22

固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学的過程に関する

3A01

研究(XVI)－タングステン-炭素混合層における水素同位体滞留挙動－(静岡大理放射研)○木田克也、五十嵐恵美、菊池洋平、鈴木祥子、

稲垣祐治、大矢恭久、奥野健二【緒言】次世代のエネルギー源として重水素とトリチウムを燃料とした核融合炉の研究が進められている。プラズマ対向機器であるダイバータには炉内の不純物を除去する役割があり、タング
ステン(W)および炭素繊維複合材(CFC)の併用が考えられている。これらはプラズマに直接曝され、高エネルギー粒子によるスパッタリングを受けて、ダイバータ表面の W 上でタングステン-炭素混合層を形成すると考えられる。また、混合層形成と同時に、プラズマより漏洩したトリチウムを含む高エネルギー粒子が照射され、混合層中に滞留することが予想されることからトリチウム
滞留挙動の評価が重要である。本研究では、タングステンへの炭素イオン(C+)およびトリチウムを模擬した重水素イオン(D2+)を種々の条件で同時照射し、その際の重水素の化学状態および滞留挙動をそれぞれ X 線光電子分光法(XPS)および昇温脱離法(TDS)を用いて明らかにした。
【実験】試料にはアライドマテリアル社製 W を用いた。はじめに不純物除去のため、加熱処理を
1173 K にて 10 分間行った。その後、C+および D2+の打ち込み深さが同じになるように照射エネル
ギーをそれぞれ 10 keV C+および 3.0 keV D2+とし、イオンフラックスは共に 1.0×1018 ions m-2 s-1 として D2+のみの照射、C+照射の後に D2+照射を行う分割照射および両イオンの同時照射を室温にて10000 秒間行った。照射した試料に対して、X 線源として Al-Kα を用いた XPS 測定を行った後、昇温領域を室温から 1173 K、昇温速度を 0.5 K s-1 として TDS 測定を行った。また照射時の炭素の割合が重水素の滞留量に与える影響を調べるために、C+ および D2+ のフラックスをそれぞれ(0.2-2.0)×1018 C+ m-2 s-1 および 1.0×1018 D+ m-2 s-1 として、室温にて 10000 秒間の同時照射を行った。
【結果・考察】C+単独照射後、分割照射後および同時照射後の各試料の C-1s XPS スペクトルより、各試料表面で C-W および C-C 結合が形成されていることがわかった。各試料において C-W 結合の量は一定であったが、C+照射では C-C 結合が主要な化学状態であるのに対し、分割照射後ではC-C 結合の大幅な減少がみられ C-W 結合が主であった。また同時照射では同程度の C-W および
C-C 結合が形成された。以上より、分割照射では C+照射により試料中に滞留した炭素の一部が D2+照射によりスパッタリングを受けたことが示唆された。図に各照射試料における D2 TDS スペクトルを示す。各スペクトルの比較により、分割照射のス

4.0

よって WC 状の混合層が形成され、その後に照射された重水素の一部は C-D 結合を形成して滞留してい[1]+ることが示唆された 。一方で同時照射試料では、Cによる D のスパッタリングの影響を受けるため、C-D結合の形成が見られなかったと考えられる。
本発表では、フラックス比依存性実験の結果も踏まえ、詳細な議論を行う予定である。
[1] H. Kimura, et al.,. Fusion Eng.Des. 2006, 81, 295.

-2

Desorption rate / 1017割照射時では炭素が先に試料中に照射されることにD2 m s

ピークが現れた。XPS 測定の結果も考慮すると、分

3.5

D2 implanted W

3.0

Sequential implanted W
Simultaneous implanted W+-1

ペクトルでは 800 K 近傍に他の照射では見られない

2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
300

400

500

600

700

800

900 1000 1100

Temperature / K

図 各照射後の D2 TDS スペクトル

Studies on hot atom chemical behavior of energetic ions in solids (XVI) -Retention behavior of hydrogenisotopes in the tungsten - carbon mixed layerKIDA, K., IGARASHI, E., KIKUCHI, Y., SUZUKI, S., INAGAKI, Y., OYA, Y., OKUNO, K.

3A02

固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学的過程に関する研究(XVII) -炭素含有ボロン膜に照射された水素同位体の化学的挙動へ及ぼす照射温度依存性(静岡大放射研)○倉田理江、吉河朗、稲垣祐治、鈴木祥子、大矢恭久、
奥野健二【緒言】現在、次世代エネルギー源として重水素(D)とトリチウム(T)を用いた D-T 核融合発電が考えられている。その第一壁では核融合炉内不純物の除去およびプラズマへの不純物混入抑制のため、壁表面にボロン(ホウ素)を蒸着させるボロニゼーションが実施および検討されている。その際、ボロン膜には酸素 炭素等の不純物が含有することが予想され、さらにプラズマから漏洩した高エネルギーの重水素 トリチウムが打ち込まれるため、膜内に打ち込まれた際のトリチウムの化学的挙動を らかにすることが重要である。これまでに当研究室では高純度ボロン膜 酸素含有ボロン膜中における重水素の化学的挙動を解 してきた。そこで本研究では炭素不純物に着目し、ボロン膜中における水素同位体の化学的挙動に及ぼす
炭素含有効果について解 することを目的とした。そのために、プラズマ化学気相蒸着装置(P-CVD)により炭素を含むボロン膜を調製し、種々の照射温度にて重水素イオン(D2+)を照射し、その膜中における重水素の捕捉過程を X 線光電子分光法(XPS)および昇温脱離法(TDS)を用いて検討した。
【実験】試料には原料ガスとしてデカボランガスとメタンガスを用い、P-CVD 装置を用いて炭素を 35 %含有するボロン膜を成膜した。まず、不純物除去のため 1200 K で 10 分間加熱処
理をした後、1.0 keV D2+をイオンフラックス 1.0×1018 D+ m -2 s-1、イオンフルエンスを 7.3×
1021 D+ m-2 とし、照射温度を室温から 823 K まで変化させて照射した。続いて、温度領域を室温から 1200 K までとし、昇温速度を 0.5 K s-1 にて TDS 測定を行った。また、D2+照射前後にXPS 測定を行った。
【結果と考察】室温での D2+照射における D2 TDS スペクトルに対して Gaussian 分布関数を用いてピーク解析をしたところ、520、700 および 950 K に重水素の脱離ピークが存在することが らかとなった。これまでの我々の研究[1]より、室温照射における脱離ピークは低温側から B-D-B 結合、B-D 結合、B-C-D 結合からの重水素の脱離に起因するとした。図に各照射温度で照射した際の重水素滞留量の変化を示す。この図から全重水素
滞留量と、B-D-B 及び B-D 結合として捕捉された重水素滞留量は照射温度の上昇に伴い減少することがわかる。一方、B-C-D 結合は照射温度の上昇との相関性は見られず、673K から 823 K の間では急激に減少した。以上より、重水素は B-D-B、B-D 結合として熱平衡化学的に、B-C-D 結合として非熱平衡化学的に捕捉されることが示唆された。
本発表では XPS 測定の結果も踏まえて、ボロン膜の炭素含有効果に関してより詳細に議論する予定で
図 各照射温度で D2+ 照射ある。
[1] Y.Kikuchi et al., J. Nucl. Mater. In press.
した際の重水素滞留量
Studies on hot atom chemical behavior of energetic ions in solids (XVII) - Dependence of
implantation temperature on chemical behavior of energetic hydrogen isotopes implanted into
carbon-contained boron films –KURATA, R., YOSHIKAWA, A., INAGAKI,Y., SUZUKI,S., OYA,Y., and OKUNO,K.

3A03

固体における高エネルギーイオンのホットアトム化学的過程に関する研究(XIII)－14 MeV 中性子照射したオルトケイ酸リチウム中に生成した照射欠陥消滅挙動－(静岡大理放射研 1、日本原子力研究開発機構 2)○小林真 1、石川寛匡 1、
鈴木祥子 1、稲垣祐治 1、落合謙太郎 2、大矢恭久 1、奥野健二 1【緒言】重水素(D)およびトリチウム(T)を燃料とする D-T 核融合炉内のブランケットはトリチウ
ムを増殖させる役割をもつ。そこで、6Li(n, α)T および 7Li(n, n’α)T の核反応によりトリチウムを増殖するために固体トリチウム増殖材としてリチウム酸化物を用いることが検討されている。従って、トリチウムの効率的な回収技術確立の観点からトリチウム増殖材中に生成したトリチウムの化学的挙動の解明は重要である。これまでに当研究室では、三元系リチウム酸化物に対して熱中性子照射を行い、その際に生成したトリチウムの放出挙動と照射欠陥の消滅挙動には相関性があることを報告してきた[1]。一方、核融合炉環境では 14 MeV のエネルギーを持つ速中性子が増殖材に照射され、その際に生成される照射欠陥がトリチウムの化学的挙動に影響を及ぼすことが考えられる。そこで本研究では、固体トリチウム増殖候補材の中でも、低放射化、高リチウム密度の特性を持つオルトケイ酸リチウム(Li4SiO4)に対し、14 MeV 中性子の照射を行い、試料中に生成した照射欠陥の消滅過程を電子スピン共鳴(ESR)測定法により明らかにした。また、熱中性子照射における結果と比較検討した。
【実験】試料として Li4SiO4 のペブル(0.5 mmφ)を用い、He 減圧下において 1173 K で 3 時間の加熱処理を行った。その後、日本原子力研究開発機構の核融合中性子源施設にて、14 MeV 中性子照射を中性子フルエンス 7.0u1014 n cm-2 で照射し、照射した試料を ESR 測定セルに真空封入した。
等温加熱アニーリング実験として 423K, 473 K, 523 K, 573 K の各温度で最大 8 時間の加熱を行い、加熱後、ESR(日本電子株式会社製 JES-TE200)測定を液体窒素温度で行った。
【結果と考察】14 MeV 中性子照射試料の ESR スペクトルから酸素空孔に電子がひとつ捕捉された状態である E’-center の形成が確認され、その消滅過程の速度論的な解明を目的とし、等温加熱
アニーリング実験を行った。その結果、熱中性子照射実験と同様に、14 MeV 中性子照射により生成した照射欠陥の消滅は速い過程と遅い過程の 2 つの 1 次式過程から成ることが明らかとなった。
図に 573 K における等温加熱アニーリング実験での ESR スペクトルのピーク面積変化、およびそのフィッティング曲線を示す。各温度における照射欠陥消滅速度定数のアレニウスプロットから、14 MeV 中性子照
射試料における速い過程と遅い過程での照射欠陥消滅の活性化エネルギーはそれぞれ、0.13 eV, 0.39 eV となった。
一方、熱中性子照射試料ではそれぞれ、0.12 eV, 0.56 eV と報告されており[1]、これらの結果の比較から、速い過程は両試料間でほぼ同じ値になったが、遅い過程では熱中性子照射試料の方が大きな値となることが分かった。これまでの我々の研究から、速い過程は主に捕捉電子の回復による照射欠陥の消滅、遅い過程は酸素空孔への格子間酸素の回図 573 K における等温加熱
復による E’-center の消滅であるので、本結果の遅い過程
アニーリング実験結果おの活性化エネルギーの差から、両試料間で欠陥の密度が異よびフィッティング曲線なることにより格子間酸素の捕捉状態が異なり、酸素の拡散過程に影響を及ぼしていると考えられた。
[1]M. Oyaidzu, et al., J. Nucl. Mater., 2008, 375,1.

Studies on hot atom chemical behavior of energetic ions in solids（XVIII）- Annihilation behaviorof irradiation defects induced in 14 MeV neutron-irradiated lithium ortho-silicate KOBAYASHI, M., ISHIKAWA, H., SUZUKI, S., INAGAKI, Y., Ochiai, K., OYA, Y., OKUNO, K.

3A04!*'3ĘRÑT(DKAB9G$AJ9Gv`a(Ė¾kÊąß¢ÐlXn¡ZĜĎíþ Êąßå®ÔmßåĐ#) 1957 ^ĘĘRÑT(DKAB9G(Î6ø "1985 ^Ę)ÊTÃĢ'03­C:OK79A(¤Ğ/&& '/¯51­C:K79A1¾¥43LEK02ģ DKAB9GĘRēüÎ
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Long-term variability of plutonium and thorium isotope depositions observed in Tsukuba
HIROSE, K., IGARASHI, Y., AOYAMA, M.

3A05

青森県六ヶ所村表層土壌の 129I 濃度分布
○柿内秀樹 1，五代儀貴 1，大塚良仁 1，一戸孝暁 2，久松俊一 1（1 財団法人環境科学技術研究所，2 環境研究センター）【はじめに】I の放射性同位体である 129I は、β線放出核種であり、その物理学的半減期は 1570万年である。この 129I は、宇宙線と大気中のキセノンとの反応などで極少量ながら自然界でも生成される一方、原子炉でも生成され、使用済燃料を再処理する過程で、環境中に放出される。大気中に放出された 129I の一部は再処理施設周辺の土壌に蓄積されることが知られている。そこで六ケ所村における大型燃料再処理施設本格稼働前の 129I 濃度レベルを把握し、本格稼働後の 129I
環境動態研究に資するため、六ヶ所村の未耕地、および耕作地において採取した土壌試料をAMS（Accelerator Mass Spectrometer）法により 129I を定量し、その深度分布を調べた。
【実験】大型再処理施設ホット試験開始前の平成 13 年から 16 年にかけて、六ヶ所村内の未耕地、牧草地、畑地から土壌試料を採取した。土壌試料中 I を tetra methyl ammonium hydroxide 溶液を用いて抽出し、ICP-MS により 127I を測定した。129I 分析のために土壌を 900oC で焼き出し、揮発した I をアルカリ溶液に捕集後、AgI として沈殿させた。沈殿中の 129I をオーストラリア原子力科学技術機構の AMS により定量した。
129

I concentration (mBq kg-1-dry soil)【結果と考察】Fig. 1 に六ケ所村未耕地土壌の 129I 濃度、129I/127I 同位体比の深度分布を示す。表層付近の

0.0

0

0.5

1.0

1.5

濃度は約 1.5 mBq kg-1-dry soil、129I/127I 同位体比は 10-85程度であり、日本のその他のバックグラウンドレベルと同程度であった 1)。
また 129I インベントリーは約 100

10mBq m-2 を示し、ロシアで採取された土壌より約 1.4
ックグラウンドデータはないが、未耕地土壌と比較す
ると、表層で 129I 濃度が 1/10 程度、129I/127I 同位体比が約 2 桁低い値程度を示し、それぞれ深さと共にゆるかに減少した。畑地土壌は耕起によるかく乱のため、表層土壌が深部の低濃度層へ拡散して

129

Depth (cm)倍高い値であった 2)。畑地土壌では直接比較できるバ

15

20

25

129

I 濃度が全

体に低くなっていると考えられる。六ヶ所村牧草地に

I concentration

129 127

I/

30

I ratio

おける 129I 濃度は表層で最も高く、その濃度は 0.3
mBq kg-1 であり、129I のほとんどが深さ 30cm までの層に存在していた。またその 129I/127I 同位体比は 10-11

35-10から 10-10 を示した。
1) Suzuki et al. (2007)
2) Michel et al.(2005)

-9

10

10
129

-8

10

I/ 127 I isotopic ratio

Fig.1 129I concentrations and 129 I/127 I
isotopic ratios in the undisturbed soil in
Rokkasho, Aomori, Japan.

本記載事項は青森県からの受託事業により得られた成果の一部である。
Distribution of 129I in the surface soil at Rokkasho, Aomori, Japan.
KAKIUCH, H., IYOGI T., OHTSUKA Y., ICHINOHE T., HISAMATSU S

3A07

電気化学的手法による 102 番元素ノーベリウムの酸化(原子力機構先端研 1、理研仁科セ 2、首都大院理工 3、阪大院理 4)○豊嶋厚史 1、笠松良崇 1、塚田和明 1、北辻章浩 1、石井康雄 1、當銘勇人 1、浅井雅人 1、永目諭一郎 1、羽場宏光 2、秋山和彦 3、大江一弘 4、
佐藤渉 4、篠原厚 4

Eluted radioactivity / a.u.

【はじめに】我々は超重元素の酸化還元反応を明らかにするために、シングルアトムレベル
における電気化学的手法の開発を進めている。超重元素の酸化還元電位を取得する事によって、価電子の結合エネルギーや相対論効果の影響を明らかにできると期待される。これまで
酸化還元と同時に陽イオン交換分離を行う電気化学装置を開発し、トレーサーレベルでの Ceの酸化反応を確認した[1]。本研究では、この装置を用いて 102 番元素ノーベリウム(No)を 2
価から 3 価に酸化することに成功したので報告する。
【実験】原子力機構タンデム加速器施設において 248Cm(12C, 5n)反応により半減期 3.1 分の255
No を合成し、He/KCl ガスジェット法により迅速搬送して捕集-溶解装置に 10 分間捕集した。
捕集物を 0.1 M α-ヒドロキシイソ酪酸(α-HIB)水溶液(pH 3.9)に溶解した後、電気化学装置に導入した。作用電極にはポテンショスタットを用いて 0.2 – 1.2 V (Ag/AgCl 参照電極)の電圧を印加した。各電圧において溶出液を 180 μL ずつ 6 つに分取し、別々の Ta 皿に収集した。その後、3 M HCl 水溶液をカラム電極に導入し、カラ
0.5
3.0 M
(a) 0.1 M α-HIB (pH 3.9)
ム電極に吸着したイオンを洗い流した。溶出液を0.4
HCl
280 μL ずつ 2 つに分取し、別の Ta 皿に収集した。
162Yb3+0.3
81Sr2+
これらの溶出液を蒸発乾固した後、PIPS 検出器を0.2
0.1用いてα線測定を行った。また、2 価イオンと 3120価イオンの溶離挙動を確認するために、Ge( C,
3.0 M HCl(b) 0.2 Vxn)反応ならびに Gd(12C, xn)反応によって 81Sr と
0.4
162
0.1 M α-HIB (pH 3.9)
Yb を同時に合成し、同条件下における溶離挙
0.3
動を調べた。
0.2
No2+
0.1【結果と考察】Fig.1(a)に示すように、印加電圧に0かかわらず Yb3+は 0.1 M α-HIB 水溶液で溶離し、
2+(c) 1.2 V
Sr は 3 M HCl 水溶液で溶離した。2 価イオンと 30.2
価イオンが分離されている事がわかる。0.2 V のNo3+
印加電圧(Fig.1(b))では、No は 3 M HCl 水溶液で0.1
溶離されており、Sr2+と同じ挙動であることから
No2+として存在することがわかる。一方、1.2 V
00 200 400 600 800 1000 1200 1400の印加電圧(Fig.1(c))では、No は 0.1 M α-HIB 水溶
Eluted Volume / μL
液で溶離されている。0.2 V での挙動とは全く異 Fig. 1(a) Elution behavior of 81Sr2+ (Δ,▲) and
なり、Yb3+の挙動と類似している事から、No3+と 162Yb3+ (□, ■); open symbols show the behavior
して存在すると考えられる。この結果は No2+から under the applied potential of 0.2 V, while closed
are of 1.2 V. (b) Elution behavior of
No3+へ電気化学的に酸化できた事を示している。 symbols
No2+ (○) under the applied potential of 0.2 V and【参考文献】[1] Toyoshima et al., Radiochim. Acta 96,(c) No3+ (●) under the potential of 1.2 V.
323-326 (2008).
Oxidation of nobelium by an electrochemical approach
TOYOSHIMA, A., KASAMATSU, Y., TSUKADA, K., KITATSUJI, Y., ISHII, Y., TOUME, H., ASAI,
M., NAGAME, Y., HABA, H., AKIYAMA, K., OOE, K., SATO, W., SHINOHARA, A.

