成する大量の副反応生成物は GARIS によって完全に分離され、低バックグラウンド下で本学会の学会誌である Journal of Nuclear and255

No の α 線を計Radiochemical Sciences の Articles 又は Notes に測することができた．また、ビームがガスジェッ

掲載された論文の中から、毎年編集委員会によりトチャンバー内を通過する従来法では、ビーム強JNRS 誌論文賞が授与されます。今回は 2008 年度の増大とともにガスジェット搬送効率が激減に掲載された論文を対象として、以下の論文が選するという深刻な問題が生じていた．本研究でばれました。受賞論文の著者には賞状が授与されは、4pμ A の大強度 Ne ビームで実験を行ったが、ます。

GARIS によるビーム分離によって 80% を超える

22

高い搬送効率を達成できた．本システムは、将来、生成率が極めて小さくかつ短寿命の超重元素の化

Performance of the Gas-jet Transport System28

放射化学ニュース第 20 号

2009

学研究において、極低バックグラウンド下におけジャーナルの体裁が読みにくいという意見がる化学実験、大強度ビームの利用とガスジェット

あるので編集委員会内で検討していること、搬送効率の増大、さらに多彩な化学反応系の実現

および木村委員への委員長交代が提案されたなど、数々のブレイクスルーをもたらすものとしことが報告され了承された。また JST の電て期待できる。

子アーカイブ化の対象誌に選定されたことが報告され了承された。一方、ニュース編集委
員会については委員会の開催状況、放射化学

3．日本放射化学会第 42 回理事会［2008–09 年

ニュース 19 号の編集状況と編集委員の交代

度第 2 回理事会］議事要録

についてそれぞれ報告があり了承された。横山編集長が退任し、関根委員（東北大）が新

日時： 平成 20 年 12 月 13 日（土）13:30 ～ 17:00

委員長に就任する。

場所： 学習院大学理学部 南 1 号館 2 階会議室

４．その他 1）冊子編集委員会より、今後の編集

出席者：［会長］柴田、［副会長］海老原、永目、［理

方針等について説明があり了承された。2）

事］奥野、永井、三浦、斎藤、村松、沖、

例年通り第 46 回アイソトープ・放射線 研究

松尾、木村、藤井、福島、佐藤、［顧問］

発表会を共催することになった旨事務局より

前田

報告があり、了承された。本会よりの運営委（理事（会長、副会長含む）全 15 名中 14 名出席）

員を選出した。3）APSORC2009 に関して意
見交換を行った。4) 共同利用機関が新たに全

報告事項

国共同利用・共同研究拠点として認定を受け

１．事務局より第 40 回および 41 回理事会の議事るため、学会等のサポートレターが必要とさ

要録（案）の説明があり了承された。第 10れている。本会はそのような求めがあれば積回総会の議事要録の説明があった（一部修極的に応じていくことを確認した。

正の上、43 回理事会で承認された）。学生会
員 6 名の入会、および正会員 4 名、学生会員

審議事項

14 名の退会（いずれも 2008 年 7 月 8 日以降。

１．学会賞事務局より 2009 年学会賞及び奨励賞

学生会員の退会はほとんどが卒業等による実の募集要項（案）が説明され、一部修正の上質上の退会者の整理によるもの）が報告され承認された。応募書類の提出期限は 2009 年承認された。2008-09 年度の会費納入状況の2 月末となった。

報告があり了承された。事務局より会計報告

２．次期役員候補を推薦する、役員等推薦委員会があった（一部訂正の上、43 回理事会で了の人選を行った。

承）。賛助会員数の変化について報告があり

３．2009 日本放射化学会年会・第 53 回放射化学了承された。

討論会について、大会長の永井理事より会場

２．松尾理事よりネット委員会の報告があり、等の説明があり了承された。会期は 2009 年

2008 年 10 月～ 11 月の会員メーリングリス

9 月 17 日～ 19 日と決まっていたが、他の学トへの配信と HP の更新（役員交代、会費改会と重複するので変更案が示された。また、訂への対応など）の状況がそれぞれ説明さ事務局より会期が 8 月末の会計年度末から近れ了承された。また、spam 対策のためネッ

く、会計監査等にあまり時間がないことも不ト委員会および事務局のメールアドレスを利な点として指摘された。このため協議の結それぞれ jnrs.net2008@radiochem.org と jnrs.

