特別講演

特別講演 1T.T.Sugihara

特別講演 2

西脇安招待講演 (3A04‑3A05) L.R. Morss

10N BEAMS AND PHOTONS: NATURAL EXTENSIONS OF RADIOCHEMISTRYT.T. Sugihara
Lawrence Livermore National Laboratory
Livermore，CA 94550
The background and experience of radiochemists and nuclear chemists
make it relatively easy for them to become involved in areas of materials
science that emphasize the use of ion and electron accelerators forthecharacterization and modification of materials. In this paper Iexaminesome of the connections between radiochemistry and t
he interactions.ofions and x‑rays with solids. My intent is to provide an overview thatw
i1
1fam
iliarize radiochemists with a growing field.
Accelerator sources of ions，neutrons，electrons，and photons are now
extensively used for both basic research and technology in materials
nscience. Int
he case of ion beams，accelerator usage has evolved iseveral stages. At keV energies the emphasis has been on ion
implantation and ion mixing in near‑surface regions. At MeV energies
with light ions，analytical methods such as Rutherford backscattering(RBS)，particle‑induced x‑ray emission (PIXE)，and nuclear reactiont MeV
analysis (NRA) have been developed. In current work，heavier ions aenergies and highly charged heavy ions are under investigation.
The basic science involved in the interaction of moving ions withs a topic well‑known to nuclear scientists
matter，the stopping process，ifrom studies of recoi1phenomena in a nuclear reaction and range‑energy
relationships. Since the kinetic energies of the moving ions are
typically less than the Coulomb barrier，the interactions are atomic
rather.
than nuclear. The stopping process microscopically is very
complex and can include the ionization and electronic excitation of atoms
in the stopping medium，the breaking of chemical bonds，the emissionof
electrons and photons，the displacement of atoms from their normal
location in a lattice，the amorphization of crystalline systems，theerosion of surfaces，and the implantation of foreign ions in an otherwise
homogeneous system.
Virtually any element inthe periodic table that can be ionized cannalso be implanted. The substrate can be a metal，a semiconductor，ainsulator，a ceramic，or a plastic; it can be crystalline or amorphous.
Examples of properties investigated after implantation are catalytic
behavior，adhesion，corrosion，hardening，diffusion，and subsurfacemodification. The use of ion beams in materials processing andmodification is thus a vast field; a few recent examples w
i1Ibe cited.
Analytical applications of ion beams are likely to be known alreadyto radiochemists. Recent work has emphasized the use of highly
collimated beams (asin an ion microprobe) so that analyticaln space to a few ぃm.
determinations by RBS，PIXE，or NRA are resolved i‑ 2ーResearch with synchrotron radiation is another area in whichradiochemists would feel at home. Electron synchrotrons provide very
intense and highly collimated beams of x‑rays that can be tuned
continuously over a wide energy spectrum. X‑ray absorption spectra known
as EXAFS (e~tended x‑ray absorption fine structure) and XANES (x‑rayabsorption near‑edge structure) are elememt specific and sensitive toshort‑range order in the absorbing medium. The analysis of these spectra
leads to information such as oxidation state，bond distance，coordination
number，and type of neighboring atoms. When combined with high spatial
an beresolution and the methods of tomography，three‑dimensional images cobtained. A few recent applications w
i1
1 be given.
In the laboratory the radiochemist w
i1
1 find many of the experi町lental
methods of ion‑beam science such as energy analysis，coincidence methods，particle identification，and multiparameter event recording to be
essentially identical to those used in experimental nuclear science. Of
course，any endeavor concerned with the properties of surfaces and bulk
solid matter may involve also lessfamiliar techniques such as surface
spectroscopies (for example，Auger spectroscopy)，x‑ray diffraction，electron microscopies，and a variety of other methods used tocharacterize the mechanical，chemical，and electromagnetic propertiesof
matter.
1conclude that a radiochemist or nuclear chemist may findinteresting new challenges in materials science areas such as ion beams
or synchrotron radiation that w
i1
1 make substantial use of his previous
nuclear and chemical training.
This work was done under the auspices of the U.S. Department ofEnergy under contract W‑7405‑ENG‑48.