3A08

中間エネルギーの単色中性子による Cu、Nb 核反応断面積測定(阪大院理 1、京大原子炉 2、高エネ研 3、阪大 RCNP4、カリフォルニア大 5)○尾本隆志 1、二宮和彦 1、中垣麗子 1、高橋成人 1、関本
嶋

俊 2、八島 浩 2、柴田誠一 2、木下哲一 3、松村宏 3、

達志 4、篠原 厚 1、西泉邦彦 5cross section / mb

【はじめに】
核反応は入射粒子のエネルギーや電荷などによってその応答が異なる。中性子には電荷がなく、陽子と比較した場合、クーロン障壁により大きな差が出る低エネルギー領域と、運動エネルギーが大きく障壁の寄与の少ない高エネルギー領域では様相が異なる。数百 MeV 程度の中間のエネルギーにおける中性子入射による核反応は、核反応のエネルギーに対する全体の傾向を知る上で非常に興味深いものである。しかし、この領域の単色中性子核反応断面積は実験的にほとんど分かっていない。実験的手法としても単一エネルギーの中性子の生成は困難であり、白色中性子によるスペクトルの連続的な減算による単色化は測定値に大きな誤差をもたらす。実際 100 MeV を超えるエネルギー領域において単色中性子による核反応断面積の精度の高いデータが存在していない。本研究では 7Li(p,n)7Be 反応による中間エネルギ
ーの単色中性子による精度の高い核反応断面積の測定を試みた。
【実験】
本実験は大阪大学核物理研究センターリングサイクロトロン棟 N0 コースにて行った。392
MeV の陽子を 7Li ターゲットへ照射し、陽子入射の方向に対して 0 ﾟ及び 30 ﾟ方向で Cu、Nbへの中性子照射を行った[1]。また中性子との比較のために 392 MeV 陽子の直接照射実験も行った。各照射試料を半導体ゲルマニウム検出器を用いてガンマ線測定した。得られたガンマ線スペクトルから、0 ﾟ及び 30 ﾟの両照射条件での Cu、Nb 中の生成核種の生成率を導出し、これらの結果から二宮ら[1]の手法により単色成分の中性子核反応断面積を求めた。
【結果と考察】100
362 MeV neutron(this work)
解析の結果 Cu では A=43～64、Nb では A=71～50
392 MeV proton(this work)
110.8 MeV neutron[2]92 にわたる核種の中性子核反応断面積が得られた。
0.1-750 MeV white neutron[3]literature proton[4]得られた Cu の中性子核反応断面積の一例として
56
10Co の値を文献[2-4]と比較したところ、本実験の5
中性子照射の値が陽子照射と比較して低いことが分かった(Figure 1)。また、Nb についても同様に中性子と陽子による核反応との差について考察を行
1
0
100
200
300
400
500
ったので、その結果についても報告する。
projectile energy / MeV【参考文献】[1] 二宮 他 第 52 回放射化学討論会 1P17(2008)
Figure 1: natCu の 56Co 核反応断面積の[2] J. M. Sisterson et al., Nucl. Instr. Meth. B 240(2005)617
文献値との比較。白色中性子照射の[3] J. M. Sisterson et al., Nucl. Instr. Meth. B 234(2005)419
値[3]は 200 MeV を代表値として示[4] Th. Schiekel et al., Nucl. Instr. Meth. B 114(1996)91
している。
Cross section measurements for monoenergetic neutron-induced nuclear reaction of Cu and Nb in theintermediate energy region.
OMOTO, T., NINOMIYA, K., NAKAGAKI, R., TAKAHASHI, N., SEKIMOTO, S., YASHIMA, H.,
SHIBATA, S., KINOSHITA, N., MATSUMURA, H., SHIMA, T., SHINOHARA, A.,NISHIIZUMI, K.

105 番元素 Db の同

3A09

大理 1、

(

元素 Nb, Ta の溶出挙動

セ 2、原子力機構 3)○

大機器分

一 1、後藤一 2、永目諭一郎 3、塚田和明 3、浅井雅人 3、豊嶋厚史 3、工藤
【

1

)

】
104Rf

の超ア

、1

の実験で 1

実験は迅速かつ研究

ノイド元素は、
の原子

り

し行う

では、

結果として 4

に

イ

アン

しか

成

と

い半減期という

用できない。そのため、化学的挙動を調べる

化学を用いた 5

ッ

元素の溶である Aliquat 336 を用いた

出実験を行い、出においてすることを確認した。そこで本研究では、Aliquat 336 を用いた 5
しく調べ、105Db の化学実験に対する溶

出挙動を

【実験】
トレーサーを々のジ機相に用いて、

ロロエタン溶液を
酸

ロン

の

1:1 で

ッ

レン (PP)器を用いた。 とう–効

時間で元素 Nb, Ta の溶

について検

法による
器の

後、水相と

(Aaqua, Aorg) を測定することで、分を分取し、それらの【結果と考察】
ッ化水素酸

ロ

出の

に

した。

では文献[1]で報告されているようない出を行った。そのる分を示す。文献[1]では、 機相を
に

分

して
の

対

ないが、酸

出を行っているため、を機相からそれれ一定(D = Aorg / Aaqua) を

D > 1000

出力

加による分

を示したが、
酸

におけ

文献[1]

本研究

100

の

は、
明らかに本研究と異なっている。

この

めた。

1000

する事はできの、に吸着することが確認さでは大きく異なる結果となった。 1 に文献[1]と本研究で得られた Ta の酸

的

ッ化水素酸を水相、1.2 M Aliquat 336–1,2-酸およびにおいて Ta トレーサーがポリれたので、テ

化

の

D

に

を

がある。
ロ

ウム

さな

10

の 1 つとして、文献[1]いの理で用いている PP

器の

への吸着

1

が考えられる。固定相を用いた場合、器への吸着によるをとがしいため、分

が実

く

られた

がある。

では、より

しいデータをた文献[1]との

価するこ
より
にし

や、Aliquat 336 を用いた 5

0.1

1

5
[HCl] (M)
1 Aliquat 336/HCl

元素の溶

出の

10

における 179Ta の分

効

について

べる。

[1] W. Paulus, J. V. Kratz, E. Strub, and S. Zauner Radiochim. Acta. 84, 69-77 (1999)
Liquid-liquid extraction behaviors of Nb and Ta for Db chemistry
HASEGAWA, T., GOTO, S., NAGAME, Y., TUKADA, K., ASAI, M., TOYOSHIMA, A., KUDO, H.

3A10

メンデレビウムの塩酸-HTTA 四塩化炭素系における溶媒抽出(阪大院理 1、理研 2、原子力機構 3)○矢作亘 1、大江一弘 1、藤沢弘幸 1、
小森有希子 1、菊永英寿 1、吉村崇 1、佐藤渉 1、高橋成人 1、工藤祐生 2、羽場宏光 2 、豊嶋厚史 3 、浅井雅人 3 、永目諭一郎 3 、榎本秀一 2 、
篠原厚 1

log D

【はじめに】 我々は希土類元素およびアクチノイド元素の抽出率を系統的に比較することで、f ブロック元素の化学的性質を調べている。今回対象とした 101 番元素メンデレビウム(Md)は加速器を用いた重イオン核融合反応によってしか生成できず、過去の実験例が少ない。
本 研 究 で は 水 相 に 0.1M NH4Cl-HCl 溶 液 (pH 3.05, 3.16, 3.36) を 、 有 機 相 に 0.1 M
2-thenoyltrifluoroacetone(HTTA)-四塩化炭素溶液を用いて、Md の溶媒抽出実験を行った。この結果を、希土類元素および Am, Cm, Cf の溶媒抽出実験の結果と比較したので報告する。
【実験】 255Md(T1/2 = 27 min, Eα= 7.327 MeV)は、Be バッキングに Cm, Gd を電着したもの(248Cm 932 μg/cm2, natGd 84.3 μg/cm2)を、理研 K70 AVF サイクロトロンにおいてエネルギー64.3
MeV(middle of target 56.3 MeV)の 11B で照射し、248Cm(11B, 4n)反応で製造した。ガスジェットシステムで搬送した 255Md を OHP シートに捕集し、水相に溶解させ、水相と有機相を体積比1:1 でアイビスチューブに入れ、20 分間振とうした後に、各相を同体積ずつ分取し、乾固した後、α 線を測定することで抽出平衡時の分配比を求めた。比較のために同時に natGd (11B, xn)反応で製造される 162Tm(T1/2 = 21.7 min, Eγ = 900 keV)の分配比も求めた。
希土類トレーサーは理研リングサイクロトロンで金の核破砕反応により製造したマルチト
レーサーから分離精製したものを用いた。それを含む水相と有機相を用い、上記のものと同条件で実験を行った。測定は γ-スペクトロメトリーにより行い、含まれている放射能量を定量した。その後、水相の pH を測定した。
【結果と考察】 pH を横軸、分配比の常用対数を縦軸としてプロットした結果を Fig. 1 に示す。分配比は有機相の放射能を水相の放射能で除したものである。このグラフの傾きは HTTA
が金属イオンに配位するときに放出さ0.8
れる H+の数を示し、255Md の傾きは 1.42
±0.18、162Tm の傾きは 1.74±0.05 とな◆ 255Md
0.6
った。過去の文献[1]では HTTA は希土■ 162Tm
類・アクチノイド元素に対して 3 配位
0.4になっており、本発表の加速器実験の結果はこれとは異なる結果となった。
0.2
今回の実験ではイオン強度の一定化のために、水相に大量の NH4Cl を溶解さ
0
3
3.1
3.2
3.3
3.4
せており、これが結果に影響を与えて-0.2いる可能性が考えられる。発表では希pH
土類元素および Am, Cm, Cf の結果もあFig. 1 加速器実験の結果(Md, Tm)
わせて報告する。
[1] KONDO K., et al, Journal of Chemical Engineering of Japan, 1990, vol.23, No.2
Solvent Extraction of Mendelevium with HTTA in Carbon Tetrachloride from Hydrochloric Acid
YAHAGI, W., OOE, K., FUJISAWA, H., KOMORI, Y., KIKUNAGA, H., YOSHIMURA, T., SATO,
W., TAKAHASHI, N., KUDOU, Y., HABA, H., TOYOSHIMA, A., ASAI, M., NAGAME, Y.,
ENOMOTO, S., SHINOHARA, A.

1,3-ビス（4-ピ

3A11

原子間力顕微鏡による CR-39 エッチピット形状の観察―25 MeV C-12 イオン照射試料について―(金沢大院自然 1 、金沢大理工 2 )○鈴木大介 1、横山明彦 2、【序論】
プラスチックや雲母等の絶縁性固体に荷電粒子が通過すると、そのエネルギーの一部が粒子の飛跡に沿って原子配列にひずみを生じ損傷を残し、トラックを生成する。このような放射線による損傷を直接観察する検出器を固体飛跡検出器と呼ぶ。核反応生成物の測定に
固体飛跡検出器を用いれば半減期の短い核種や、安定核種も検出することが可能である。
また、検出器が小型で電源不要であることも利点として挙げられる。
本研究では、粒子弁別を可能にする固体飛跡検出を目指して、標準データとなる 12 Cイオンについて、エネルギーとエッチピット形状の相関データの取得を試みた。固体飛跡検出器としてエネルギー分解能のよいCR-39 を用いて、12 Cイオンの照射実験を行った。エッチピットの観察には、光学顕微鏡では困難なエッチピットの深さ情報が得られる原子間力顕微鏡 (AFM：Atomic Force Microscope)を用い、照射後の試料をエッチングして生成したエッチピットの深さと開口部の面積について、入射したビームエネルギーとの相関関係について検討した。
【実験】
若狭湾エネルギー研究センターに設置されている多目的シンクロトロン・タンデム加速器
システム(W-MAST：The Wakasa wan Energy Research Center Multi-purpose Accelerator with
Synchrotron and Tandem)において次のような照射を行った。25 MeVの 12Cを厚さ 1.5µmのアル ミ ニ ウ ム タ ー ゲ ッ ト に 衝 突 さ せ 、 弾 性 散 乱 に よ り CR-39 中 に 散 乱 角 20°(23.7
MeV),40°(20.2 MeV),60°(15.7 MeV), 90°(9.6 MeV)において計 4 種類のエネルギーの 12 Cイオンによるトラックを生成させた。照射後の試料を 6 M NaOH水溶液で 70 ℃、15 分間エッチ
ングしAFM観察用試料とした。
AFM 観測によって得られたエッチピットの深さ、開口面積の平均値、標準偏差とエ250
エッチピット深さ（nm)【結果・考察】

ネルギーの相関をそれぞれ、図 1、図 2 に

200
150
100
50
0
10

示す。エネルギーが高くなっていくにつれ

2

小さくなっていく様子が見られる。これはビームのエネルギーが高いほど入射粒子の阻止能が小さくなることと一致する。しかし、同じ入射エネルギーによるエッチピッ
トでも形状のばらつきがかなりあるため、エッチング条件などについてもさらに検討していく必要がある。

14

16
18
エネルギー（MeV)

20

22

24

図 1 エネルギーとエッチピットの深さの相関
エッチピット開口面積（μm )てエッチピットの深さは浅く、開口面積は

12

0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
10

12

14

16
18
エネルギー（MeV)

20

22

24

図 2 エネルギーとエッチピットの開口面積の相関

Observation of etch pit shape in CR-39 with atomic force microscope for the samples irradiatedwith 25 MeV C-12 ionsSUZUKI, D., YOKOYAMA, A.

3B01wãátĝ¹đ%0²vĤĒg
ĳ9JëÈÁûėâ¼¡\Â YĦÀkďāyĭ^øČ äįáy×¹đ!' ×&ī&²¥ ÉÛ&{ª%<S6RWBrÒrv
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ÊĎ4Ğ+0"¤Ċ! 0 ß§%
'²ùäàĉú 1300 }đú1
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0+&čô©Ò4áčôÔi"&ÏĚ4ą
Ĳ įSI6E<'X ù½9JT;X610 -( 15MeV cZ& 3 î%@7<VG
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÷Æ"ü
1) ğę»Ôķ CR-39 'Ôõ ÝĳùĤÞÔ%'Ġ$ +Ù»Ĩ&ĕ´¤Ċ! 0TLD 'SI6E<&- % X ù&ùĤĳ ~%\¥&ÔĮ"$0ĥó4²vÊo" á 0¸Ò\¥Ô%¿u! 0"p2) jÍ»Ôķ@7<VGVW¹đ!'ğęç¢&Ëåě&ùĤĂĳäàĉúě&²v&Ēg'!$*10MV c[&SI6E<¹đ!'Ëå4Īğęç¢!  ,m&ùĤ'KE<=R8WHUNT! cZ&".²v
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,öb0
Evaluation of neutron activation in medical accelerator facilities
MASUMOTO, K., TOYODA, A., NAKAMURA, H., SUZUKI, T., HAGIWARA, M

3B02

ビスのγ線分析を用いたサイクロトロン室内中性子束推定(名大医保 1、名大医院 2、長寿研 3、高エネ研 4、名古屋リハビリセンター5)○緒方良至 1、石榑信人 1、望月真吾 2、伊藤健吾 3、籏野健太郎 3、阿部潤一郎 3、桝本和義 4、中村一 4、松下宏 4、伊藤由麿 5【緒言】 PET 検査で用いられる陽電子放出核種は短半減期であり、主に病院内に設置された小型サイクロトロンで製造されている。サイクロトロンの運転に伴い、相当量の中性子が発生し、サイクロト
ロン本体や周辺機器、床・壁などを放射化する可能性がある。我々は、室内コンセントのビスの放射能を測定することにより、中性子束が推定できるか否かを実験的に検証した。
【方法】 中性子束の測定は２箇所のサイクロトロンで行った。両サイクロトロンとも加速電圧は、陽子に対して 18 MV、重陽子に対して 10 MV であったが、一方は陰イオン加速型であり、他方は陽イオン加速型であった。陰イオン型サイクロトロンでの実験を実験#１、陽イオン型での実験を実験#２とする。サイクロトロン室内の壁コンセントから実験#１では１対のビスを、実験#２では４対のビスを採取した。その放射能を高純度 Ge 検出器で測定し、成分を蛍光 X 線分析装置で分析した。これらの測定結果から室内の中性子束を推定した。同時に、金箔放射化法で室内の中性子束を測定し、ビスの放射能から推定した値と比較した。
【結果と考察】 ビスは、ニッケルメッキの真鍮製であり、メッキを剥いで蛍光 X 線分析した結果、Cu が63%、Zn が 34%であった。ビスのγ線分析で、69mZn, 65Zn, 64Cu, 58Co および 60Co を検出した。このう
ち主要な生成核種は 64Cu と 65Zn であり、その放射能は、実験#１で、それぞれ 216 Bq および 23.7
Bq、実験#２で 2030～4270 Bq および 28.2～51.9 Bq であった。半減期が 12.7 h の 64Cu と直近の運転履歴、半減期が 244.1 d の 65Zn と数年分の運転履歴からそれぞれ中性子束を解析した。ビスの放射能から推定した中性子束は、実験#１で 4.6～6.3´105 cm-2s-1、実験#２で 8～18´105 cm-2s-1 であった。一方、金箔放射化法で計算した中性子束は、実験#１で約 9´105 cm-2s-1、実験#２で 5～10´105
cm-2s-1 であり、ビスの放射能から推定した中性子束は、金箔放射化法から計算した中性子束とほぼ一致した。
一般的なコンセントのビスは真鍮製で、ビス１対の重さは約 1.2 g である。このビス中の 64Cu と 65Znのγ線分析から推定される中性子束の検出下限を計算した。サイクロトロンを月～金、１日あたり 90 分間使用した場合、この検出下限は、64Cu で 3´102 cm-2s-1, 65Zn で 5´101 cm-2s-1 となった。
熱中性子（0.025 eV）として、ICRP Pub 74 の変換係数を用い、実効線量に換算すると上記の中性子束はそれぞれ 8 mSv/h、1.2 mSv/h に相当する。管理区域内の人が常時立ち入る場所における実効線量限度（1 mSv/週）を単純に１週間の時間（168 時間）で除した値は 6 mSv/h である。ビス中に生成される 64Cu と 65Zn から推定される中性子束の検出下限は、この値とほぼ同じレベルであることが分かった。また、通常、週あたり 7~8 時間運転されることを考慮に入れると、本測定方法によって、実効線量限度の約 15 分の１まで測定できることが分かった。
【結論】 サイクロトロン室内ビスの放射能測定による中性子束推定は有効であることが示された。

Neutron Flux Estimation in a Cyclotron Room by Gamma-ray Analysis of Bolts
OGATA, Y., OSHIGURE, N., MOCHIZUKI, S., ITO, K., HATANO, K., ABE, J., MASUMOTO, K.,
NAKAMURA, H., MATSUSHITA, H., ITO, Y.

PET

3B03
1

(

2

3

4

HBS

6

7

1

1

3

4

5

RI
5

2

1

6

)

HBS

7

PET
6/10 MV
2
77.5
1 cm

95 cm

40 cm
HPGe

FDG
(1.04 0.05) 107 cm-2 s-1
1 104 (
En = 9 MeV) ~ 1 107 (En = 1.5 MeV) cm-2 s-1

5.0 101 ~ 9.9
6/10 MV

101 cm-2 s-1

(1.01
3

3

-2

0.18) 10 ~ (1.32 0.10) 10 cm s

-1

Figure 1

Determination of neutron fluxes at the self-shielded PET cyclotron and the electron liniac apparatus ofTokushima University Hospital using activation foil method
SAKAMA, M., SAZE, T., TANII, T., MAEZAWA, H., MAEDA, K., SATO, K., HONDA, E.,NISHITANI, H., MASUMOTO, K.