果、会期を遅らせて 2009 年 9 月 28 日～ 30

office2008@radiochem.org に変更したことが日とすることとなった。変更をメーリングリ

報告された。

スト、HP 等で会員に周知することとなった。

３．斎藤理事よりジャーナル編集委員会の報告が４． 2010 日本放射化学会年会・第 54 回放射化学あり、審査・編集状況が説明され了承された。

討論会の担当について、篠原監事（阪大）よ29

放射化学ニュース第 20 号

2009

り立候補の申し出があったことが会長より報降の増収として、賛助会員による一部滞納告された。協議の結果、申し出は了承された。

分が解消されたことと、52 回討論会の世話

５．その他 1）前回理事会にて提案された会則等人である中島覚氏（広島大）からの寄付（50の記述の見直しについて。会長から不明確な万円）があったことが報告され了承された。

条文の箇所として会則の総会や理事会の議決

寄付金の使途について意見交換を行った。

で可否が同数であった時の扱いの部分などが２．松尾理事よりネット委員会の報告として、指摘された。意見交換を行い、次回以降の理2008 年 12 月から 2009 年 2 末までの会員メー事会において再び審議することとなった。2)

リングリストへの配信数、ホームページの更三浦理事より第 10 回「環境放射能」研究会

新状況等の説明があり、了承された。

の概要が説明された（2009 年 3 月 3 ～ 5 日

３．斎藤理事よりジャーナル編集委員会の報告

開催）。日本放射化学会 α 放射体・環境放射があり、JNRS 誌の編集状況が説明され了承能分科会の主催と、事業経費として学会からされた。また、同誌が JST による電子アー

10 万円の支出が申請され、審議の結果、申カイブ化の対象誌に選定されたことに伴い、請どおり承認された。次回理事会は 2009 年

JST と本会との間で覚書等を取り交わし電子

3 月 4 日または 5 日に KEK にて開催される（後アーカイブ化（Vol.1 から Vol.8（2007）まで）

日 3 月 5 日に決定した）。

の作業に入っていることが報告され、了承された。ジャーナル編集委員長を工藤久昭氏 ( 新潟大）から木村貴海氏（原子力機構）へ交代

4．日本放射化学会第 43 回理事会［2008–09 年

することが提案され、了承された。事務局よ度第 3 回理事会］議事要録

り放射化学ニュースの編集、刊行については
順調に行われていることが報告され、了承さ

日時： 平成 21 年 3 月 5 日 ( 木 ) 13:18 ～ 16:30

れた。

場所： 高エネルギー加速器研究機構 4 号館 1 階

４．永井理事より、9 月に日大文理学部（世田谷127 号室区桜上水）にて開催される 2009 日本放射化出席者：［会長］柴田、［副会長］永目、［理事］奥

学会年会・第 53 回放射化学討論会について、野、永井、三浦、斎藤、村松、沖、松尾、

実行委員会のメンバーの選定、準備委員会の木村、福島、［監事］篠原、［顧問］前田

開催予定等が報告され、了承された。講演申（理事（会長、副会長含む）全 15 名中 11 名出席）

し込み締め切りは 7 月上旬の予定である。開催情報の雑誌への掲載と、他学会への共催依

報告事項

頼等について意見交換を行った。

１．事務局より前回（第 42 回）理事会の議事要

５．その他 1）原子力総合シンポジウム 2009 の録（案）の説明があり了承された。また前回

共催依頼があり、事業計画に従って、本会も理事会で説明された会計報告および第 10 回

共催学協会に加わったことが事務局より報告

総会の議事要録が、一部修正の上、承認されされ、了承された。同シンポジウムの本会かた。前回理事会以降の会員の増減として、正らの運営委員を決定した。2）学会設立から

会員 1 名の入会、正会員 2 名の退会があった

10 周年を迎えることから、討論会においてことが報告され承認された。会員動向に関連

10 周年企画を行う。永目副会長より広報委

して、3 月～ 4 月の異動の時期を控え、学生員会で検討されている企画の内容について以会員から正会員への異動や退会の手続きが下のように報告があり、了承された。10 周

ホームページ等に書かれておらずわかりにく

年を機に今後の放射化学のあり方などを議論いという意見が出された。事務局よりこれらすることを趣旨として、「放射線の利用とくの案内のメールを配信することとなった。事らし」をテーマに講演会を行う。一般公開も務局より会計中間報告があり、前回理事会以検討する。3）三浦理事より、理事会当日ま30放射化学ニュース第 20 号

2009

で開催されていた第 10 回「環境放射能」研

発表が非常に少なく（今年は 4 件）
、もっと究会の発表数等の概要説明があり、了承され増やすような取り組みが必要であることが提た。4）篠原監事より、2010 日本放射化学会