‑3‑

F ミにヰヨける長重~ ;il
I:0:::>草署老寛

ヨーーロツ

左文身寸肯邑毘司是亘

E百 昆 お宮ξ
国際原子力機関原子力安全部リスク評価部(ウィーン大学名誉教授，近畿大学原子力研究所顧問)

198 6年 4月 2 6日にソ連ウクライナのチェルノヴィリ原子力発電所 4号炉、1000Jが事故を起こし、大量の放射能を放出し、黒鉛減速軽水冷却型炉 iRBMK‑
ソ連のみならず中部ヨーロッパ各地をも強く汚染した。
5月 29日時点での地表面の空間線量率分布{ミリレントゲン/時}
19 8 6年 8月末にソ連が'.
5IAEAに提出した報告書、8月末から 9月にかけて。ニザス 7
IAEAで聞かれた専門家会議の報告書、 W H Oの報告書、OECD/NEAの報告書などにもとづ、き、ヨーロッ，~における最近の環境放射能問題を紹介する。

R B K型炉のしくみ

i
署

員暗:ソ i
盟ウタラ 4ナ共割 1111キエフ ili
北方的日Of..

i
戸担:!!¥J的お量 1
14<冷却炉 (RBMK
寸 苅1，α{ソ週探告wょ?1;
t気 :I'J 100万~\V(然11'.:11320万~W)
遺伝開始:"rr .ftIS9~!Jn

圧力管内のボイドの発生‑4‑

COREINVENTO悶 ESANDTOTALRELEASES (IAEA)
Elem、町t

HaIι
‑1ire(dllnve。
問ry'(Bq)

Percent.
age
問1岨 担d

3
9
30‑1

1
33・Xe

5.
2
763.
3X 10111.
7X 101

131‑
18.
0
51t.
JX 101

132・Te

3.2.
53.
2x悶 ロ
11.
9X 101

85‑
Kr∞∞‑120
自1
34‑Cs

150

1
37‑
C
99‑
M。

1.
1 x10'

95‑Zt

65.
5l03‑
Ru39.
510ιR
u

36840‑B
a112.
8

12.
0X101
112.
9X10

141‑
C.

32.
54.
4X101

2.
3C.
1
44‑

2843.
lx10刊

2.
82.
0x10同
12.
0X1
01

4.
0

問

12.
9X1
01
114.
8X102.
8

1
32.
3

14.
4X101
4.
1X101

3.
2・2.
92.
95.
6・

89・Sr53明)
.
Sr

1.
0
2x 10'・
Np
2392.
35pu
238・3.
15)
(10'

1.
4X10"
51.
0)
(101239.Pu8.
9)
(10'

1.
5x悶 "

2
<<ルpu

2.
4X 1
0'

2
41‑Pu

48∞

1.
2x10日
11.
7X1
01

242・Cm

1
642.
6X 1
01'

4.
0，
D<a7回 問 団d 同 6M
吋 1
986.叫回』四Jaled P
同日ribodb
7the$0.回目開問.
圃

運転員の 6つの規則違反No.

違反S書動&lまたは怨因果①… 余 裕 時 ￨ … 中 間 IPの ~:Uil:lシステラ I
され畠鑓よ""著し 吸収して反応度が低 ムが有効でな〈な〈少なかづた.
下するのを防ぐ対策. e'ー‑.

③… 一 ￨ 脚 … 切 ヲ
定されて M るものよ た燥のオペレータのI!
.
::r.
.
り低かヲた.

③

待懐中の主沼環ポン 実験プログラムを実 主沼環回路の冷却材プを追加起動させる Triナるため.
l!
豊和志望にの温度 Oことによ?，主循環
近〈なヲた.
流量を規定値以上 l
こした.

@

25のターピン発電 実験を録。返す岳、要恨の停止信号 1
こlS'
J
jがあるかもしれない
明の保窟信号を開たため・しゃ析した.