3B04

J-PARC 中性子源(JSNS)から発生するオフガスの処理(原子力機構 J-PARC センター)○春日井好己、甲斐哲也、大都起一、
二川正敏、池田裕二郎【緒言】J-PARC 物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源(JSNS)の標的物質である水銀中には、核破砕反応によって様々な放射性核種が生成される。中でも放射性ガスは、水銀循環系の水銀タンク（サージタンク）の気相部にオフガスとして蓄積される。本施設には、これらオフガスを処理し法令限度以下の濃度で外部へ排出することを可能とするために「気体廃棄物処理システム」を設けている。ここでは、本システム設計の基準となった放射性ガス発生量の評価、オフガス処理の概要、及び中性子源の試運転後に行ったオフガスの放射能測定の結果について報告する。
【 放 射 性 ガ ス 発 生 量 評 価 】 水 銀 中 に 発 生 す る 放 射 能 の 評 価 に つ い て は 、 PHITS 及 び
DCHAIN-SP を使った高エネルギー粒子誘導放射能計算コードシステムを用いた。水銀中で発生する放射能の中でオフガスとなる物質は、トリチウム(HT 及び HTO)、希ガス(Ar, Kr 及び
Xe)及び蒸気水銀である。表 1 に、陽子エネルギー3GeV、出力 1 MW の定格で 2500 時間運転した後にオフガス中に含まれる主な放射能の計算値、及びそれらを元に算出した 3 ヶ月平均の排気中濃度と濃度限度の比較を示す。トリチウム及び 127Xe については、外部へそのまま放出した場合、法令で定められた濃度限度を超過することから、気体廃棄物処理システムを使った処理が必要となる。
【オフガス処理の概要】オフガス処理の概要を図 1 に示す。本システムは、(1)水銀吸着フィ
ルターによる蒸気水銀の除去、(2)トリチウム除去系によるトリチウムの除去、及び(3)ガスホ
ルダーでのガス保持（約 1 年間）による放射性希ガスの放射能減衰の機能を持つ。これらの機能により、トリチウムを 1/1000、127Xe を 1/1000 に低減し、法令の制限値以下の濃度での放出を可能にする設計となっている。
【測定結果】本年 5～6 月にかけて低出力での JSNS の最初の試運転を行った。
（試運転時の積17）そ
算陽子数は 1.2×10 個であり、これは 1 MW 運転の約 1 分間の積算陽子数に相当する。
の後、オフガスをガスホルダーに移し、サンプリングによる放射能測定を行った。発表では、測定よって確認した 127Xe の定量結果について報告する。
表1

オフガス中の主な放射能（評価値）と排気中濃度限度との比較

核種

T
37
Ar
39
Ar
42
Ar
.81
Kr
85
Kr
127
Xe
194
Hg
203
Hg
a)
b)
c)
d)

半減期

12.3 y35 d
269 y32.9 y2×105 y10.8 y36.4 d520 y46.6 d生成量(計算値)[Bq] a)5×1013
1.1×1011
4×108
1.1×109
6×106
1.2×1010
1.2×1013
9×103 b)1.1×108 b)

排気中濃度(3 ヶ月平均)[Bq/cm3]①b)0.14
3×10-4
1.1×10-6
4×10-6
1.8×10-8
4×10-5
3×10-2
2.6×10-11
3×10-7排気中濃度限度[Bq/cm3]②
5×10-3 c)
7×102
0.2
0.2
0.1
0.1
3×10-3
3×10-6
2×10-5排気筒

気体廃棄物処理システム

ヘリウム

ガスホルダー
2.3 m3×4

水銀循環系

水銀吸着
フィルター

水銀

ターゲット容器

熱交換器
モレキュラー
酸化触媒
シーブ

ドレンタンク

1MW、2500 時間連続運転、48 時間冷却後での計算値
3３ヶ月分の総排気量 3.5×1014 cm から算出
化学形が HTO の場合気相部での飽和蒸気濃度分を考慮

Process of off-gas generated from the neutron source (JSNS) in J-PARC
KASUGAI, Y., KAI, T., OHTSU, K., FUTAKAWA, M., IKEDA, Y.

トリチウム除去系

図1

オフガス処理の概要

Cu-64

3B05

COE
Liang, Ji Xin

64Cu

EC = 42%)(β = 19%, β = 39%,

12.7
PET
64

Ni(p,n)64Cu

64
64

64

Cu

Cu
64

Ni
64

Cu

Cu

Co

Cu
64

Cu
Cu

64
64

64

57

Cu

Ni, 57Co, 64Cu

GL
99.6% 150 mg

64

2M HCl

8 mL
Cu
Cu
ICP-MS
64(TETA-NuB2)
Cu

Cu

nat

NiCl2

280 mg64

64

Cu
408 MBq

64

Cu
64

Cu

)
0.1 M HCl

654.8 GBq/µmol
64

Co
64
Cu

ICP-MS(ng

86

2M HCl
64
NiO
64
Cu

1 mL
11 MeV
5µA
64
64
Cu
NiCl2 0.1M HCl
0.1M HCl
9 mL 64Ni
64
Cu

Ge
Figure 1
64
NiO
88%

0.1M HCl

2 M HCl

Cu

Cu
64
64

Cu

Cu

Figure 1.

A Novel Production Method of Cu-64 for Medical Applications
WATANABE, Sh., LIANG, J. X., IIDA, Y., HANAOKA, H., WATANABE, Sa., ENDO, K., ISHIOKA,
N. S.

3B06

ステンレススチール表面からの HT、CH3T および HTO の放出に及ぼす衝撃と酸素の影響(東大 RI センター) ○桧垣 正吾、巻出 義紘

Emission (Bq)【緒言】ステンレススチール（SS）同士の衝突・衝撃等によりメタンが発生することを、トリチウム（T）をトレーサーとして用いて明らかにしてきた。しかし、同時に発生する超微量の水は、これまでのラジオガスクロマトグラフィーでは測定できなかったので、今回新たにHTO 捕集カラムを導入し、HTO を定量することにより、その発生を確認した。
【実験】実験には、SS316 製球（直径 3mm）を約 1800 個入れた全 SS316 製 50ml 容器を用いた。容器に 11.0MBq の T2 ガスを導入し、容器全体を 120℃に 46 時間加熱して、T を SS 中に浸透させた。加熱後の容器内に残った気体を測定したところ、約 9.0MBq の T が浸透した。
この容器を高真空に排気した後、15kPa の気体（ヘリウムに酸素をそれぞれ 0%、10%、30%
添加したもの）を導入した。容器全体を 30 分間加熱（70℃、120℃、200℃あるいは室温のまま）の後、その状態で 15 分間容器を振ることで SS に衝撃を与え、発生した気体を捕集し、測定した。また、比較のため、ヘリウムのみを導入して容器を振らずに加熱のみの場合も測定した。毎回、測定後の容器は高真空に排気し、同一組成の新たな気体を導入して、温度以外は同じ条件で実験を繰り返した。
【測定】容器内に発生する CH3T および HT は、液体窒素温度のモレキュラーシーブ 13X カラムにより低温捕集し、ガスフロー型比例計数管を用いたラジオガスクロマトグラフにより分離定量した。同時に発生する HTO は、Sicapent（P2O5 が主成分の顆粒状乾燥剤）を充填したガラスカラム（外径 1/4 インチ、長さ 8 センチ）を低温捕集カラムの上流に連結してあら
かじめ捕集し、少量の水で溶解して液体シンチレーションカウンタにより定量した。なお、
比放射能既知の気体状 HTO を捕集することにより、本実験条件下におけるこのガラスカラムの捕集効率は、ほぼ 100%であることを確認している。
【結果】Fig.1 に、各実験条件下において発生した HT（黒小）、CH3T（白抜き）および HTO（黒大）の量を示す。これまで、CH3T
7
10は酸素が共存せずに容器を振った場
He + 0% O2 He + 0% O2 He + 10% O2 He + 30% O2
6
10 Shake 15min Shake 0min Shake 15min Shake 15min
合のみに発生することを報告してき
(1)
(2)
(3)
(4)
5
10
た。また、HT は酸素が存在しなけれ4ば容器を振らなくても発生すること103も報告してきたが、HTO は酸素の有102無にかかわらず、また衝撃の有無に10かかわらず発生した。ヘリウム雰囲
1
10
気で振った場合(1)の HTO の発生量
010は、容器を加熱する温度が高いほど-110増加した。ヘリウム雰囲気で振らない場合(2)、また、酸素共存雰囲気下
RoomTemp.
70℃
120℃
200℃
で振った場合(3), (4) での発生量は、
Figure 1. Emitted amount of HT (smaller symbols), CH3T
120℃までは温度が高くなるほど減 (reversal symbols) and HTO (biggest symbols) from the
shaken SS316 canister with SS balls inside.
少したが、200℃では増加した。
Emission of CH3T, HT and HTO from Stainless Steel Surface - Effect of Metal Friction and Oxygen HIGAKI, S., MAKIDE, Y.

3B07

レーザーアブレーションによる炭化鉄薄膜の生成(東理大理 1、理研 2)○吉田寛美 1、高野勝弘 1、小林義男 2、山田康洋 1【緒言】反応ガス雰囲気中でレーザー蒸着を行うと、高エネルギーを持った蒸発原子と雰囲気ガスの反応によって様々な組成を持った化合物薄膜を作ることができ、その組成
はガス圧力・レーザーフルエンス・生成基板の材質・温度などの条件によって変化する。
これまでアセチレン雰囲気下で鉄のレーザー蒸着を行うと炭化鉄薄膜が生成することを報告してきた。ここでは、アセチレン圧力や基板温度などの生成条件を変化させて得られる様々な組成を持つ炭化鉄薄膜のメスバウアー分光法による測定結果を報告する。
【実験】アセチレンガスを設定圧力（2.7 ～130 Pa）に保った容器内で、YAG レーザー
光 (532 nm, 85 mJ/pulse, 10 Hz)を金属鉄片に照射し、アルミニウム基板上に炭化鉄薄膜を蒸着した。メスバウアースペクトルの測定は 57Co /Rh 線源を用いて透過法により 300 Kと 15 K で測定した。また、薄膜の表面形状を走査型電子顕微鏡で観察した。

Relative intensity(%)

【結果と考察】様々な圧力（5.3 ～130 Pa）のアセチレンガス雰囲気下で 300 K の Al 基
板上に生成した薄膜のメスバウアースペクトルを Fig.1 に示す。アセチレン圧力 8.0 ～130 Pa で生成した薄膜では、同一の常磁性のダブレット（室温：I.S. = 0.33 ±0.02 mm/s,
Q.S. = 0.94 ± 0.03 mm/s）が生成した。アセチレン圧力 130 Pa で生成した試料を 15 K で測定しても常磁性のダブレット(15K：I.S = 0.44 mm/s,
100.0
Q.S = 0.95 mm/s)が観測された。このように大きな I.S.と130 Pa99.9
Q.S.を持つ炭化鉄は報告されていないが、低温測定でも磁気分裂を示さないことから、酸化鉄ではないことを確99.8認した。このダブレットの他にα-Fe によるセクステッ
100.0
ト、さらに 13 Pa 以下ではγ-Fe によるシングレットがみ
13 Paられ、それぞれ成分の存在比が圧力によって異なった。
99.5
このことからアセチレン圧力によって組成に変化が見
99.0
られることがわかった。一方、基板温度が 573 K で生成100した場合には、アセチレン圧力が高いと常磁性のダブレ
8.0 Pa99
ットの成分(室温：I.S. = 0.15 mm/s, Q.S = 1.3 mm/s)が多く成長し、アセチレン圧力が低下するにつれて I.S.・Q.S.
98に変化が見られ、8.0 Pa でオーステナイト(室温：I.S. = －100
0.05 mm/s, Q.S = 0.67 mm/s)となった。さらにアセチレン
5.3 Pa98
圧力が低い 2.7 Pa になると Fe3C が多く生成した。また、基板上に平滑な面が多く観測され、基板温度が 300 K の96場合とは異なる表面形状となった。これは、基板を高温-10 -5 0
5 10に加熱することで、基板上での拡散が十分に起り、結晶
Velocity(mm/s)
成長を促すことができたためだと考えられる。これらのことからアセチレン圧力と基板温度を制御するこ と Fig.1 様々な圧力の アセチレン雰囲気
下で、アルミニウム基板(300 K)
上に生成した炭化鉄薄膜のメスで炭化鉄薄膜の組成を制御できることがわかった。
Iron carbide films produced by pulsed laser deposition
YOSHIDA, H., KOUNO, K., KOBAYASHI, Y., YAMADA, Y.

バウアースペクトル
図中の数字はアセチレン圧力

酸素雰囲気化でレーザー蒸着した酸化鉄薄膜の生成機構

3B08(東理大理 1、理研 2)○高野勝弘 1、吉田寛美 1、小林義男 2、山田康洋 1

Relative intensity (%)

【序】レーザー蒸着法は様々な組成の薄膜を作る簡便な手法である。我々はこれまでに、ヘマタイトやマグネタイト等の酸化鉄を蒸発源として Al
基板上にレーザー蒸着をすると、酸素脱離のために組成変化がみられることを報告してきた。
本研究では、酸化鉄薄膜の組成制御をする目的で、酸素雰囲気下での純鉄のレーザー蒸着によって酸化鉄薄膜を生成した。また、薄膜内のドロップレットの数を制御することにより、酸化鉄薄膜の生成機構に関する検討を行った。
【実験】自作の圧力制御装置により容器内が任意の酸素圧力（1 Pa ～670 Pa）になるように調整し、YAG レーザー(New Wave, TEMPEST 10, 532 nm, 84 mJ/pulse, 10 Hz)を用いて Fe ブ
ロックをレーザー蒸発した。レーザー照射位置を常に変えて平滑面を蒸発すると Fe 単原子が生じるのに対し、同一の試料面をレーザー照射し続けるとドロップレット（直径 5 - 20 µm の微粒子）が同時に生成する。ここでは、集光レンズをステッピングモーターにより移動させて蒸気中のドロップレット数を制御した。レーザー蒸発した試料蒸気をレーザー照射試料から鉛直方向に４ mm 離れた位置に保持した Al 基板上に蒸着した。得られた薄膜試料をメスバ
ウアー分光法（57CO/Rh 線源）で測定し、走査型電子顕微鏡 SEM を用いて表面観察した。
【結果および考察】酸素圧力 7 Pa の雰囲気下で、純鉄をレーザー蒸発させて得られた酸化鉄
薄膜のメスバウアースペクトル（室温）を Fig.１に示す。ドロップレットが生成しない条件
で純鉄をレーザー蒸着した場合には、Fe3O4 のセクステットの他に２価鉄と３価鉄の無定形微粒子によるダブレットの成分が見られる(Fig. 1a)。ただし、Fe3O4 の B サイトの格子欠陥のために２組のセクステットの強度比は純粋な Fe3O4 とは異なっている。レーザー蒸発された鉄原子は酸素との気相反応により酸化鉄微粒子となる。さらにこの酸化鉄微粒子は基板表面での結晶成長により、Fe3O4 の酸化鉄薄膜となったと考えら
100.0
れる。一方、同じ酸素圧力下でもドロップレットが多く生成する条件で蒸着を行った場合、Fe2O3 のセクステッ
99.5
トと２価鉄微粒子のダブレットの、他にα-Fe のセクス
テットが生成した(Fig. 1b)。ドロップレットを多数含む
99.0(a)
Fe 蒸気の気相反応ではドロップレットの表面のみが酸100化されるため、未反応の純鉄が残った酸化鉄微粒子が生成する。この酸化鉄微粒子が基板表面上で結晶成長して99も均一な組成を持った酸化鉄薄膜は生成せず、60%のα98-Fe を含んだ薄膜が生成したと考えられる。様々な酸素(b)
圧力下で同様の薄膜試料生成を行ったが、ドロップレッ
- 10
-5
0
5
10
トを含む蒸気から生成した薄膜には常に未反応のα-Fe
Velocity (mm/s)
が 60%含まれた。
Fig.1 MÖssbauer spectra of the films produced
SEM による表面形状の観察からも、ドロップレットを
by laser deposition of Fe in O2 atmosphere.
含まない蒸気で生成した薄膜表面は平滑であったが、ド The films were produced by depositions of
ロップレットを多く含む蒸気から生成した薄膜表面は vapor with (a) few droplets and (b) a large
number of droplets.
粗く、気相生成した微粒子の形状が薄膜の表面形状に反映されていることがわかった。
Mechanism of formation of Iron oxide thin films produced by laser deposition in oxygen atmosphere
KOUNO, K., YOSHIDA, H., KOBAYASHI, Y., YAMADA, Y.

3B09

鉄‐ランタノイド複核錯体の合成とメスバウアー分光学的研究(首都大院理工) ○佐原裕士、秋山和彦、片田元己

１．緒言
当 研 究室 で は こ れま で に 鉄-ラ ン タ ノ イド 複 核 錯 体に つ い て メス バ ウ ア ー分 光 法 を用いて研究してきた。本研究では、ランタノイド(Ln)とフェロセンジカルボン酸(H 2 L)
や 1,10-フェナントロリン(phen)などの有機配位子を含む複核錯体の合成を行い、その57

Feメスバウアースペクトルの温度変化を測定した。

２．実験
ランタノイド塩化物水溶液とNa 2 L水溶液を混合しLn 2 L 3 錯体を合成した。次にランタ
ノ イ ド 塩 化 物 水 溶 液 に キ レ ー ト 配 位 子 と し て phen を 加 え 、 Na 2 L 水 溶 液 と 混 合 し て[Ln(phen) 2 ] 2 L 3 錯体を合成した。それぞれの錯体はIR測定、C、H、N元素分析によって生成の確認を行い、液体窒素温度から室温までの温度範囲でメスバウアースペクトルの測定を行った。
３．結果および考察
メスバウアースペクトル測定の結果、Eu 2 L 3 と[Eu(phen) 2 ] 2 L 3 の異性体シフト(I.S.)、
四極分裂(Q.S.)については大きな差は見られず、H 2 Lのパラメーターとほぼ同じであった。次にFe錯体の結合状態を調べるため、各測定温度における面積強度をプロットし、
最 小 自 乗 法 を 用 い て 直 線 の 傾 き (dlnA/dT) を 求 め た (Figure 1) 。

ま た Eu 2 L 3 、[Eu(phen) 2 ] 2 L 3 、H 2 LのI.S、Q.S、dlnA/dTをそれぞれTable 1 に示す。Eu 2 L 3 と[Eu(phen) 2 ] 2 L 3のdlnA/dTは、一方に嵩高いフェナントロリンが配位しているにも関わらずほとんど差が見られなかった。このことはフェナントロリンが配位することによるフェロセン内の鉄原子格子振動への影響は小さいことを示唆している。また、合成した二つの錯体とH 2 L のdlnA/dTを比較したところ、合成した二つの錯体の方がH 2 Lより大きな値を示していることから、Lnに配位することにより、フェロセンジカルボン酸基の分子運動が抑制されていることが分かる。他のランタノイドとH 2 Lの複核錯体の面積強度の温度変化についても測定中で、発表では合わせて報告する。
Table 1. 錯体及びH2Lのメスバウアーパラメーター

0-0.2

compounddlnA/dT I.S.*
Q.S.*
-3
-1
(10 ) (mms ) (mms-1)

Eu2L3

-4.40

0.52
0.44

2.27
2.23

[Eu(phen)2]2L3

-4.60

0.52
0.43

2.27
2.25

H2L

-6.30

0.53
0.43

2.22
2.21

-0.4

lnA -0.6
-0.8

Eu2L3

[Eu(phen)2]2L3

-1
-1.2
0

50

100

150

200

250

300

温度（K）

350

*上段及び下段の値は液体窒素温度及び室温時

Figure 1. 面積強度の温度依存性

S ynthesis and Mössbauer studies of iron-lanthanoid polynuclear complexes
SAHARA, Y., AKIYAMA, K., KATADA, M.