起され、意見交換を行った。メーリングリス

年会・第 54 回放射化学討論会の開催日程とトに締め切り期日等の情報を配信するなどのして 2010 年 9 月下旬を予定している旨報告

取り組みが提案された。2）学会で出版したがあり、了承された。

用語辞典等の活用法について意見交換を行った。3）次回理事会は、日大文理学部にて、審議事項

7/11（土）午後に開催予定。

１．事務局より、学会賞事務局に推薦された学会賞および奨励賞の候補者が報告され、了承さ
5．会員動向（平成 21 年 1 月～平成 21 年 6 月）

れた。それぞれの選考委員を決定し、選考日
程等の確認を行った。次回理事会において選考委員会の審議結果をもとに受賞者が決定さ新規入会（正会員）

れる予定である。

氏 名

所

池田 篤史

日本原子力研究開発機構 量２．会長より、役員等推薦委員会から推薦された
次期役員の候補者について以下のように説明

属

子ビーム応用研究部門があり、審議の結果了承された。1 期目の最佐藤 望

終年度にあたる木村、福島、松尾の各理事は日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター

再任（2 期目）の候補者となる。2 期目の最終年度にあたる関根、斎藤、三浦の各理事、退会（個人会員）

および同じく最終年度の中西監事が今年度で退任するため、同数の新任の役員を選出する。

氏 名

氏 名

審議の中で若手や、若手とのパイプとなれる

平林 孝圀

鈴木 大介

人材の登用を期待する意見が出された。

丹治

中野 佑介

輝

３．選挙管理委員として、奥野理事、矢永誠人氏

宇野 正宏

結城

（静岡大）
、大矢恭久氏（静岡大）
、高山努氏

鈴木 健訓

山崎 逸郎

（大同大）
、および沖理事（事務局）が選出さ

鈴木 正昭

角山 智子

れた。役員選挙結果の報告は次回理事会にお

上野 弘貴

諸町 大地

いて選挙管理委員会から行われることが説明

玉理 美智子隅され、了承された。

南里 朋洋

輝

貴弘

４．事務局より、放射化学ニュースのネット配信等に関する会員へのアンケートを実施することが提案され、審議の結果了承された。その内容について意見交換を行った。

6．日本放射化学会入会勧誘のお願い

５．前田顧問より APSORC2009 の参加者数等の情報が報告され了承された。現在の国際委員

日本放射化学会では新会員の募集をしておりまの後任に関して意見交換を行った。本理事会す。ぜひ新会員をご勧誘下さいますよう、よろしの後、会長の要請により 2008-09 年度第 1 回

くお願い申し上げます。

のメール理事会を開催し（5 月 20 日より）、

○入 会手続き：本会の入会案内ページ http://

APSORC への本会の対応を扱う APSORC 小

www.radiochem.org/nyukai/index.html から「入委員会（仮称）（委員長：海老原副会長）を会申込書」をダウンロードし事務局に提出して設置することが決まった。

頂くとともに、「入会申込金」を下記口座に振６．その他 1）篠原監事より、近年、化学会へのり込んで下さい。

31

放射化学ニュース第 20 号

2009○「入会申込書」提出先：〒 590-0494 大阪府泉員は会員メーリングリストに情報を配信すること

南郡熊取町朝代西 2 丁目 1010 番地 京都大学ができますので、ネット委員会に依頼して下さい。

原子炉実験所 柴田研究室内 日本放射化学会

配信内容は、平文とし必要に応じて他のサイトに事務局 会員担当 宛リンクする書き方として下さい（添付ファイルは○「入会申込金」振込先（郵便振替口座）
：

不可）
。

口座名：日本放射化学会

配信依頼先：ネット委員会

口座番号：00100-2-577302

jnrs.net2008@radiochem.org○入会申込金（入会金と１年分の会費）：振り込

広告の配信 賛助会員は会員メーリングリストにみの際には内訳を振込用紙に記入して下さい。

新製品案内、会社案内等の広告を配信することが

正会員

入会金

会費年額

合計

できます。これは賛助会員のメリットの一つとし1,000 円

7,000 円

8,000 円て実施されているものですので是非ご利用下さい。

0円

3,000 円

3,000 円

配信依頼・問い合わせ先：事務局

学生会員 †＊＊

第 10 回総会の決定により正会員の会費年額がjnrs.office2008@radiochem.org

2009-10 年度分から上記のように改定されております。
†学生会員とは、学部あるいは大学院に在学中の

8．Journal of Nuclear and Radiochemical

会員を指します。

Sciences（日本放射化学会誌）への投稿およびオ

なお、海外在住等で郵便振替口座への振込が利ンラインジャーナルについて用できない場合や、その他の不明点は、遠慮なく事務局（jnrs.office2008@radiochem.org）までお問

投稿のお願い JNRS 誌は本会の英文論文誌であい合わせ下さい。

り、会員非会員を問わず無料で投稿できます。多数の方の投稿は、論文誌としての価値を高めてい
く上で必須のことですので、是非投稿をお願い致します。

7．ホームページおよびメーリングリストの運営について

投稿規則および投稿の手引きは以下の学会ホームページに掲載しております。

ホームページ

本会の各種情報、最新情報は以

http://www.radiochem.org/kaisoku/index.html

下の URL に掲載されている本会の日本語ホーム

オンラインジャーナル

ページ、または会員メーリングリストにより会員

JNRS ONLINE のページには、JNRS 誌の全論文に周知されます。ホームページは随時ご参照下さがオンラインジャーナルとして掲載され、会員い。

非会員を問わずどなたでも自由に閲覧・ダウン

http://www.radiochem.org/index-j.html

ロードできます。JNRS 誌に投稿された論文は審（http://wwwsoc.nii.ac.jp/jnrs/index-j.html にも同査の結果投稿可となった時点で、冊子体発行前に一内容が掲載されております。
）

JNRS ONLINE で公開されます。ダウンロードし会員メーリングリスト 学会からの重要な情報はた論文は後日冊子体の雑誌に掲載される論文と内

会員メーリングリストに配信されます。また、会容、体裁とも全く同じものです。

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本会ホームページの