⑤

気水分書量密内の水位 炉が不安定な状j
想で ~パラメータによるν ベルと ~~ælこ凋 も実験を遂行しよう 保I¥I信号はすべてし￨ずる保亘信号をしゃ とした.
ゃ断書九た.
l1iした.

⑥

炉は制関図震な状 !
!
Iになヲた.

1
1
5の自動停止の可能性を失ヲた.

￨愚大の忽定事故を保 実践を遂行中に EC 事敏の規t
望号小さ〈淫するシステム (E CSの録作動をさけ する可能性を失ヲた.
CCSI が切り隠され るため.
T.
!
.

(ソ運報告書よ ?
l‑ 5一放射性物質の 1日ごとの放出量
敏也J.l(百万‑t..リー}

12.
0

本国においては、&i射性穏ガスは含んでいない e
敏出量の推定には土 50~程度の駿差があるとされている. また、自主出置は、放射性樹鳴を考慮して 5月6日の時点で娩算したものである.

ヨーロッパの OE
C
D加盟国国民の被曝線量当量
甲状線線量当.!iI:

実効線量当盆

個人平均 I4‑110ミリヤム

I4‑290 ミリレム

個人忌大 I10‑
6ω ミリレム

I20‑1.
500ミリ νム

集団線霊I10'人・ νムのオーダー I4xl
O'‑5x10'人・ νι
(NEACRPPH賢科J:?作成}。

l/2
6 U27 ~/28(:1連絡著書 .
t.
"41
29 V30 5/
1 5
12 5/
3 5/
4 5/
5 5;
6 月白

各 地 で と ら れ た 防 災 措 置 削 指E革;01トlm
17w
it
‑
71‑
FFFトス
トリ
鼻血など

‑
f!
I
持に:1:ない-子供を.，~で翠J
f喧t;ぃ牛乳‑畏む制限‑乳牛に主軍を与えなM‑!
tまない‑乳牛に与え苦いン予シシ

予 守&:1 ユーゴ

Tn地。。
。。
。。。。。 。
。
。
。。
。
。

禁τ 1~lolol~lol。
。

0011110。
10
1 11‑iItヲ 生べ品

F

ヨー 剤‑空局する.
q
罵Lない?
?
i
iizI~I。
。。
止‑軍Rかも Z止

葺待者‑ゾ運・東欧ヘ高行V;
，ぃ‑.
，連・軍
E
I:
か告の曙包書を賓室:!

考I~I。。
。

。。

F.
.
3男Z

￨諜￨。

￨…
寸1連・軍!.1;諸冨かもの貴将
品靖人壬罰限重量生司{資料) WHO:C
hemobyJReactorAccident6May1
986.

‑6‑

ヨーロッパ諸国の牛乳中ヨウ素 131濃度の最大値∞(ナノキュリー/r(=0. 1マイク白キュリー10)

﹄

fー︑︑

(WHOO'6用 58に 掩 褒 Lた資 '4主 )1作厩}ヨーロッパ諸国の空間線量率の最大値{マイクロ νントゲン/時 (=0.
001ミリレントゲン/時))r¥・II "、、‑
I.
.
.
.
.
.
.
J¥

f'~"?'・・夕

6、師、

1 イ 1t" 1~，J 1，，'
シダ、
旬、
<，z

‑T2f//!

、

〆; .̲
.
13 '‑
(g.
"イミー， 、ペ ル 'f‑

7'〉

シ:t.

却/スイ~iiZ
AHF/

1.
・.
・¥ ~&:I "al 'i.
. r'1.̲Z曲 ヘ ̲.1•.

Uえ主こzzn 什 ~._~.."Z_... __~:&"'~プイル田町良輔/、ーィ r'7 ‑1，.、'IJ rt."‑̲網1
H

fib‑'aァ可帽

1.
.
，.
.
.
.
:. ̲!

.
c‑‑II'J~.

れ"'HO~16 月 5 自に建費した資将軍よ q 作成}‑ 7ー﹂︐︑req.
1〈