3B10

新規導電ガラスのメスバウアースペクトル(近大院産業技術 1、近大産業理工 2) ○西田 哲明 1,2、安光 寛記 1【緒言】酸化バナジウムを主成分とするバナジン酸塩ガラスを適度に再加熱すると電気抵抗
が 106〜107 Ωcm オーダーから数Ωcm まで低下する。酸化バリウム、酸化鉄(III)、酸化バナ
ジウムから成る一連のバナジン酸塩ガラスは、NTA ガラス TM の名称で商標登録され、イオナ
イザー（半導体工場などで使用されている空気清浄器）用の放電針として実用化されている。
これら NTA ガラス TM の実用化研究において 57Fe メスバウアー分光法は極めて有効な手段となり、再加熱に伴うガラス骨格の構造緩和を原子レベルで解明することが可能となる。
【実験】
炭酸バリウム、酸化鉄(III)、酸化バナジウムの必要量を精秤し混合した後、これを白金るつぼに入れ、電気炉を用いて 1000 ℃で 90～120 分間加熱した。溶融物を厚さ 10 mm のステンレ
ス板の上に流し出し、急冷することにより均質なガラス試料を得た。示差熱分析（DTA）を基にして決定した温度でガラス試料を適度に再加熱した後室温から 100 ℃の範囲で直流四端子法により電気抵抗率（ρ）の測定を測定した。ρの値と各試料のサイズを基にして電気伝導度（σ）の値を求めた。メスバウアースペクトルの測定は、室温で 370 MBq の 57Co(Pd)線源を用いて定加速度法により実施した。
【結果と考察】NTA ガラス TM の商標登録を持つ導電性 20BaO・
10Fe2O3・70V2O5 ガラスの熱処理前後のメスバウ
アースペクトルを Fig. 1 に示す。鉄（III）は最外殻軌道に 3d5 の電子配置を持つ。よって、電場
勾配 eq = eqlat＋eqval において eqval = 0 となるので、eq = eqlat となる。従って、四極分裂（Δ）
は、隣接する FeO4 四面体や FeO6 八面体の歪みを反映することになる。
Fig. 1 では結晶化温度（Tc）付近で熱処理した
NTA ガラス TM のΔの値が 0.69 mm s-1 から 0.61mm s-1 まで連続的に減少している。すなわち、熱処理によりガラス骨格が構造緩和し、FeO4 四面体や VO4 四面体の歪みが小さくなることが分かる。Fig. 1 に示したガラス試料のσは 2.8×10-6 S
Fig. 1. 370 oC で 0~90min 熱処理した NTA
cm-1 から 1.0×10-3 S cm-1 まで増加しており、4 価
ガラス TM のメスバウアースペクトルまたは 3 価のバナジウム原子から 5 価のバナジ
ウム原子への電子ホッピングの確率が高くなっていると考えられる。室温から 100 ℃の範囲で求めたσのアレニウスプロットから活性化エネルギー（Ea）を求めると、Ea は熱処理と共に小さくなることから、バンドギャップが小さくなりキャリヤー数が増すと結論される。
再加熱によるガラス骨格の構造緩和とσの大幅な上昇（ρの大幅な減少）は、リチウムイ
オン電池の正極活物質用に開発した導電性 LiFeVPO7 ガラスにおいても確認された。すなわ
ち、再加熱後の LiFeVPO7 ガラスを用いたリチウムイオン電池では、電池の充放電容量を50mAh/g から 150 mAh/g まで増大させることに成功している。
Mössbauer spectra of new electrically conductive glass
NISHIDA, T., YASUMITSU, H.

3B11

57

Fe と119Sn の転換電子メスバウアー分光法による鉄イオン注入による酸化スズ膜の化学状態分析(東大院工、ローゼンドルフ研）○野村貴美、ロイター・ヘルフリード、
リコフ・アレキサンドル

1. はじめに――希薄磁性半導体(DMS)の強磁性の発現
1 x 1 0 F e io n s /c m
はその基礎的理解とスピントロニクス材料としての応用
a s p re p a re d a t 3 0 0 C
1 .1 2
から注目を浴びている。不純物磁性イオンがクラスターを形成する場合があり、なぜ希薄になると磁気モーメン
トが大きくなるか十分に解明されていない。磁性イオン
1 .0 8の相互作用によるものとされていたが、我々は鉄ドープ
酸化スズの場合に異なった磁性の起源があることを示し、
1 .0 4
トラップされてスピンの磁気モーメントが整列した欠陥が関与していると考えている。ここでは透明な酸化スズ
1 .0 0半導体膜に鉄イオンを注入することによって作製した膜について磁性発現と皮膜バルクと注入鉄イオン状態につ
-1 0
-5
0
5
10
いて解析した。
V e lo c ity ( m m /s )2. 実験方法――室温および 300oC の酸化スズ薄膜に
1x1017 Fe ions/cm2 および 5x1016 と 1x1017 Fe ions/cm2 イ
5 x 1 0 F e io n s /c m
オン注入をおこなった。TRIM の計算では 100keV の加速
a s p r e p a re d a t 3 0 0 C
1 .1 2エネルギーでは 40nm の深さに 10%の極大鉄濃度を持つことになる。1x1017 Fe ions/cm2 の場合は 半分の注入量を57
Fe で、残りを 56Fe でおこなった。またアニュール効果
1 .0 8について検討した。これらの試料の 57Fe および 119Sn 転換
電子メスバウアー分光法(CEMS)スペクトルを測定した。
1 .0 4
3. 結果――メスバウアー測定の結果、室温で鉄イオンを注入すると鉄の状態は Fe(II) と Fe(III) の常磁性ピークが主成分であった。また、膜のスズの状態は Sn(IV)の他に
1 .0 0
一部還元された Sn(II)が生成していた。 室温でイオン注入
-1 0
-5
0
5
10
したものおよびそれをホストアニュールしたものは特にV e lo c ity (m m /s )はっきりした Kerr 効果を示さなかった。しかし、基盤温度を 300 度にして 1x1017 Fe ions/cm2 を打ち込んだ試料では 図 1 イオン注入した酸化スズ膜のKerr 効果が認められた。これは、ホストアニュールすると 57Fe CEMS スペクトルカ ー 効 果 は 認 め ら れ な く な っ た 。 5x1016 と 1x1017 Fe
ions/cm2 の 57Fe のメスバウアースペクトルを示す。いずれも主成分は常磁性 Fe(III)であったが、低いドーズ量のほうにわずかに磁気緩和成分がはっきり認められた。これらは アニュールにより酸素が吸収し、酸素欠陥が減少するので、酸素欠陥による強磁性の発現は間違いないと考えられる。ただ、磁気分裂緩和成分はパラメータからヘマタイト類似成分で弱磁性であると考えられる。
17

2

Relative Intensity

o

16

2

Relative Intensityo

表 1 Fe 注入した酸化スズの 57Fe CEMS パラメータ(左 :1x1017 Fe ions/cm2,右:5x1016 ions/cm2)

57

Area Int

IS(mm/s)

QS(mm/s)

L(mm/s)24.3 %
75.6 %

1.15(2)0.26(1)1.48(4)0.35(1)0.73(4)0.62(1)

Area Int
34.5 %
49.3 %
16.2 %Fe and119Sn CEMS of SnO2 films implanted with 57Fe

IS(mm/s)
1.01(1)0.27(1)0.47(4)

Kiyoshi Nomura, Helfriet Reuther, and Alexandre Rykov

QS(mm/s)
1.59(2)0.48(1)-0.26(8)L(mm/s)0.86(2)0.62(1)1.44(9)<B(T)>
42.4(3)

2

3P01

線分

による

の

1

同定の試み

(原子力
、ひた なかテク センター 、
4、研 、大・工 ) ○
工
同
3
4
、浅
子 、
一 4、
、
1
1
子 、大
、
、木
、

工

セ 3、
明 1、小
一 1、

均 、

】
は、
や 、
の
げ 料として用いられている。
に安であることから、多様なが多く 用されている。しかし、
や 面
に関
する
が散見されるにもかか らず、その報 は なく、その実 がされていないのが 状である。この理 として、
点でののは、で 自の 準を設ており、 に観察や観察 の 験や 性に
し、
等の
が
していない
ことが一 となっている。
の点からも、より 観的・定 的なのが 要なとなっている。
の
同定は、
の 験から
される
がほ
と どであり、より 観的な 別が必要とされている。
にお る
の 要生
である
では
同
を中 とした 学 の
によって、
、
物粒 分
性による種別 定等の検討を行ってきたが、 分な 別能を してはいない。そこで、これまでの研究成果をするものとして
中性子利用
研究 の
のもと
線分 （PGA による成分 と学的 見を応用しの定の検討を行うこととした。本研究は 部 学 の・中性子利用プログラムにより実 されたものである。
【実験】
線測定は、原子力の研究 JRR-3 の 中性子
ビーム ート（T1-4-1 に設置された線分置にて行った。
試料は、料として利用される
（通 ：
の
（3 種
観が ている中（3 種 を 50 x 50 mm
厚さ 5
10 mm 試料50
100 g に り取りとり 面を研してした。1 種 り 20 、 計 120 試料の測定を行った。
試料は、そのまま FEP に入れ、ウム
500
間の測定を行った。
1 はテ ロンームに試料を設置し 写真１ 石材試料の設置例た様子である。
【結果と考察】図 1 に 型的なと茨城産（稲田 3A ） 2008/07/27 10:07 Live time 500 sec
中国産 (G632 1A) 2008/08/07 10:11 Live time 500 sec
中の試料の線ス クトル
稲場：B 478 keV
Sm 333 keV
Na 472 keVを示す。図 1 中では、 ウ の 478keV ピ
Ti 342 keV
Fe 352 keVーク 試料の明らかな差 が められる。 10
Sm 439 keV
成 中の ウはからかるほど減 していくことが られており、ウがの同定の指標と成ることが期 される。さらに、
線測
中国産G632：B 478 keV
定により、H, B, Na, Al, Si, K, Ca, Ti, Fe, Sm,
10
300
350
400
450
500
550
Gd 等の 11が検出されており、それぞ-Ray Energy / keV
れの 成 から同定にな指標
図１ 茨城県産と中国産石材の即発γ線スペクトルのせを検討する。
511 keV【Counts43

Origin identification of building stone using prompt gamma-ray analysis
MATSUE, H., OJIMA, H., YOSHIDA, H., ASANO, N., HASEGAWA, S., CHO, A., HATSUKAWA,
Y., SEGAWA, M., OSAWA, T., NUMAO, T., KIMURA, T., FUNAKAWA. I.

3P02

放射化分析による水生昆虫の重金属分析(九大RI1、熊大院自然2)○百島則幸1、杉原真司1、日比野啓一2、中村康
宏2【緒言】河川における生物種の分布は水質環境を反映するので水質を評価するための指標として水生昆虫は利用されている。本研究では、水生昆虫と藻（餌）の元素濃度を放射化分析
法により求め、水質環境評価の指標としての水生昆虫の有効性について検討した。
【実験】水生昆虫は熊本県内を阿蘇山麓から有明海に流れる白川で採取した。白川は汚染が少なく水質がよい河川とされているが、見出された水生昆虫は、カゲロウ、カワゲラ、トビ
ケラ、コウチュウであり、水質汚染が少ない河川であることを示している。水生昆虫は夏に孵化して水中で成長し翌年の夏前には羽化するので、個体があるていどの大きさに成長した
9 月から翌年の 5 月の間に採取を行った。河川敷で水に半分浸かっている石の表面は小さい藻が成長しており、水生昆虫は藻が繁茂した石の表面に見だされた。採取した水生昆虫と藻は乾燥後、原子力研究開発機構の JRR4 を使用して K0 放射化分析法で元素濃度を定量した。
10 分と 3 時間の照射を行った。
【結果と考察】大津（上流）、菊陽（中流）、黒髪（下流）の 20km 範囲の試料採取地点において、藻の元素濃度に大きな違いは見られなかった。これは黒髪より上流域には大きな汚染源からの排水の流れ込みがないことと、大きな汚染源である熊本市街地が黒髪より下流に位置しているためと考えられる。これらの 3 地点で採取することができたシロタニガワカゲロウの元素濃度にも大きな違いはなく、この流域範囲の水質環境は似ていることを示している。
黒髪で 2004-2005 年の間に採取したシロタニガワカゲロウの元素濃度に季節変化は見られないことから、2004-2005 年の白川の水質環境は安定していたと言える。以上のように、白川流域 20km の範囲において水生昆虫の元素濃度に場所及び季節による差は見られないことから、水生昆虫の元素は水質環境を反映しているといえる。
採取した水生昆虫のほとんどは草食性とされているので、水生昆虫と藻の元素分布になん
らかの関係があると思われる。また、水生昆虫は河川水から元素を取り込んでいる可能性もある。そこで、水生昆虫と藻あるいは河川水の元素分布の類似性を元素相関マトリックスで検討した。水生昆虫、藻、河川水のそれぞれについて、元素濃度の比を計算して濃度マトリックスを作成した。その後、（水生昆虫）/（藻）及び（水生昆虫）/（河川水）の濃度マトリックス比の計算を行った。もし、藻あるいは河川水の元素分布がそのまま水生昆虫に反映されているならば、元素マトリックス比の分布は１に収束することになる。
（水生昆虫）/（藻）と（水生昆虫）/（河川水）の元素マトリックス比の分布を比較すると、（水生昆虫）/（藻）の分布の方が１を中心としての広がりが少ないことから、草食性の水生昆虫の元素分布は全体としては河川水より藻に似ていると結論される。ただし、雑食性と思われるヤマトフタツ
メカワゲラの元素マトリック比の分布は藻及び河川水とも同程度の広がりを示した。亜鉛は水生昆虫と河川水に検出されたが藻では検出限界以下であった。従って、草食性水生昆虫においても一部の元素については藻以外から取込むことが考えられる。
Analysis of metal concentration in aquatic insect larvae by INAA
MOMOSHIMA, N., SUGIHARA, S., HIBINO, K., NAKAMURA, Y.

3P03(DDTs, PCBs

(Extractableorganohalogens: EOX)
(EOCl

EOBr
EOI)
(
(Oncorhynchus keta)

sec 3
666 keV)I (443 keV)

GC/MS
(
EOI)
0.765

5.4x1013n/cm2
38
Cl (1642, 2168 keV), 80Br (616 ,
5 11% )-)
128

(Pleurogrammus monopterygius)(Oncorhynchus nerka nerka)
1980
6

GC/ECD

1.26
0.096

0.030187 % (

86

5%

EOX (EOCl, EOBr,
0.127 0.0701
1.68 0.128 0.0862
1.07 0.105 0.0718
g/g
)
EOX
EOCl EOBr
EOI
EOCl
89%) EOBr 8.7% (6.8 11%) EOI (3.4 5.75%) )

EOCl
EOI
1
EOBr 0.86 (0.76

10%
EOX

1.0)

)

EOI 0.89 (0.43

EOBr
EOCl 0.93 (0.61

1.2)(EOCl: 0.14 EOBr: 0.54 EOI: 0.34)

1.3)
EOCl

Instrumental neutron activation analysis of extractable organohalogens (EOX) in zooplankton
and fish samples collected from the northern North Pacific Ocean
KAWANO, M., MORITA, M.

3P04

ピリジンジカルボキシアミド(PDA)を用いる抽出クロマトグラフィー
による三価アクチノイドの三価ランタノイドからの分離(原子力機構)○有阪

真、渡邉雅之、木村貴海【緒言】 核燃料の再処理に伴い発生する高レベル廃液の処分に際し、環境への負荷を低減するため、 放射体である三価アクチノイド(An(III))を分離する必要がある。しかし、高レベ
ル廃液中には化学的挙動の似た三価ランタノイド(Ln(III))が多量に含まれるため、その分離は困難である。抽出クロマトグラフィーは、少量の目的成分を溶液中から回収するために適した方法の一つである。この方法の利点は理論段数が高いことであり、そのため高い分離係数を必要としない。加えて、溶媒抽出法での課題である、抽出剤の希釈剤への溶解度について考慮しなくて良いため、分離システムの開発に好都合である。本研究では、高濃度硝酸条件
下（3‐5 M）で An(III)を Ln(III)から分離できる抽出剤の一つであるピリジンジカルボキシア
ミド(PDA)を抽出クロマトグラフィーに適用し、An(III)と Ln(III)との分離を試みた。
【実験】 図 1 にPDAの構造を示す。吸着剤は、PDAのメ
タノール溶液中にXAD4 樹脂(Amberlite)を一晩浸漬した後、
N
N
R
C
N
C
R
60℃で真空乾燥することで調製した。吸着試験はバッチ法OOで行った。トレーサー量のAm-241 及びEu-152 を含む硝酸
図 1 PDA の構造（R = Octyl）
水溶液(2 ml)とPDA-XAD4 吸着剤(50 mg)を 3 時間振り混ぜた後、水相を分取し初期放射能(C0)及び平衡到達後の放射能(C)をそれぞれ測定した。また、Ln(III)についても同様の試験を行った。カラム分離試験では、ガラスカラム(5 mm )に
PDA-XAD4 吸着剤を 20 cm充填したものを固定相とし、Am-241 及びEu-152 を含む硝酸水溶液(0.1 ml)を装荷した。5 M硝酸水溶液を用いて流速 0.1 ml/min.で溶離を行い、分取した各フラクションの放射能を測定した。
25
Am
Eu【結果と考察】 Am(III)及びEu(III)の分配係数20(Kd = (C0‐C)/C×(V/m); 吸着剤重量m (g)、溶Effluent: 5 M HNO
Flow
rate: 0.1 ml/min.
15
液量V (ml))は、硝酸濃度の増加に伴い共に増Column size: 5 mm x 20 cm
加した。また、Am(III)を軽Ln(III)(La‐Gd)から10
容易に分離できることがわかった。これらの5
傾向は、PDAを抽出剤とする溶媒抽出系においても同様に観察された1)。また、硝酸濃度が
0
0
20
40
60
80
100
120
3 Mの条件では、Am(III)/Eu(III)間の分離係数（=
Volume of effluent / ml
Kd(Am)/ Kd(Eu)）は 6.9 であった。吸着試験の
図 2 Am(III)及び Eu(III)のクロマトグラム
結果に基づき最適条件を決定し、カラム分離試験を行った結果を図 2 に示す。テーリングの少ない、良好な溶離ピークが得られただけでなく、Am(III)がEu(III)から分離されることを明らかにした。
1)
日本原子力学会 2007 年秋の大会予稿集 H56
C/C03

本研究は、特別会計に関する法律（エネルギー対策特別会計）に基づく文部科学省からの受託事業として、日本原子力研究開発機構が実施した平成１９年度「新規抽出剤・吸着剤による TRU・FP 分離の要素技術開発」の成果を含みます。
Separation of actinides(III) from lanthanides(III) by
N,N’-dialkyl-N,N’-diphenylpyridine-2,6-dicarboxyamides
ARISAKA, M., WATANABE, M., KIMURA, T.

extraction

chromatography

using

3P05

部分状態密度関数から見た Pu(IV) および Cm(III) による有機配位子への 5f 電子逆共与特性(原子力機構1、LBNL2) ○矢板

毅1、池田隆司1、D.K.Shuh2【緒言】アクチノイドの 5f 軌道は、ランタノイドの 4f 軌道に比べるとやや遍歴的であるこことが知られているが、閉殻の 6s,6p 軌道の内殻に存在し、特に分子性の物質との相互作用においては、その化学結合への関与はほとんど無いとされてきた。しかしながら、ソフトな性質を示す配位子との相互作用においては、その配位子によるイオン認識挙動におけるランタノ
イドとの差が指摘されてきた。本研究では、これらアクチノイドの相互作用について明らかにするために、配位子側の部分状態密度関数の測定を基にアクチノイド(Pu および Cm)との錯体における化学結合特性、5f 電子の逆共与特性について明らかにしたので報告する。
【実験および結果と考察】
試料は、1,10-フェナントロリンおよびその誘導体と Pu (IV)、Cm (III)およびランタノイドとの錯体を用いた。これら配位子は、配位挙動の比較において、イオン半径の近い 3 価アクチ
ノイドとランタノイドとの間の明確な差が認められる化合物である。従って、アクチノイドとランタノイドとの化学結合特性において違いが予想される。X 線吸収および発光スペクトルの測定は、LBNL の放射光 Advanced Light Source (ALS)の BL7.0.1 を利用した
右図に Cm-Phen 錯体窒素 K 吸収端による X

430

線吸収および発光スペクトルを示した。それ
ぞれの吸収スペクトルのピークに対応したエ

425

425eV

ネルギーを励起光とした発光スペクトルから
420

は、400~410eV において共鳴による発光強度
410eV

415

は、非共鳴のスペクトルとなり、いわゆる実験的に決定された窒素 2p 軌道の部分状態密度

403eV

410

Absorption Energy/ eVが大きくなる現象が認められた。一方、425eV関数である。このスペクトルを帰属するため
405に密度汎関数法による、部分状態密度関数と400eVの比較を行ったところ、394eV 付近の最大ピー400

ク位置に対応する状態密度は、主に窒素 2p 軌
道からの寄与であり、一方 397eV 付近は、アクチノイドの 5f からの寄与が主であることが明らかとなった。従って、397eV 付近の軌道には、アクチノイド 5f 軌道電子の逆共与がある
ことが分かった。本発表では、フェナントロ
リン誘導体に含まれる酸素の除隊密度および

38 0

38 5

39 0

39 5

400

405

410

395

Em ission Energy/ eV

図Cm-Phen 錯体の N-K 吸収端の X 線

吸収（右）および発光（左）スペクトル＊図中矢印は、それぞれの発光スペクトル測定する時の励起エネルギーを示す。

Pu(IV)錯体の化学結合状態にも言及する予定である。
Back Donation Properties of 5f of Pu and Cm to Organic Ligands from the Standpoint of Partial
Density of States. Yaita, T., Ikeda, T., Shuh, D. K.

Graded Screen Array 法による放射性

3P06

ジングプ

ートの応用

(

、

大原子

、

田

大

)○

田大

粒子の粒

分

測定への

、

、

一 、

田

ー

一

【緒言】
では、放射性エルが発生することが られている。放射性エルの粒 分 測定には、粒 によってースクリーン(以下スクリーン)に する 過が なることを 用した
テリー法 、それを発 さ た Graded Screen Array(以下GSA)法な がある。の測定法では、スクリーンにされた放射性エルの放射能を測定し、スクリーンの 過 の計算から粒 分 が導かれる。本では、GSA 法による測定をさらにかつに行 ため、の放射出 にる 法としてージン
グプ ート(以下 IP)を用いて実験を行った。IP を使の試 を 時に測定することがで 、でな測定が可能となる。ここでは、で生成した放射性エル
を GSA でし、IP による放射 測定によって放射性エルの粒 分 を め、本測定法の性を確認した。
器【実験】実験は 都大学原子 実験 46MeV 子
air flow
filterで行った。本実験中に 気中に生成する放射 beam
13
性核種はが陽 子を放出する N である。ステン
targetGSAスのフシ ルチ ー (50mmφ)をへ導 し、Ta ター
ト後 30cm の場 に設 した。エルフリーの 気をチ ー に しながら、
1
チ ー に 射を行った(図 1)。 表的な ーム
は 30MeV、94μA であった。 射と 時に、GSA を用いて放射性エルのサンプリングを行った。サンプリングは 量 5.7L/min
で 20 分間行った。
使用した GSA は、100、200、300、500、635mesh(40mm)のステン ス
ー スクリーンと PTFE フィルター(ADVANTEC ET080A047A、0.8μm、
47mm)をスタ ク に合たものである。サンプリング
後、スクリーンとフィルターを IP(BAS-MS2025、
フ ルム)に 20 分間
さ 、りを行った。
【結果と考 】IP のり値から スクリーンの 過 を計算し、粒 分 が 数正 分
をもつと

定して

めた。

の

を

過

に

してフィ

ティングを行い、

中

と

標準

で実験を二

行った結果を表 1 に示した。また、
BGO

出

を用いたコ

ンシ

ンス

測定によって 13N から放出される陽
て

た結果も

は

によ

標準
を

一

て示した。IP を用いた二してり、が 0.9～1.4 減合γ 測定を行い、 様のフィ

子のたIP を用いることで性もよいとい

したが、

法が

エ
標準

の実験から

中

が減

中

、

標準

の値

る。BGO を用いた GSA 法と比較すると

は

ルの粒

た

ティングを行っなった。本実験により、IP と GSA

し
測定に

したこと

分

GSA の

用可能であることが
な

、さらなる

かった。
が必要であ

る。
Application of imaging plate to measurement of size distribution of radioactive nano particles using
Graded Screen ArrayKANDA, H., OSADA, N., OKI, Y., YAMASAKI, K., SHIBATA, S.

SAGA-LS における石綿含有製品の X 線回折分析の試み

3P07(九環協 1 、SAGA-LS 2 )○川村秀久 1 、玉利俊哉 1 、元村充希 1 、
大谷亮太 2 、隅谷和嗣 2 、岡島敏浩 2

石綿は天然の鉱物繊維であり、その種類には蛇紋石系のクリソタイル、角閃石系のクロシドライト、アモサイト、アクチノライト、アンソフィライトおよびトレモライ
トがある。石綿は、耐熱性、耐薬品性、絶縁性等に優れ、また安価な工業材料であることから、吹き付け材、保温材およびシール材等の建設資材等として広く利用されている。しかし、その繊維は極めて細く浮遊 しやすい特徴があり、吸入すると肺がんや中皮腫の原因になるとされている。そのため、石綿の使用等は昭和 50 年から段階的に規制され、平成 18 年 9 月の労働安全衛生法施行令及び石綿障害予防規則（石綿則）の改正では、石綿が 0.1 重量%を越えて含有する全ての物の製造・輸入・譲渡・提供・使用は原則禁止されている。建築物等の解体、破砕、封じ込め等の作業を行う際には、石綿の使用の有無を目視や設計図書等により、またはそれで明らかにならなかった場合は分析により調査しなければならない（石綿則第 3 条）。その分析方法は JIS 等に規定されているが、0.1 重量%程度の低レベルの定量分析は、困難であるのが現状である。
佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター（SAGA-LS）は、シンクロトロン光の産業応用を目的に、平成 18 年 2 月に佐賀県鳥栖市に開所した九州初のシンクロトロン
光利用施設である。SAGA-LS は入射用 260MeV 電子線形加速器（全長 30m）と 1.4GeV
電子蓄積リング（周長 75.6m）からなる．偏向電磁石から放出されるシンクロトロン光の臨界エネルギーは 1.9keV で、赤外から 20 数 keV 程度の X 線まで利用可能である。
現在までに、3 本の県有ビームライン（BL09；材料加工・プロセス開発ビームライン、
BL12；軟 X 線利用材料分析ビームライン、BL15；構造科学イメージング分析ビームライン）と、1 本の専用ビームライン（BL13）が整備されている。
本研究では、 0.1 重量%未満の石綿を精度良く測定できる手法の確立を目的として、シンクロトロン光を利用した X 線回折分析による定量法について検討した。標準試料と石綿含有製品を選定し、表 1 に示す測定条件で石綿の定性と定量を試みた。
表1

測定
試料
調製

測定
条件

項目
標準試料
石綿含有製品
供試料量
試料形状
使用ライン
エネルギー
照射面積
照射時間
検出器
解析ソフト

測定試料と測定条件
詳細
クリソタイル、アモサイト及びクロシドライト
ケイ酸カルシウム板、吸音天井版
1～5mg
ボロシリケイトキャピラリー封入（φ 1.0mm×70mm）
BL15
12keV
0.5mm×2mm （1.0mm 2 ）
標準試料：15 分間、石綿含有製品：60 分間
イメージングプレート（富士写真フィルム製 BAS-SR2040）、
リーダ（富士写真フィルム製 BAS-2500）
Gamma Studio（SEIKO EG&G 製）

X-ray powder diffraction method for determination of trace asbestos in building materials by SAGA‐LS
KAWAMURA, H., TAMARI, T., MOTOMURA, M., OHTANI, R., SUMITANI, K., OKAJIMA, T.

3P08

九州における近年の環境中トリチウム濃度( 1 九環協， 2 環放セ) ○玉利俊哉 1 ，川村秀久 1 ，桑原庸輔 2 ，
鞆

憲弘 2 ，榮

哲浩 2 ，大淵脇久治 2【はじめに】
ﾄﾘﾁｳﾑは半減期 12.33 年のβ-線放出核種であり，環境中では大気上層で宇宙線により生成するものの他，過去の核実験起源及び原子力発電所の管理放出などの施設起源のものも存在している。核実験による大気中への放出の大きかった 1960 年代前半から 40
年以上経過した現在，環境中のﾄﾘﾁｳﾑ濃度はおよそ天然ﾚﾍﾞﾙまで低下していると考えられるが，ﾄﾘﾁｳﾑの環境ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ評価は，過去からのﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの推移も含め慎重になされるべきである。今回は前報 １ ) に引き続き，2007 年 3 月までの鹿児島県内各地で採取した大気，海水試料のﾃﾞｰﾀとともに，福岡にて採取した１降雨毎のﾃﾞｰﾀも併せて紹介する。
【実験】
大気中水蒸気状ﾄﾘﾁｳﾑ(HTO)を，ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞｽﾃｰｼｮﾝ小平局(薩摩川内市久見崎町)，環境放射線監視ｾﾝﾀｰ屋上(薩摩川内市若松町)及び環境保健ｾﾝﾀｰ屋上(鹿児島市城南町)で，ﾓﾚｷｭ
ﾗｰｼｰﾌﾞを用い１ヶ月間の連続捕集により毎月採取した。 また，海水を発電所周辺と対照地点(志布志湾)で採取した。降水は福岡市の九州環境管理協会屋上にて 2005 年９月～2006 年 10 月までの期間，１降雨毎に採取した。海水，降水試料は電解濃縮を行った。
一方，大気中 HTO はﾓﾚｷｭﾗｰｼｰﾌﾞを窒素気流中で加熱し，離脱した水蒸気をｺｰﾙﾄﾞﾄﾗｯﾌﾟ
することにより回収した。前処理により得た水試料をｼﾝﾁﾚｰﾀと混合後，液体ｼﾝﾁﾚｰｼｮﾝｶ
ｳﾝﾀ-でﾄﾘﾁｳﾑ濃度を測定した。
【結果】
2006 年 4 月～2007 年 3 月の大気中 HTO 濃度は，前報と同様に小平局が他の２地点に比べやや高い傾向であったが，前報も含め，この小平局のﾃﾞｰﾀは 1980 年代における
大気中 HTO 濃度と ２ ) およそ同等のものであった。なお，本研究の大気中 HTO は 1 ヶ月間連続捕集を繰り返したもので欠測期間は無く，その結果は 1 ヶ月間平均濃度であり，数日間捕集によるﾃﾞｰﾀとの比較には注意を要する。海水のﾄﾘﾁｳﾑ濃度は，発電所周辺においてﾄﾘﾁｳﾑの管理放出の影響と推定されるものが過去数回見られ，それらを除くと対照地点の濃度との差はみられなかった。施設影響を除く濃度は 1983 年の川内沿岸
海水濃度 ３ ) の 15%未満のﾚﾍﾞﾙである。降水(福岡市)のﾄﾘﾁｳﾑ濃度は，海洋起源の気塊の多い夏季に低く，大陸起源の気塊が多い冬～春季に高い傾向を示した。また，降雨毎のﾄﾘﾁｳﾑ濃度は数日間という短い期間でも大きく異なるｹｰｽがあった。
1) 川村ら，第 51 回放射化学討論会 (2007)
2) T.OKAI et al., IPPJ-REV-3,39-45 (1989)
3) N.MOMOSHIMA et al., J. Radioanl. Nucl. Chem., 104, 141-150(1986)

Recent Environmental Tritium Levels at Kyushu Island, Japan○TAMARI, T., KAWAMURA, H., KUWAHARA, Y., TOMO, N., SAKAE, N.,OOFUCHIWAKI, H.

3P09

環境試料中の 129I/127I 同位体比の抽出方法の検討(京大炉 1、東大 2、原研 3、地研 4、釜山大 5)○太田朋子 1、窪田卓見 1、

松崎浩之 2、天野光 3、鈴木崇史 3、中野孝教 4、安渡敦史 5、馬原保典 1【緒言】核実験前の環境試料中の 129 I/ 127 I 同位体比を求めるために、 129 I/ 127 I 同位体比が10 -13 オーダーの試料に含有されるヨウ素同位体の抽出方法を確立することを目的とする。本実験では、試料が本来持つオリジナルな 129 I/ 127 I 同位体比を正確に反映する抽出
条件を確立する。今回は、 129 I/ 127 I 同位体比の低いヨウ素試薬およびかん水試料から、ヨウ素同位体の分離・濃縮を行い、試料中のヨウ素同位体の分離に用いる試薬および試薬の純度が 129 I/ 127 I 同位体比の低い試料に与える影響の確認を行った。
【結果と考察】1-1 NaCl の純度
ヨウ素試薬(A)に純度の異なる NaCl 試薬を添加した試料溶液に AgNO3 溶液を添加し、AgIの沈殿を作成した。用いた NaCl 試薬の純度は、 99.999% (Aldrich)と 99.5% (和光純薬工業, 試薬特級)である。純度の異なる NaCl 試薬を添加したヨウ素試料溶液から抽出されたヨウ素同位体の 129I/127I 同位体比は、99.999%の純度のものでは(0.31±0.09)×10-13、99.5%のものでは(0.30±0.07)×10-13 であり、NaCl 試薬の純度による有意差は見られなかった。ヨウ素を分離に用いる NaCl の純度は 99.5%のもので、試薬中の 129I/127I 同位体比を反映する値を保障できる。
1-2 NH2OH・HCl, NaHSO3, CHCl3, ドデカン, アンモニア水, 水酸化ナトリウム
ヨウ素試薬(B)からヨウ素同位体を抽出する際に用いる NH2OH・HCl(Aldrich, 99.999%),
NaHSO3(試薬特級, 和光純薬工業),CHCl3(インフィニティピュア, 和光純薬工業), ドデカン
(試薬特級, 和光純薬工業), アンモニア水(精密分析用, 和光純薬), 水酸化ナトリウム(超高純度試薬, 関東化学)からの 129I のコンタミネーションの確認を行った。それぞれの試薬を用いる方法によりヨウ素同位体を抽出したものと用いないときに抽出された 129I/127I 同位体比の検討を行ったところ、抽出された 129I/127I 同位体比は (0.16-0.18)×10-13 の範囲にあった。ヨウ素
試薬(B)に AgNO3 溶液を直接添加して AgI を作成した 129I/127I 同位体比は 0.18±0.01 であり、上記に記載した試薬を用いたヨウ素同位体の抽出手法は試料本来の値を反映したものと考えられた。上記の試薬を用いてかん水試料(茂原)中のヨウ素同位体を抽出したところ、得られた
129 127
I/ I 同位体比は(0.18-0.21)×10-13 であり、かん水試料中のヨウ素同位体比を反映した値を得られたと考えられる。ヨウ素抽出に用いる上記の試薬は 129I/127I 同位体比が 10-13 オーダーの地
下水試料の汚染源とならないことを確認した。
1-3 陰イオン交換樹脂
陰イオン交換樹脂を用いてヨウ素試料溶液(A)からヨウ素同位体を分離濃縮したものの129 127
I/ I 同位体比は、用いないで分離したものと比較して、10 倍高い値が得られた。これは樹脂に極微量に混在したヨウ素同位体を完全に除去できなかったことに起因していると推察される。従来の陰イオン交換樹脂のコンディショニング 1),2)では、樹脂に混在した極微量のヨウ素同位体を除去できない可能性が高く、十分な処理が必要であると考えられる。
本討論会では、陰イオン交換樹脂のコンディショニングの検討、実験器具の洗浄方法による汚染の除去およびかん水試料のろ過サイズの検討も報告する。
参考文献 1) 2)環境試料中のヨウ素 129 迅速分析法(放射能測定法シリーズ 32, および 26)
Investigation of extracting method of iodine for 129I/127I in natural water samples
Ohta, T., Kubota, T., Matsuzaki, H., Amano, H., Suzuki, T., Ando, A., Nakano, T., Mahara, Y.

3P10

モンテカルロシミュレーションによる単粒構造をした土壌の222

Rn 散逸率の算出(岡山大院保健 1 、原子力機構 人形峠環境技術センター 2 )○迫田晃弘 1 、花元克巳 1 、石森

有 2 、山岡聖典 1【緒言】これまで，土壌などからの 222 Rn 散逸率を予測するためのモデル計算が行われ，土壌の粒子径，粒子内の 226 Ra の分布，あるいは間隙中の含水率などによる 222 Rn 散逸
率の変化が検討されてきた。しかし，これらのほとんどが数学的に正確な表現を試みてきたため，モデルに用いる土壌粒子の幾何学的配置などに制限があったと考えられる。したがって，より実際的な土壌モデルに対する 222 Rn 散逸率の計算はほとんどなされていない。そこで，本研究では，より実際的な単粒構造の土壌モデルを立て，土壌粒子の 222 Rn 散逸率をモンテカルロシミュレーションによって算出した。また，当モデ
ル計算の妥当性を確認するため，様々な試料による 222 Rn 散逸率の実験値，および文献
値との比較も行った。ここで，本研究における「 222 Rn 散逸率」とは，粒子内に存在する親核種 226 Ra の壊変により生成される 222 Rn の内，粒子外へ放出される 222 Rn の割合のことを指す。
【方法】環境でよく観察される間隙率が約 50%の単粒構造土壌をモデル化するために，土壌粒子は単純立方格子状に充填していると考えた。計算を簡略化するために，いく
つかの仮定を導入した。例えば，全ての粒子は同径の石英（SiO 2 ）で構成されており，
また， 222 Rn 散逸現象は親核種の 226 Ra のα壊変による反跳によってのみ生じると仮定した。 222 Rn 散逸率の算出は，粒径，含水率，および 226 Ra 分布を各々変化させて行った。一方， 222 Rn 散逸率の測定のために，三朝（鳥取）およびバドガスタイン（オーストリア）で産出した岩石を用意した。各々，粒径は 63–250，250–500，500–1000，1000–2000
μm の 4 種類にふるい分けした。最初に，測定容器へ各試料を入れた後まもなく，高純度ゲルマニウム（HPGe）検出器を用いて 222 Rn の子孫核種（ 214 Pb）の γ 線を測定した（カウント C 1 ）。その後，222 Rn が容器から漏れないよう密封し，226 Ra とその子孫核種に放射平衡が成立するまで静置した。約 30 日後，再び HPGe 検出器を用いて，試料からの 214 Pb のγ線を測定した（カウント C 2 ）。以上より，222 Rn 散逸率は (C 2 -C 1 )/C 2 で算出した。
【結果と考察】含水率が 0%の場合，粒径 10–100 μm の範囲において，粒径が大きくなるにつれて， 222 Rn 散逸能は高くなり飽和した。これは，粒径に依存して粒子間距離も長くなるため，粒子から散逸した 222 Rn が周囲の粒子に埋め込まれる前に，間隙中の空気によって全エネルギーが吸収されやすくなり，結果的に間隙中に止まりやすくなることを示唆している。また，含水率が高くなるにつれて， 222 Rn 散逸能は高くなり飽和した。これも同様に，粒子からの散逸 222 Rn が周囲の粒子に埋め込まれる前に，間隙中の水によってエネルギーの大部分が吸収され，間隙中に止まりやすくなることを示唆している。一方，本研究の計算値と実験値の比較の結果，両者の間で良い一致が認められた。これより，本研究のモデルが単粒構造をした土壌からの 222 Rn 散逸率を算出するのに有効であることがわかった。今後は，本研究で扱った間隙率 50%以外の単粒構
造土壌などに関しても，同様に 222Rn 散逸率を算出する必要がある。
Calculation of 222Rn emanation fraction for soil of single grain structure by Monte Carlo simulation
SAKODA, A., HANAMOTO, K., ISHIMORI, Y., YAMAOKA, K.

3P11

ドン

で産出した岩石の含有化合

と放射能

性

(岡山大院保健 1 、原子力機構 人形峠環境技術センター 2 )○花元克巳 1 、迫田晃弘 1 、石森

有 2 、山岡聖典 1【緒言】三朝（日本）のとバドガスタイン（オーストリア）のおよびは，
ドン 法が実 されていることで的に有 である。これらの場 において，リウマ 性などの 者が的で ドンを吸入し， 状がされたとのある。これまで， ドン 法の機構のために くの研究がなされてきたが，吸入ドンの 内が らかになっていないため，
全にはされていない。本研
究では， ドン 法の機構の一環として，三朝およびバドガスタインで 取した岩石の構成化合 を分 し，ウム（ 226 Ra）放射能および ドン（ 222 Rn）散逸率を測定し検討した。
【方法】試料として，岡山大学 院三朝センター 高 度 ドン 気
（三朝
産出岩石），およびバドガスタイン
イルストーレン（バドガスタイン産出岩石）で 取した岩石を用意した。試料の状 として，三朝産出岩石は 化 用を けてい
るが，バドガスタイン産出岩石はであった。また，粒径は，両者ともに 250–500 μmにふるい分けした。試料は，ICP-AES によって元 分 を，また X 線によって結構造を行い，構成される化合 を同定した。
ウムの放射能は，試料を入れた U-8 容器から ドンが漏れないよう密封し，ウムとその子孫核種に放射平衡が成立するまでの間（約 30 日）静置した後，高純度ゲルマニウム検出器を用いて 214 Pbの γ 線を測定することで定 した。 ドン散逸率は，試料を密ンバーに入れ，
その中の ドン 度をシン レーションセルにより数日間して測定し， られた
ドン成長 線から算出した。ここで，シン レーションセルとは，空気中の ドン
度測定に 化した測定器で，ZnS(Ag) によって ドンおよびその子孫核種の 線を検出する。
【結果と考察】X 線
タ ー ン に お い て ， 三 朝 産 出 岩 石 は 石 英 （ SiO 2 ）， 長 石（NaAlSi3 O 8 ），および長石（KAlSi3 O 8 ），また，バドガスタイン産出岩石は石英および（KAl2 (Si3 Al)O 10 (OH) 2 ）の ー とほ 一致した。これら化合 を構成する
元 は，い れも元 分 によって有意に検出されたため，三朝産出岩石は石英，
長石，および長石，また，バドガスタイン産出岩石は石英およびによって構成されていると考えられる。 方，各試料の放射能 性は の りであった。
ウム の放 射 能は ，バ ド ガス タイ ン 産出 岩石 （ 7064 Bq/kg） の方 が 三朝中（895Bq/kg）より 7.9 高かった。しかし， ドン散逸率は，三朝産出岩石（28.5%）の方がバドガスタイン産出岩石（2.1%）より 13.6 高かった。 ドン散逸率へをす
子の とつに粒子内のウム分布があり，表くにウムが 在するほど
ドン散逸率は高くなる。
なバドガスタイン産出岩石はほ一と考えられるが，化した三朝産出岩石は表 に い部分に 在している 能性がある。このため，
ドン散逸率に大きな が生じたと考えられる。

Chemical compounds and radioactivities in rocks sampled around radon hot springs
HANAMOTO, K., SAKODA, A., ISHIMORI, Y., YAMAOKA, K.

３P12

液体シンチレーションカウンタによるバイオエタノール中炭素-14 の最適測定(東京大アイソトープ総合セ 1、東京大院農生命 2)○野川憲夫 1、鈴木征 1、中西友子 2、五十嵐泰夫 2【はじめに】 低炭素社会を目指して、植物を発酵して得るバイオエタノールの製造が盛んである。バイオエタノールの石油から化学合成したエタノールとの区別は、植物が大気中で14N(n,p)14C 核反応により生成した 14C を取り込むことから、バイオエタノールが 14C で標識されていることを利用する。ここでは、二者のエタノールを区別するための、エタノール中の14
C を液体シンチレーションカウンタで測定する場合の最適な方法について検討したので報告する。
【実験】 測定したバイオ及び合成エタノールは、純度が 99.5%又は 99%の市販品である。用いた液体シンチレーションカウンタ（LSC）は、パーキンエルマー社製 LSC-2770TR/SL、及びアロカ社製 LSC-LBⅢで、エネルギー測定範囲は二者とも 18.6～156keV である。液体シンチ
レータにはパーキンエルマー社製の Ultima Gold F と OptiPhase HiSafe 2 を用いた。計数効率は、標準物質としてパーキンエルマー社製の n-[1-14C]hexadecane(CFR6)を用い求めた。放射能の測定は、メリット値（(計数効率(%)×液量)^2/バックグラウンド(cpm)）の高い
LSC-2770TR/SL についてはエタノール 3～6mL と液体シンチレータ 17～14mL の混合液をガラ
スバイヤルに入れ、また LSC-LBⅢについてはエタノール 50mL と液体シンチレータ 50mL の混合液を 100mL のテフロンバイヤルに入れそれぞれ 200～400 分間計測した。なお、バックグラ
ウンド試料は、20ｍL 或いは 100mL の液体シンチレータにニトロメタンを添加しクエンチン
グの程度がほぼ同じになるように調製したシンチレーションカクテルである。
【結果と考察】 １）メリット値を以下に示す。LSC-2770TR/SL の場合、Ultima Gold F 16000、OptiPhase HiSafe 2 4000。LSC-LBⅢの場合、Ultima Gold F 530000、OptiPhase HiSafe 2 330000。
２）エタノール中の炭素
表１ エタノール中の炭素の放射能の 放 射 能 を 、 LSC は No
製造元
原材料
製法 放射能（dpm/g・C)
1 関東化学(株)サトウキビ、タピオカ、とうもろこし
発酵
14.46
LSC-LBⅢ、液体シンチレ
2 和光純薬工業(株)
－
〃
14.31
ータは Ultima Gold F で3 国産化学(株)サトウキビ、タピオカ、とうもろこし、糖蜜〃
14.49
測定した結果を表１に4 ナカライテスク(株)
－
〃
14.39
5 純正化学(株)サトウキビ、タピオカ、とうもろこし〃
14.34示す。製法が発酵法の場
6
シグマアルドリッチ
でんぷん（穀類、芋類、廃糖蜜）
〃
14.66
合
は
14.05
～
7 MERCK－〃
14.05
14.66dpm/g・C である。 8 日本アルコール販売
－
合成
0.64
1950 年 以 前 の 13.56
9 日本エタノール
－
〃
0.70
－
〃
0.68
dpm/1g・C に対し、核実 10 和光純薬工業(株)験の影響を受けて高めの値となった。合成法の場合は 0.64～0.70 dpm/g・C となった。14C 含量が極めて低いと考えられている合成エタノールが微量の 14C を含む結果となった。この原因としては、合成中のモダンカーボンによる汚染、適正なバックグラウンド試料でないなどが考えられる。
The most suitable measurement of carbon -14 in bioethanols by liquid scintillation counters
NOGAWA N. 1, SUZKI S.1, NAKANISHI T. 2, IGARASHI Y. 2
Radioisotope Center1, The University of Tokyo, Graduate School of Agricultural and Life
Sciences2, The University of Tokyo

3P13

大

中クリ

(

大

1

5

原

が

されたことか中の Kr-85

度の

であり、
大

を用いて、大

を

置へ導

する。

の大

まっている。Kr-85 は半り合っている。
そのため、

することが

の

となる。そこで、で報告し、 置の性価を行ってき

度測定の結果について報告する。

を示す。
Pump

He

TCD

He

分から分
Dust filter

イアルに導

を

ンで測定

し、

Scintillator

して

測定試料
Small
columnFlow meter

ンの測定
差の

及び測定
と実

Molecular
sieve trapの大クータはPPO 4g/L

Column Vial

Charcoaltrap

図 1. 分度の測定を行った。

【結果と考察】測定には

ラ

置のンドLSC Aloka LB5 とンを用いた。Kr-85

ラ

確かさ 2.5% (K=1))を用いて、最大のFM

イアル(86 ml)を用し、スCERCA LEA(182 Bq/cm3 ,

ンの測定

を

を与

る

での

数

を 72.14 %と決定した。このときは 0.16 cps であった。一大1000Lをは 75 %であるので、2500 分測定によるNetの数とKr-85 のスにより、このイアルのBG数

スクロによるKr定考性が定 Kr(1.14 ppm)と作して

中 Kr-85 ののの分から Kr を分

置を

では、大

タリン

中の

の大

する。

収

、

料の

Kr-85 の放射

ンチ

田

本でも

する。

中

、

していることが報告されている。

分

に

田

すると、2 - 3 %の
中Kr-85リンの度は 1.53

ンド

差(0.33 % , n=5)、Kr-85

数

スの

3

0.04 Bq/m であり、報告されているであった。また、

Bq/m であったことから、この 27

による 1981
3

で 0.75 Bq/m

の

ンド

した時の

めた。

的なKrの

差は 0.814

0.003 cpsとなる。

リン差(0.46 % , n=5)をン差で測定できることが分かった。本

3

については

)

中の Kr-85

中 Kr 分

Kr を

司、

3

され、大

するためには

Kr を

原

1

5

大原子

中に放

の
ン

、

2

研4、

合

的に大

の β 線放

【実験】大

2

料の

からの Kr の分

た。

、

学3、

によって

ら、 本における大大大、【緒言】Kr-85 は主に

Kr-85 を分

大RI2、

1
4

10.76

度測定

、

○

度は

トン-85 のの 2008の大度のタ

度は 0.78

0.04

法による
本の大

の大

中Kr-85

中Kr-85

していることが明らかになった。

で報告する。

Measurement of atmospheric krypton-85 concentration
INOUE, F., MOMOSHIMA, N., SUGIHARA, S., MAEDA, Y., SHIMADA, J., TANIGUCHI, M.,
MAHARA, Y.

中の C-14

3P14

学

大

、

大

度の

化 (6~8

○

、

原

子

5730

)は

線起

の中性子と大度はにしていると考)行、、Nとの(n,p)

応により

【緒言】
中14C(半大る。14Cの度とである。しかし
中14C

で、大

を与

線は、
度は

動と密
14

られ、 C

ると考

ける大

中14C

物に

されている。

度のれを用いることで 1
のよ
る

な
から

測定された
分
時の

の

があったと考

する

により

に関

して

動する。

動の

度と

動とに相関が時の大とに発中CO2を光合
する

度はほ

動は

られる

するの
なから

性がある。

にお

り

があ

度で14C

い

動も

察することができる。そこで本研究では、

の14C

度

動を分

法について

に

し1

動 11

度の測定を行った。そして、それらについて定した。なお、この時

には

(

1000

を行った。そして 1
とに試料を

ん

られる。そ

度を測定することができ、

する

一定

に

により

の

され

られて

とい

ータがほとんどない 7
動を

中14C

に発

試料として、法(AMS)により14C線のられるため大動

中14C/12C比)は

動(大

14

を
とに

し、
化を
550

質
べ、
800

)

られている。

【実験法】
試料は 1937 に り されたと 定される
1670 のを用いた。なおのについては学的 法を用いた光実の 定によった。
として
14 12
は
を 1
とに分け酸
により 時の C/ C比を 定している ルロースをしたラインを用した。そして ルロースをに酸化しCO2とした 、本研究で
いて
した。その
による 素
法により ラフ イトをし、それをター
14 12
トにして大学のAMSを用いて C/ C 位体比を測定した。その結果から 14C を め
物質NIST酸の14C/12C比との れを 分た。 14C は測定した試料中14C/12C比とで示したものである。
【結果と考察】AMSによる測定での試料 ルロース 3mgから ラフ イト 1mgをし 分な
14度(±3~5‰)の C の ータが られた。それらの結果は、
の
より 10
とに測定
された より作られた ータ ースIntCal04 とほなであった。しかし、本研究ではとに測定しているため、10まとめて測定されたIntCal04 では
化されてわ
14
C の最大 が見られた。この時からなかった かな 動が見られた。
700 付近にには線 が く
動が まっていたことが 察される。これは620 740にあったと言われている()と関 している性がある。また本研究で られた ータはのにおいて、考 学的の測定に用いる 本
線を作る でも有用であろ 。
Studies on secular variation of radiocarbon contents in tree rings (6-8th century) of Yaku cedar by
AMS.
UENO, H., MURAMATSU, Y., MATSUZAKI, H., YOKO SUNOHARA-TSUCHIYA.

3P15>@ªTkĆÞíI~ws÷¸÷YA(a8ËĠ©(3 1ÙÈ8Ġ?°¢ 2Ùa8Ġ^ 3ÙÈ8ËĠ 4Ù
g8ËĠJ=¥ 5)ØFOoÐ 1Ù_®\ 2ÙF!­ 1ÙÇly 3Ùt E 3Ù£$
# 4ÙhH| 5ÛøéþöÜÖ  KöÝăI~wøafe]÷Â(9000L min-1)÷ FSÁSwòÝăÚI~w÷sø 95%â9sòÙ1ò FSċĐâçĄ1±úèñãñÞăó¬ßāĄñÞ
ă (GH 1992)ÚèáèI~w÷Ís2ÙR¦¹õôbõøýî7ÞÚ
Ö >@ªTk 10Be (T1/2 = 1.5 x 106y), 36Cl (T1/2 = 3.0x 105 y)øÙ8ròTèö9sóóÿö1±öÉêăÚ10Be Mø1±öÉQÙ/6÷¤/ÄöNä*êă (Pavich1984)Ú36Cl ø/6ó÷øÝýĂäÙ)qøÉc÷ĆXçĄñÞăíþÙ ¸÷ 36Cl ÷PÒâÞ5(ø9só) ÷ 36Cl/Cl = 10-13~10-14 ĆXèõâā1sóöèñÞăó¬ßāĄă (Tosaki 2007)Ú
>@ªTk÷1±ú÷ĖěēčĐøqºAòÝăíþÙ~wsĠ1s÷RöðÞñÙæĄā
÷kĆĔĞġďġóèñÞăUx÷ÆĆóèíÚfòø 10Be âÕÞI~ws÷>@ªTk÷¿¨²Ć¯ÞÙì÷¸öðÞñn³èíÚÛBÔÜÖ 2003 L 1 dáā 2007 L 5 dýòö.%çĄíÙK¶÷I~ws 1L ö Be W 1mg Ć}èÙÃvxÙBe ćđĒĝćđĔĕĔÅ÷;VÙÌĈĉğ ZĊěęxĆÞñ Be Ć"ÎèíÚì÷Q
Be(OH)2 vpĆTèvpz{QÙNè BeO óèñg 8= MALT öàÞñ 10Be ÷¾-·Âi(AMS)Ć¯ïíÚµ`÷ 10Be/9Be ø 1x 10-12 òÙČĚĜćėěğč÷ 10Be/9Be ø 0.04 x 10-12 òÝïíÚ9BeMøµ`áā 100mL &èÙICP-AES ĆÞñAèíÚ36Cl øI~w Cl Mâ 2000ppm <
0êăíþÙ1mLM&èÙAgNO3 ĆÞñAgClvpĆTèÙg 8=MALTöàÞñ 36Cl÷AMSĆ¯ïíÚÛ§jó¬CÜÖ 2003 L 1 dáā 2007 L 5 dýò÷I~ws 10Be MøûüAò(3.6×0.4) x 107
atoms kg-1 òÝïíÚ9Be MøûüAò 2.7×0.5ppb òÝïíÚ36Cl Mø AMS öàåănÊ
(36Cl/Cl < 2 x 10-14)òÝïíÚ36Cl ânÊòÝïíæóøÙI~w÷ Cl ÷¸ø9sâ«èíÿ÷òøõäÙ FċĐ¸òÝăíþòÝăó¬ßāĄăÚ
Ö I~w÷Âó 10Be Máā¡èíI~wáāêă 10Be ĖěēčĐ (3.2 x 1011 atoms min-1)
óÙg öàÞñÏsáāuþí8ráā1±úÉêă 10Be ĖěēčĐ (2.4 atoms cm-2 min-1)áāI~
w÷Ís2ø 13.5 km2 òÝăó¡òãíÚ10Be ø/6÷Óóóÿö[:çĄăíþÙÍs2øÀD´çĄñÞăó¬ßāĄÙI~w÷Ís2ø 13.5 km2 òÝăó¬ßāĄăÚ10Be ĆĔĞġďġóèñ¡
èíÍs2ø$ (1963)â4+èí 14.9 km2 óèõÞÚÖ I~w 10Be/9Be ø (2.1×0.4) x 10-10 óõïíÚI~w÷ 10Be/9Be ø/6 10Be/9Be (0.9-1.8 x10-8)óqºè 2 mÞæóâąáïíÚI~wâ1áā÷½ö/6ĆèñÞă÷òÝăõā
ùÙ/6ó) ÷)qÙýíø±Ñö*çĄñÞă 10Be óqºè 9Be âçĄöäÞíþÙ
10

Be/9Be øÕäõăøëòÝăÚQö9s÷PÒĆ'åí5(ÿ 10Be/9Be øÕäõăÚI~wsøĘĎĘ¼ò FSċĐâèÁSöõĂ(GH 1992)Ùì÷,»áā Be ĆèèñÞăóèñÙ
TG 10Be/9Be óqºêăóÙ TG 10Be/9Be (1-5 x 10-11)øI~wĀĂ 1 mÞÚìæòI~ws
÷ Be ø TGó/6ĆèñãíóèÙ¸ĆYAêăóI~wöèñÞă Be ø 98%âTG¸òÝăó¡çĄíÚThe concentration of cosmogenic nuclide in Tamagawa hot spring
YAMAGATA, T., SAITO, T., MARUYAMA, M., SEKINE, H., NAGAI, H., SINOHARA, A.,
MATSUZAKI, H.

3P16

計測手法についての理解を目的とした簡易自作 PHA 装置による環境放射能測定○小藤久毅（日本海洋科学振興財団）【はじめに】
放射線計測において使用する装置の高機能化に伴い、原理や動作があまり理解されないまま使用されている例が見受けられる。実際に機器を自作し使用することにより、機器に対する理解を深め、より有効な計測システムを構築出来るようになるものと考えられる。自作機器の一例として、低分解能ではあるが、簡易かつ安価に作製できる PHA モジュールを製作し、これを用いた

環境放射能測定を行った。
【装置】製作した簡易 PHA モジュールは、10bit AD コンバーター内蔵の 1 チップマイコン（PIC
マイコン）を主体とし、これにピークホールド回路およびレベル変換回路を加えたものである（図 1）。本モジュールは、入力パルス波高に応じた数値を RS232C 形式でリストモードで出力するものであり、データは PC 等で受信し処理を行う。
本モジュールを NaI(Tl)検出器および Ge 検出器に接続して使用した際のスペクトルを図 2に示す。市販 MCA と比較すると精度は落ちるが、NaI(Tl) 検出器のようにエネルギー分解能の低い検出器で使用する場合は十分な性能を持つことが確認できた。
【使用例】
本モジュールの動作はパルス入力に応じて RS232 データを出力するという単純なものであり、簡単な PC プログラムで、データの積算およびスペクトル表示が可能である。データ
を一定時間で積算するといった使い方のほか、PC の内蔵タイマを利用して、数十 msec オー
ダーでデータ受信時刻を記録することが可能であり、時間間隔解析による 220Rn、222Rn の分
別定量に対しても適用できる。これら測定の詳細についてはポスターで紹介する。

10 3
NaI(Tl)検出器
Ge検出器

cpm/ ch

10 2

パルス入力

ピーク
ホールド
回路

電圧

AD変換

シリアル レベル
データ

シリアル
データ

(TTL)

(RS232C)

リセット
信号

変換

簡易PHAモジュール

図 1 簡易 PHA モジュール模式図

10 1

100

10- 1

PC等

10- 2

0

100

200

300

400

500

Channel

図 2 NaI(Tl)および Ge 検出器での測定例

Environmental radioactivity measurement by simple handmade PHA module forunderstanding of measurement procedure
KOFUJI, H.

Rf 溶液

3P17

学のための

相クロ

微

トグラ

にお

る TIOA を用いたーの研究

(金沢大院自然 1 、金沢大理 2 、理研 3 、金沢大理工 4 )○
木

生 1、

2

光 3、

、

3

1

、

、横山明彦 4

【序論】 イオン 出溶 であるト イ オクチルアミン(TIOA)をした 相クロトグラの挙 をることによって、Rfの物 体形成能を研究する
こ と が で き る 。 本 研 究 で は 、 TIOA をし た 相 ク ロ ト グ ラ 用 固 定 相 (TIOA-Resin)をし、そのの 出能を測定するため、ト ー ーを用いた ッチ実験
によりRfの同 体であるZr, Hfの分配 Dを測定した。また、Rfの溶液 学の実験は、核反応でしたRfをエアロ ルにさせ、 学分
置までし 学分 を行
う、オンライン実験で行 れる。
したTIOA-Resinをオンライン実験に 用するた
89m
め、核反応で生成した Zrを イクロ ラム
し 学分 をする、オンライン実
験を行い、 速 学分 によりZrの溶線を得た。この 線から分配 を め ッ
チ実験の結果とを行い、 イクロ ラムを用いた実験が ッチ実験の値を反 するかをた。
【実験】TIOA-Resinは、
体スチ ン ビニル ン ン
体を 110℃で 2 間
減後し、アセトン中でしながらにさせたい のTIOAをし、一後、60℃で 6 間
してアセトンをさせをして 36%TIOA-Resinをした。 ッチ によりの 出能をる た め に 89 Y(p,2n) 88 Zr 反 応 お よ
175Lu(p,n) 175 Hf反応によりした 88 Zr (83.4 d)、 175 Hf (70.0 d)をト ー ーとして、こ
れらを
とともに
の
中で
し、水相の放射能を 線測定によって めD
値 を 得 た 。 オ ン ラ イ ン 実 験 は 、 理 学 研 究 AVF イ ク ロ ト ロ ン に て 行 っ た 。
89
Y(p,n) 89m Zr反応によりした 89m Zr (4.18 min)をKClエアロ ルに
させ ス
ット で
して 、
で 溶 液 し同 じ TIOA-Resinを めた イク ロ ラ ム(1.6mm i.d.×7.0 mm)から、溶
ラクシ ンをした。このラクシ ンを 線測定し
溶線を得た。溶線から体積を めてD値を めた。
104【結果】 ッチ実験で得た Zr、Hf の D 値、の D 値を Fig.1 に示す。 ッチ実験について、
7.5

10 M で D 値は Hf よりも Zr が大きくなった。これは、
出の

値と

イクロ

すると、

が大きくなっている。
分配挙

が平

に

られ、

速

となる

中である。

の TIOA 溶が一致している。

チ実験、オンラインの得た D 値を

クロ

ッ

ラムでは、

していない可能性が考
学過

103
102
101

ラム実験で

ッチ実験で得た値

イクロ

Zr (batch)
Hf (batch)
Zr (micro column)

1

ラ ム 実 験 で 得 た Zr

イクロ

D / mL g

オンラインのについて検討

100

0

5

10

HCl / [M]Fig.1 Variations of distribution coefficientsof Zr and Hf on 36-wt.% TIOA-Resin as afunction of HCl concentration.

Study on the reversed phase chromatography in trace concentration for solution chemistry of
rutherfordium
NANRI, T., ARAKI, M., NISHIO, M., HABA, H., EZAKI, Y., YOKOYAMA, A.

3P18

GARIS 用回転式 248Cm 標的の作成(理研仁科セ 1，阪大院理 2)○工藤祐生 1，羽場宏光 1，大江一弘 2，加治大哉 1，森本幸司 1，篠原厚 2，森田浩介 1【緒言】我々は，超重元素の化学研究に向けて気体充填型反跳核分離装置（GARIS）直結型
ガスジェット搬送装置の開発を進めている 1,2）．化学実験の対象となる長寿命の超重元素核種
は，238U や 248Cm などのアクチノイド標的を用いた熱い核融合反応で合成される．今回，分子電着法を用いて，理研重イオンリニアックからの大強度重イオンビーム照射に耐えうる
GARIS 用回転式 248Cm 標的の作成法を検討したので報告する．
【実験】本研究では，248Cm 標的の作成に先立ち，natGd（nat：天然同位体組成）を用いて電着時間や印加電圧などの電着条件を検討した．Gd は，収率トレーサーとして 88Y を加えた後，塩酸-メタノール系陽イオン交換法を用いて精製した．700 Pg の natGd を含んだ 0.1 M HNO3 溶
液 6 PL と 2-プロパノール 5.5 mL を混合し，Fig. 1 に示した電着セルに注いだ．Ti 標的バッキ
ング（厚さ 3 Pm）と Rh 板（厚さ 100 Pm）を Ti 製の冷却ブロック上に置き，それぞれ陰極，陽極とした．Ti ブロックは，電着中 15℃に水冷した．バナナ型に彫り込んだテフロンスペー
サーの有効標的面積は 2.04 cm2 であった．本研究では，まず，印加電圧を 1000 V とし，電着
時間を 2.5，5，7.5，10 分と変化させて natGd の電着効率を測定した．また，電着時間を 10分とし，印加電圧を 200，400，600，800，1000 V と変化させ，電着効率の印加電圧依存性を調べた．
【結果と考察】印加電圧 1000 V で電着
Rh plate (anode)
時間を変化させた場合，電着効率は電着Silicon rubber
Ti backing foil
Cooling water
時間とともに増加し，7.5 分で 100%に到(cathode)-2
達した．このとき，電流密度は 3 mA cm
から 12 mA cm-2 へと変化した．目視検査
Teflon spacerによれば，標的の均一性は高く，電着時
間 7.5 分以上の 4 つの試料の平均標的厚
Gd in 2-propanol
は 350±10 Pg cm-2 であった．一方，電着
時間 10 分での電着効率は，印加電圧とWater-cooled Ti block
ともに増加し，600 V で 100%に達することが分かった．
050 [mm]
上記の手法で作成した標的 8 枚を直径100 mm の円上に配置し，GARIS 用回転標的として使用する予定である．発表でFigure 1 Schematic diagram of the electrodeposition
cell used in this study.

は，今回決定した電着条件をもとに作成した 248Cm 標的の詳細の他， natGd ならびに 248Cm 標的を用いた大強度 18O ビーム照射試験の結果についても報告する．
【参考文献】
1) H. Haba et al., J. Nucl. Radiochem. Sci. 8(2007)55.
2) 菊永他，2006 日本放射化学会年会 1B04.
Preparation of a rotating 248Cm target of GARISKUDOU, Y., HABA, H., OOE, K., KAJI, D., MORIMOTO, K., SHINOHARA, A., MORITA, K.

3P19

238

U(16O,4n)250Fm 反応によるFm の生成と溶媒抽出挙動(阪大院理1、阪大核物理研究セ2、理研3)○藤沢弘幸1、大江一弘1、
矢作亘1、小森有希子1、髙山玲央奈1、菊永英寿1、吉村崇1、
髙橋成人1、高久圭二2、羽場宏光3、江崎豊3、榎本秀一3、篠原厚1

log D

【緒言】
我々は、短寿命かつ低生成量の重アクチノイド元素や超重元素を迅速に溶媒抽出し、分配比の配位子依存性より金属-配位子間の結合などに関する化学的性質を解明することを目標としている。本研究では、フェルミウムを加速器で合成し、その抽出挙動を他の希土類元素、
アクチノイド元素と比較した。
【実験】
250
Fm（半減期 30 分）は、大阪大学核物理研究センター(RCNP)のAVFサイクロトロンKコー
スにて238U(16O,4n)反応により合成された。FmはKClクラスターガスジェットシステムを用いて搬送され、0.1 M塩化アンモニウムでイオン強度を一定としたpH 3.06、3.16 の塩酸溶液 100µLで溶液化された。この溶液に有機相として 0.1 M TTA- CCl4溶液を 100 µL加え、20 分間振盪した。遠心分離後に各相を分取の後、乾固して 線測定を行い、両相への分配比を求めた。
さらに、同実験条件下での希土類元素の分配比を調べるため、La、Ce、Ndターゲットに16Oビームを照射して、Tb、Dy、Erを合成し、同様の化学操作を行い、その挙動を調べた。このとき用いた水相のpHは 3.06、3.16、3.26 であった。また、そのほかの希土類元素の分配比は理研マルチトレーサーを用いて導出した。
【結果と考察】図 1 に加速器オンライン実験の結果を示す。Fm は pH 3.06 で 15 カウント（水相: 6、有機
相：9）pH 3.16 で 65 カウント（水相: 36、有機相：
29）検出された。Fm の分配比は、pH 3.06 で 1.5、
0.6
pH 3.16 で 0.81 となった。希土類元素の分配比は、
0.4
イオン半径に主に依存し、イオン半径の小さいも0.2のほどよく抽出され、pH の増加と共に分配比が増0加することが知られている。図１に示すように、
今回加速器で合成した Tb、Dy、および Er も一般-0.2的な傾向に従っている。一方、Fm はランタニドと-0.4
同様に+3 の酸化数をもつと考えられるが、pH の-0.6
増加と共に分配比が低下し、ランタニドで観測さ-0.8れる傾向とは異なっている。pH 3.06 の統計量が極
3
3.1
3.2
3.3
めて小さいため、実際に Fm の分配比の pH 依存性
pHがランタニドの場合と異なるかどうかは、pH 3.06
図 1 Fm、Tb、Dy、Er の抽出挙動の Fm の分配比の統計量を増やすことや pH をさら
▲：Fm
○：Er
に変化させた実験で確かめる必要がある。
発表では、理研マルチトレーサーを用いた抽出実験の結果についても報告する。

□：Dy

◇：Tb

The liquid-liquid extraction behavior of Fm produced by the 238U(16O,4n)250Fm reaction
FUJISAWA, H., OOE, K., YAHAGI, W., KOMORI, Y., TAKAYAMA, L., KIKUNAGA, H.,
YOSHIMURA, T., TAKAHASHI, N., TAKAHISA, K., HABA, H., EZAKI, Y., ENOMOTO, S.,
SHINOHARA, A.

3P20

希土類元素をターゲットとした重イオン核融合反応による重元素合成の研究(金沢大院自然 1,金沢大理 2,阪大院理 3,金沢大理工 4)○浅野敦史 1,鈴木大介 1,
南里朋洋 1,山﨑逸郎 1,貝谷英樹 2,菊永英寿 3,高橋成人 3,横山明彦 4

反応断面積/mb【序論】現在重元素合成では、超アクチニド元素を合成するような重い系が興味を持たれている。このような重い系では、ほとんどが核分裂を起こし生成断面積は極めて小さいので完
全核融合の反応機構について詳細に調べるためには不利である。そこでアクチニドと同様に変形核である希土類元素をターゲットとした核融合について系統的な研究を行っている。標的核に変形核を用いた場合、球形核を用いた時に比べ生成確率に影響があらわれ、クーロン障壁程度の低エネルギーでは球形核を用いた場合よりもやや低いエネルギーで核融合が始まることが期待される。
本研究では、Tm(169Tm 100％)をターゲットとして 16O との核融合反応実験を行い、反応生
成物の放射能を測定して断面積を求め、理論的な励起関数と比較を行った。この系では核分裂は起こりにくく、Tm はパンケーキ型（電気四重極モーメント：－1.21）に変形をしている。
【実験】大阪大学核物理研究センターにてスタック法（長寿命生成物測定）、及びガスジェッ
ト法（短寿命生成物測定）による照射実験を行った。スタック法では高純度のアルミホイル(99.999％)に電着した Tm ターゲット（ターゲット厚 1.5~1.7 mg/cm2）を 2 枚ないし 3 枚重ね合わせてスタックにし、初期エネルギー130MeV または 140MeV の 16O5+イオンを 30 分間照射した。照射後各ターゲットに分けてポリエチレンシートに封入し、Ge 検出器を用いてγ線測定を行った。ガスジェット法ではスタック法と同様のターゲットについて同様の 16O5+イオン
で 1 分間、5 分間、20 分間の照射をそれぞれ行い、生成物を KCl クラスターに吸着させ、Heガスとともにキャピラリーチューブによって 70 m 離れた RI 実験室まで搬送した。搬送された反応生成物をフィルターで捕集し、Ge 検出器を用いてγ線測定を行った。ターゲット中心のエネルギーは 72~116MeV であった。
【結果と考察】測定された生成物の放射能とモニター反応によるビーム量測定値から、個々の生成物の反応断面積を求めた。実験から得られた励起関数の一部を計算コード ALICE による理論値（図中の実線）と比較して図に示した。スタック法とガスジェット法でデータが良い一致を示した。得られた断面積と理論値を比較すると 182Ir では励起関数の立ち上
1.00E+03
Iｒ-182スタック
Ir-180がりは理論値とほぼ一致したが、ピークのIr-182ガスジェット
Ir-181
Ir-181スタック
1.00E+02
位置がやや高エネルギー側にずれていた。
Ir-181ガスジェット
181
Ir-180ガスジェット
Ir では励起関数の立ち上がりが理論値よ1.00E+01
180
りも高エネルギー側にずれていた。 Ir で
Ir-182はピークの位置は理論値とほぼ一致して1.00E+00
いたが、得られた断面積の値は理論値よりもかなり小さいものであった。その他の核
1.00E-01
50
70
90
110
130
150
種については現在正確な励起関数につい入射エネルギー/MeVて解析中である。
図 169Tm＋16O 系の核融合反応励起関数
Study on the synthesis of heavy elements through nuclear fusion induced by heavy ion on rare earth
target.
Asano,A., Suzuki,D., Nanri,T., Yamazaki,I., Kaiya,H., Kikunaga,H., Takahashi,N., Yokoyama,A.,レー ーイオン化

3P21

【

大理 、

分 法の気相化学分離法への 用

大機器分 セ○雄、後藤 一 、工藤

】

超ア
素の

ノイド元素の化学的
の

から

する

が極めて さくはは、その大きな 電 にする相対論効果により同 元が示されている。しかし、超アノイド元素は 成であるので一 に える が極めて なく、化学的に しい。このような元素のを調べることを調べるための手法の一つとして、気相化学分離法がある。
これまでに 研究 では くのと 発を 成する dipyvaloylmethane (DPM) を用

いた気相化学分離法の研究を行ってきた。しかし、 成した 発 化合物の化学 が明確ではなく、化学的を 論するためにはそれらの化学 を明らかにすることが められていた。

本研究では、 発 化合物の化学 の解明が目的であり、そのために 発 化合物をなるべ
く分解 ず、の いイオン化法が められる。その条件を たすイオン化法として、
光子イオン化 (REMPI) 法の 用について検 を行っている。

レー ーを用いた【実験】

発 化合物のイオン化に REMPIを 用する のテスト
DPM

として、

のイオン化および分を行った。
めた DPM を He ガスでリン

グし、 重収分 器(JMS-600H)のイオン へと導入した。(fig.1)
REMPI 法 に よ る イ オ ン 化 に は
YAG レー ー
素レー ー (LDS698)の調 (330 360nm)を用いた。レー ー光は
入 光のを めるために レン (f = 300) によってイオン
でを結 よう導入した。
イオン で 成した DPM の分子イオンおよび ラグ ントイオンは、の m/z のイオンで分離され、イオン検出器にてそのが測定された。
【結果と考察】イオン ェン ーによるの研究により、DPM の REMPI ス
トルが確認されている。
その結果から 明したにおいて、 のようなイオンが 成しているのか 々の m/z について測定した。その結果、DPM の ラグ ントイオンである m/z = 57 および 127 が く 測されたが、これらのは EI 法の場合とは異なっていた。また、目的とする分子イオン m/z= 184 わずかに 測することが出 た。
化による 々のイオンの化な測定しており、よりな結果について報告する 定である。
Application of laser ionization mass spectroscopy for gas phase chemistry
SHIGENO, Y., GOTO, S., KUDO, H.

3P22

中

止

3P23

Rf の気相化学実験に向けた 4 族元素の揮発挙動に関する研究（1 新潟大機器分析セ，2 新潟大理，3 原子力機構先端研，4 理研仁科セ）○後藤真一 1，石川剛 2，工藤久昭 2，塚田和明 3，浅井雅人 3，
豊嶋厚史 3，佐藤哲也 3，永目諭一郎 3，加治大哉 4，羽場宏光 4【緒言】
気相化学分離法は連続かつ迅速に行える分離手法であることから，超重元素化学への応用が期待され，多くの研究がなされている。これまで，当研究室では Rf の化学的性質を明らかにするため 4 族元素塩化物を対象とした気相化学実験を行ってきた。核反応生成物の搬送法
をはじめ種々の実験条件について検討した結果，カーボンクラスタ搬送－塩化水素による塩素化が有効であることがわかった[1]。本研究では，Rf の気相化学実験に向けて同族元素である Zr および Hf を用いた基礎実験を行い，最適な実験条件について検討した。
【実験】
原子力機構タンデム加速器を用いた natGa(19F, xn)および natEu (19F, xn)反応と理化学研究所
AVF サイクロトロンを用いた 89Y(p, n)反応にて Zr および Hf 同位体を合成し，カーボンクラ
スタ搬送により気相化学実験装置へと導入した。
核反応生成物は，約 1000 ℃に加熱した反応部内の石英ウールに捕集され，塩素化剤として導入した塩化水素により塩化物を生成させた。反応部で生成した揮発性化合物のうち，後段の等温カラムを通過したものを冷却部に捕集し，HP Ge によるγ線スペクトロメトリによる核種の同定・定量を行った。
反応部温度および塩化水素の流量などの条件をさまざまに変化させ，最適な反応条件を求めた。また，反応部での揮発性化合物の生成時間を見積もるため，冷却捕集部での放射能の成長－減衰を測定した。これらの結果を基にして，Zr に対して等温クロマトグラムを得た。
【結果と考察】理化学研究所おける 89mZr (T1/2 = 4.16 min)を用いた実験の結果，反応室温度 1000 ℃，等温
カラム温度 150–550 ℃における等温クロマトグラムが得られた。相対収率 50%となる温度は
約 350 ℃であり，Sato らの結果[2]に近いものとなった。講演では，反応時間などの詳細な結果について報告する。
参考文献[1] 石川 他，第 51 回放射化学討論会 1A03 (2007).
[2] T. K. Sato, et al., J. Nucl. Radiochem. Sci. 6, N1 (2005).
Studies on volatile behavior of group‐4 elements for the gas phase chemistry of Rf
GOTO, S., ISHIKAWA, T., KUDO, H., TSUKADA, K., ASAI, M., TOYOSHIMA, A., SATO, T.,
NAGAME, Y., KAJI, D., HABA, H.

3P24

フロー

体

ンチ

のアルフ

線の

大

、 大
、
、

物

ー

ン

研究

ンターによる

○

、

有
、

子 、大

フラン

一

、

、矢作

、

、

原

Time/ch【は めに】本研究 ルー では、 体 ンチ ーンンター(LSC)を素からの線をする 置として用いるための基 研究、 置 発を行っている。LSC はが原 的にであり、試料を 体のまま測定できることから、、イオンの化
学 作を た の
中の
素を
かつ
に
できると
される。一方で、LSCにはエネルギー分が い、 的の 線スペクトルに 線スペクトルが なって大きな
ク ラ ンドとなる のもあり、実 に素のに 用するためにはこれらのをすることがとなる。そこで、 線と 線のの違いにし、この差を利用した / 線と
ク ラ ンドをして、内径数 µm のフロンチ ー
での測定法を 発した。さらに
素
の
実験として
チ ー を用いたフロー
LSC を試作し、 Fr (半34.6 s)の 線のを試 たので報告する。
【実験】内径の なる フロンチ ー に 線 として 241Am、 線 として 90Sr を導 して内径の違いによる 線エス ーの 化を べ、 線と 線のの違いを利用した / 線の原 のを行った。その中で最 な径のチ ー を決め、を用いて合 した 213Frのオンライン フロー測定に 用した。213Fr は大 大学 物 研究 ンター VF イクロト
ロンースにて、209Bi(16O, 4n) 応によって合 した。KCl/Heス ェ トによチ ー を用いたフロー測定
213
りした Fr を化 置で 1 分間
213
Fr
し、25 µL の で化、 化 ンチータ 100 µL と 合した 、内径 500 µm のフロンチ ー に導 して測定を行った。 ス ェ ト
物のから試料
線
ク ラ ンドの フロンチ ー 導 までの スは 動化した。
10 mm 試験 による測定【結果】
チ ー を用いて、 的の線スペクトルのとなる エネルギー
213
Fr
線
ク ラ ンドをすることができた。また、 ス ェ ト
物のから試料の イクロチ ー 導 まで線
ク ラ ンドを 動化したフロー
LSC によって、にしたである 213Fr の 線のEnergy/ch
Fig.1 。
な結果は発表時に報告する。
Fig. 1

213

Fr のエネルギーvs.時間の 2

スペクトル

Detection for alpha-particles of short-lived francium with flow-type liquid-scintillation counter
KOMORI, Y., OOE, K., YAHAGI, W., FUJISAWA, H., TAKAYAMA, L., KIKUNAGA, H.,
YOSHIMURA, T., TAKAHASHI, N., TAKAHISA, K., SHINOHARA, A.

ス

3P25

ェ

ト

大

置を用いた
研

原子力機構

原

矢作

の

密半
大

測定

○

光

大
【は めに】
これまでに 7Be から 235mU までの 10が 化学状態のを けて定数が 化す90mると報告されている。本研究対象である
Nb は現在報告されている中でも最も定数が大きく 化するの 1 つであり 数%の定数の 化も報告されている[1-3]。しかし
19 とい 半の さのため 度の い半
測定はであり,その 化 は実験
90m法により大きく らついている[1-6]。
は
Nb の半
を化学 を
て り し測定するために
ス ェ ト
置を利用した半測定を試 てきた[7]。本研究では 90mNbの半をいくつかの化学 で測定したので報告する。
【実験】
トに 14 MeV の ロトン ー を
Nb-90m は さ 3 µm の Al に電 した natZr ター
9090m
射することで起こる Zr(p,n) Nb 応でした。
された 90mNb を ス ェ ト
置によって化学実験 にしリエス ルフ ル に 30 間した。
された 90mNb
を 50 µL の 20 M HF
でしリ ロピ ン に して 線スペクトロ トリーを行った。測定には
度 Ge 半導体を用いた。また 137Cs
線 を線 として 時に測定することで pile-up のを行った。 いを るために 化学 で 120 の実験を り した。
20【結果と考察】Weirauch et al.[4]Geiger et al.[5]Smend et al.[6]Meykens et al.[3]This work

られた 20 M HF 中での 90mNb

た Smend らので半としている。また差は 0.16%

対

を測定し

差

の測定
度であり

究で報告されているよ
定数の
とが
定した半

化なら

内で一

分

行研

測するこ

18

で測

およびその比較はにおいて報告する。

18.5

の相

な数%の

る。そのほかの化学

19Fig. 1.

化学

20 M HF

化物

であり

Zr metalは 18.97±0.03

Hf metal

られた半

fluorideor Zr metal

を Fig. 1 に示す。

ZrO

いる半
くフ

19.5

られて

Hf metal

行研究でZr metalおよび

Half-life / sの半での 90mNb の半【 考】[1] J. A. Cooper et al., Phys. Rev. Lett. 15, 680 (1965); [2] A. Olin, Phys. Rev. C 1, 1114 (1970);[3] A. Meykens et al., Z. Phys. A 284, 417 (1978) ; [4] W. Weirauch et al., Z. Phys. 209, 289 (1968);[5] J. S. Geiger et al., Can. J. Phys. 47, 949 (1969); [6] F. Smend et al., Z. Phys. 248, 326 (1971) ;[7],
51 放射化学
1P04 (2007)

Precision measurement of the half-life of Nb-90m using a gas-jet transport system
KIKUNAGA, H., FUJISAWA, H., YAHAGI, W., SHINOHARA, A., HABA, H., EZAKI, Y.,
KASAMATSU, Y., HIROSE, K., OHTSUKI, T.

3P26

106 番元素シーボーギウムの化学実験に向けたタングステンの溶媒抽
出挙動の研究(阪大院理 1、阪大核物理研究セ 2、理研仁科セ 3)○大江一弘 1、矢作亘
1、小森有希子 1、藤沢弘幸 1、菊永英寿 1、吉村崇 1、佐藤渉 1、高橋成

人 1、高久圭二 2、羽場宏光 3、工藤祐生 3、江崎豊 3、篠原厚 1

Distribution ratio【はじめに】
本研究では 106 番元素シーボーギウム(Sg)の化学的性質を解明することを目標としている。
Sg は 6 族元素に類似した性質を持ち、モリブデン(Mo)やタングステン(W)と同族の元素であることが示されているが、化学実験の例は少なく、溶液化学においては 2 例の報告があるのみで、その化学的性質はほとんどわかっていない。本研究では Sg の溶液化学実験に向け、同族元素である W の溶媒抽出実験を行った。酸性溶液中では、高濃度の W はポリ酸を形成することが知られており、半減期の短さと生成量の少なさからポリ酸を形成することのない Sgと化学的挙動を比較するためには、単核の W の化学的挙動を調べる必要がある。そこで今回、核反応により合成した短寿命の W 同位体を用い、ポリ酸を形成しないと期待される極低濃度における W の溶媒抽出挙動を詳細に調べた。
【実験】
実験は大阪大学核物理研究センター(RCNP)および理化学研究所の AVF サイクロトロンを用いて行った。
RCNP では Dy ターゲットに 16O ビームを照射することにより合成した 174W(半減期 31 分)を、理化学研究所では Gd ターゲットに 22Ne ビームを照射することにより合成した 173W(半減期 7.6 分)を用いて実験を行った。W 濃度は 6.4 × 10-11 M 以下であった。He/KCl
ガスジェット搬送システムにより搬送した W をポリエステルシートに 5 分間捕集し、塩酸 200
μL で溶液化した。これを 0.05 M 塩化テトラフェニルアルソニウム-クロロホルム溶液または0.05 M Aliquat336-クロロホルム溶液 200 μL と混合し、3 分間振とうした。遠心分離後、二相を別々に分取して γ 線測定を行い、分配比を求めた。
【結果と考察】Fig. 1 に、例として 0.05 M Aliquat336-ク
1
ロロホルム溶液による抽出結果を示す。Wの分配比は 8 M 塩酸付近で最大となり、塩0.1
酸濃度が薄くなるにつれて抽出量が下がる
ことがわかった。また、塩化テトラフェニ
ルアルソニウムの実験から、0.1 M-4 M 塩
0.01
酸では W はほとんど抽出されないことがわかった。これらの結果から、0.1 M-4 M 塩
0.001
酸では極低濃度の W は中性あるいはカチ
0
2
4
6
8
10
12
オン種として存在し、塩酸濃度が高くなる[HCl] / M
につれて負電荷をもつ塩化物錯体が形成さFig. 1 塩酸溶液からの 0.05 M Aliquat336れることが示唆された。今後は分配比の W
クロロホルム溶液による W の溶媒抽出挙動
濃度依存性を調べ、今回の実験結果が単核
W の挙動であることを確認する予定である。
Studies of extraction behavior of tungsten for chemical studies of seaborgium (element 106)
OOE, K., YAHAGI, W., KOMORI, Y., FUJISAWA, H., KIKUNAGA, H., YOSHIMURA, T., SATO,
W., TAKAHASHI, N., TAKAHISA, K., HABA, H., KUDOU, Y., EZAKI, Y., SHINOHARA, A.

メスバウアー分光法による β-FeOOH 生成に対するクロム添加の影響

3P27

評価
(東大院理 1 、東大院総合 2 ) ○加藤圭太 1 、小豆川勝見 2 、松尾基之 2【緒言】 鉄は環境に応じて様々な形態で存在し、腐食生成物(錆)の種類も様々である
ことが知られている。例えば、FeO 6 の八面体で c 軸方向にトンネルを形成し Cl ‐ の様なハロゲンイオンを侵入させることで安定する β-FeOOH や、緻密な錆を形成し腐食速度を遅くする保護層等がある。錆の化学状態や構造を知る事は、腐食生成物の予測や進行を考える上で大変重要である。
Cr は耐候性鋼に添加する典型的な元素であるが、腐食が進行しやすいと言われる沿岸地域で見られる β-FeOOH の生成への影響については研究が不十分である。そこで本研究では、Cr 3+ が存在する水溶液中で β-FeOOH を合成し、メスバウアー分光法によりCr 添加の影響評価を行った。
【実験】 0.1M の FeCl 3 水溶液を 100℃で 4h 撹拌して生成した沈殿物をろ過し、45℃
で 24h 乾燥させ β-FeOOH を合成した。Cr 添加の影響を見るために、Cr/Fe = 4、20wt%となるように CrCl 3 を添加して同様に合成したものをそれぞれ β-4Cr、β-20Cr とした。
鉄の化学状態を見るために 57 Fe メスバウアー分光測定を行った。また構造変化を見るために、高エネルギー加速器研究機構 Photon Factory の BL-9A において蛍光法により、Fe の K 吸収端 EXAFS 測定を行った。
【結果と考察】 78K で 57 Fe メスバウアースペクトルを測定した結果、3 つのセクステットとして解析された。Fig.1 にメスバウアーパラメータの四極分裂(Q.S.)の変化を示す。CrCl 3 を添加しても Q.S.の変化はほとんど観測されなかった事から、β-FeOOH の対称性に変化はなかったものと思われる。 Fig.2 に EXAFS から得られた動径構造関数(RSFs)を示す。1.6Å、2.7Å 付近のピークはそれぞれ Fe-O、Fe-Fe に由来するものだが、ここでも CrCl 3 の添加の影響はほとんど見られなかった。この結果は、先行研究 ＊ 1 において Cr 添加により FeO 6 の八面体自体が歪んだ γ-FeOOH と違い、八面体自体に影響が無かったα-FeOOH と同様の傾向である。以上より、β-FeOOH は Cr を添加してもQ .S.( mm/ s)

0

-0.2

-0.4

-0.6
0

Fig.1
＊1

5

10
15
Cr添加量 wt%

Fe site1

Fe site2

20

Ra dia l S t r uct ua l Funct ions

基本構成ユニットである FeO 6 八面体には顕著な変化が現れないことが分かった。
Fe-O
(c)
(b)
(a)
0

2

4

6

8

R/Å

Fe site3

78K で 測定 された メス バウアー
パ ラメータの Q.S.

Fe-Fe

Fig.2

Fe の K 吸 収 端 EXAFS か ら 得られ た RSFs(a)β -FeOOH (b)β -4Cr (c)β -20Cr

S. Suzuki et al., Corrosion Science, 46 (2004) 1751

Influence of chrome on the formation of β-FeOOH
spectroscopy
Kato, K., Shouzugawa, K., Matsuo, M.

in aqueous solution analyzed by Moessbauer

3P28

集積型鉄錯体とその混晶のスピン状態(広島大理 1、広島大院理 2、広島大 N-BARD3)○土手 遥 1、厚地正樹 2、井上克也 2、中島覚3【緒言】これまでに、当研究室では集積型錯体のスピンクロスオーバー挙動の研究を進めてきた。特に、Fe(NCX)2(bpp)2 (X=S, Se, BH3; bpp=1,3-ビス（4-ピリジル）プロパン)では二次元
相互貫入構造という大変珍しい集積構造をとること、そして Fe(NCBH3)2(bpp)2 ではスピンク
ロスオーバー挙動を示すことを明らかにした。本研究では集積型錯体の特徴を明らかにする
ため、混晶実験を行うこととした。一般に、混晶実験はスピンを持たない金属を加えること
により鉄−鉄間の相互作用を薄めることにあるが、本研究ではイオン半径の違いに着目して、Fe(NCX)2(bpp)2 錯体の混晶実験を行った。

Relative Transmission【結果と考察】合成は鉄原子と亜鉛原子、鉄原子とコバルト原子がそれぞれ１：１になるよ
うに、そして金属と配位子が化学量論になるように調製して拡散法により結晶を得た。
Fe0.5Zn0.5(NCS)2(bpp)2 では粉末Ｘ線回折の結果より、Fe(NCS)2(bpp)2 と同型であると判断された。この混晶のメスバウアースペクトルでは、二組の二価高スピンのダブレットが観測され、二つの鉄サイトがランダムに亜鉛に置換されていると考えられる。Fe0.5Zn0.5(NCS)2(bpp)2のメスバウアーパラメータは I.S.=1.07,1.08mm/s, Q.S.=1.36,2.00mm/s であり、Fe(NCS)2(bpp)2とほぼ同じであった。
Fe0.5Zn0.5(NCSe)2(bpp)2 では液体窒素に浸けると大変色が濃くなる結晶が得られた。この変化
は Fe(NCSe)2(bpp)2 に比べて大きい。しかしながら、得られた量は大変少なかった。
Fe0.5Co0.5(NCSe)2(bpp)2 では測定に十分な
1.0005量が得られた。そのメスバウアースペクト
1.00000.9995ルを図１に示す。二組の二価高スピンのダ
0.9990ブレットと１組の二価低スピンのシングレ
0.9985298 K
0.9980ットが観測される。Fe (NCSe)2(bpp)2 でも僅
0.9975かに二価低スピン種が観測されるが、それ0.9970に比べてその割合が増えている。しかしな
1.000
がら顕著な温度変化は観測されなかった。
0.998
イオン半は Fe2+, HS = 92pm, LS = 75pm,
78 K
0.996
Zn2+=86pm, Co2+, HS = 88.5pm, LS = 79pm で0.994ある。Fe と Co が架橋配位子で架橋された
0.992
集積型錯体では、イオン半径の小さな Co
-4
-2
0
2
4
の影響を受けて、Fe も小さくなろうとする
Velocity/ (mm/s)
ような影響を受けたものと推測される。即ち、化学的圧力効果のためと考えられる。 図１ Fe0.5Co0.5(NCSe)2(bpp)2 のメスバウアース
長鎖アルキル基のファスナー効果は有名で ペクトル
あるが、混晶による化学的圧力効果は珍しい。また、NCS では効果がみられなかったが、NCSe
では効果がみられたことは興味深い。これは、Se の S よりもソフトな性質に由来すると考えられる。
Spin States of Assembled Iron Complexes and Their Mixed Crystals
DOTE, H., ATSUCHI, M., INOUE, K., NAKASHIMA, S.

3P29

鉄(II)スピンクロスオーバー金属錯体液晶の構築と機能発現(広島大院理 1、広島大 IAMR2)○小島由寛 1、井上克也 1,2、速水真也 1

3

χ mT / cm K mol【序論】 金属錯体液晶は中心金属錯体部位と長鎖アルキル鎖部位からなる分子である。動的電子状態を有する金属錯体（スピンクロスオーバー錯体、混合原子価錯体、磁性体など）
はスピン状態の変化により機能性を発現することから、そこに長鎖アルキル鎖を導入することにより、スピン状態に由来した機能性と液晶性を併せ持つことができ、機能性液晶材料の開発が可能となる。今回はスピンクロスオーバー錯体と液晶を組み合わせ、スイッチング機
能を持つ金属錯体液晶の構築を試みた。
【実験】 2,6-Bis(benzimidazol-2’-yl)-4-hydroxypyridine (bzimpy-OH)に長鎖アルキル鎖を 3 本導入した配位子 3Cn-bzimpy (n=8~22)を用い
H2n+1Cnて、Fe(II)錯体 [Fe(3Cn-bzimpy)2](BF4)2(図 1)Nを合成し、元素分析により同定した。液晶特N
N CnH2n+1
N
性は、DSC 測定、光学模様観察及び粉末 X H C O
Fe2+
NNOCnH2n+1
2n+1 nN
線回折測定により液晶相の 定を行った。
誘
N
N C H
n 2n+1
電特性は比誘電率及び P-E 曲線の測定を行N
H2n+1Cn
った。磁気特性については磁化率測定及びメ
2BF 4スバウアー測定を行った。さらに単結晶 X
図1. [Fe(3Cn-bzimpy)2](BF4)2の分子構造図。
分子構造図。
線構造解析を行った。また、中心金属が他の金属イオンについても調べ、Fe(II)と比較した。
1st heating
1st cooling
2.0【結果と考察】 [Fe(3C16-bzimpy)2](BF4)2 は、DSC
2nd heating
2nd cooling
測定、光学模様観察及び粉末 X 線回折測定により
1.5
331K で結晶相と B2 相間の転移、447K で B2 相とSmA 相間の転移、466K で SmA 相と液体相間の転1.0移が観測された。また、誘電測定を行ったところ、
0.5
液晶転移温度付近から比誘電率が上昇した。P-E
曲線の測定より B2 相の温度においてヒステリシスが観測され強誘電性が発現していることが分か
100
200
300
400
Temperature / Kった。また、磁気測定により液晶転移温度付近で 図2. [Fe(3C16-bzimpy) ](BF ) のχ T-Tプロット
プロット。
プロット。
2
4 2
m
低スピン状態から高スピン状態へス
ピン状態転移した。しかし、降温過程において完全な低スピン状態には戻らなかった(図 2)。そこで、メスバウアー測定を行ったところ、低スピ
ン状態と高スピン状態の分子が 1:1で存在していることが分かった。さらに単結晶 X 線構造解析により、こ図3. [Fe(3C16-bzimpy)2](BF4)2の単結晶構造。
単結晶構造。
の分子は 6 本の長鎖アルキル鎖が 2
本と 4 本に分かれた非対称な棒状構造を形成していることが分かった(図 3)。これらの結果より、キラル源も屈曲構造も有していない分子で、強誘電性液晶の開発に成功した。
Construction and functional expression of iron(II) spin-crossover metallomesogen
KOJIMA, Y., INOUE, K., HAYAMI, S.

配位子によるテクネチウムクラスターのレドックス制御

3P30(阪大院理 1、大同工大教養 2、東北大高教セ 3)○松田亜弓 1、吉村
高山

努 2、関根勉 3、篠原崇 1、厚1【はじめに】
八面体型六核錯体は、多様な酸化還元特性や発光特性を持ち、これらの錯体の酸化還元電位や発光寿命、発光強度はキャップ配位子やターミナル配位子により変化することが知られている。我々は、これまでキャップ配位子にカルコゲニド、ターミナル配位子にハライドやシアン化物イオンが配位したテクネチウム六核錯体を合成し、その性質について調べてきた。
今回は、キャップ配位子がテクネチウム六核錯体の酸化還元挙動に及ぼす影響を調べるために、硫化物イオンと臭化物イオンが混合してキャップ配位したテクネチウム六核錯体[Tc6(µ3-S7Br)Br6]3-(1) 、[Tc6(µ3-S6Br2)Br6]2-(2)の酸化還元電位を測定した。
【結果と考察】合成 テクネチウム、硫黄、臭化カリウム、臭素を混合し、850℃で 67 時間、溶融塩反応させ、[Tc6(µ3-S7Br)Br6]3-(1) 、[Tc6(µ3-S6Br2)Br6]2-(2)を合成した。これら 2 つの錯体はカラムクロマトグラ
フィーで分離した。これらの錯体の構造は X 線結晶構造解析により決定した。1 および 2 のター
ミナル配位子はすべて臭素原子で、8 つのキャップ配位子は、1 では 1 つ、2 では 2 つが臭素原子で残りが硫黄原子だった(図 1)。
酸化還元特性 酸化還元電位はアセトニトリル中で測定した。TcⅡTcⅢ5 (25e)/ TcⅢ6(24e)に帰属される一電子酸化還元波が 1 では-1.0 V に、2 では-0.32 V に観測され、キャップ配位子の臭化物イオンの数が 1 つから 2 つに変わると、テクネチウム六核の酸化還元電位は正側に 680 mV シフトした。TcⅢ6(24e)/ TcⅢ5TcⅣ(23e)に帰属される一電子酸化還元波は、1、2 ともに観測されなかった。また、キャップ配位子がすべて硫化物イオンのテクネチウム六核錯体では、TcⅡTcⅢ5 (25e)/ TcⅢ6(24e)に帰属される一電子酸化還元波は観測されていない。これより、テクネチウム六核錯体ではキャップ配位子の硫化物イオンが臭化物イオンに置換される数が増えるにつれて、還元されやすくな
ることがわかった。また、このことからキャップ配位子でテクネチウム六核の酸化還元電位を制御できることがわかった。

Tc
S

3Br

Tc
S

2Br

図 1．[Tc6(µ3-S7Br)Br6]3-(1)、[Tc6(µ3-S6Br2)Br6]2-(2)Redox control of technetium cluster with the face capping ligand
MATSUDA, A., YOSHIMURA, T., TAKAYAMA, T., SEKINE, T., SHINOHARA, A.

3P31

超巨大磁気抵抗の起源としての電気抵抗相の分離(1 Eötvös Loránd 大学, 2 東大院工) ネメス・ゾータン 1, 2、ホモ
ナイ・ゾータン 1、ベルテス・アティラ 1、野村貴美 2

現代のデータ保存システムはデジタル値を表す小さな磁区の保存・呼出に主に基づいている。最近発見された磁気抵抗(Magneto Resistance: MR)効果は、磁気シグナルを
電子パルス信号に変換するために応用され、不可欠な材料になっている。MR の感度をさらに向上させ、蓄積データ密度を上げれば、書き込み・読み込みプロセスを早くすることができる。磁場のもとで電流制御ができる層構造の巨大磁気抵抗材料が開発されてきたが、そのほかここ十年間に、新しい種類の MR 効果を示す物質が発見された。これは、磁気秩序を示す温度付近でより大きなバルクの MR 効果を示し、超巨大磁気抵抗(Colossal MR)と呼ばれる。CMR の典型的な化合物としては Co ドープのペロブスカイ
ト、A サイト陽イオンがランダムなダブルペロブスカイト、カルコゲナイドスピネルがある。最も注目すべきことは、ほとんどが組成、結晶構造、磁性においてお互いに異なるにもかかわらず、すべて特筆すべき新しい現象つまり CMR を示すことである。
CMR 効果の起源を解明し、MR 効果の感度を向上させるためには、CMR 物質・材料の共通の特徴を見つけることである。下記の発表論文に示したような数種の CMR 物質について局所およびバルクにおける電子的・磁気的性質に関する最近の我々の研究を紹介する。 イオンドーピングやカチオンの並びかたを変動させるなどしてその小さな変動による影響を研究した結果、CMR 材料の共通点を見いだすことができた。それは磁気抵抗を担うナノスケールの電気抵抗相の分離である。当日はメスバウアー分光法を中心に解析した結果を報告する。
1. Németh Z, et al., Fe-57 and Eu-151 Mössbauer studies of magnetoresistive europium based
cobalt perovskites, Hyperfine Interactions 169(1-3): 1241–1246 (2006)
2. Németh Z, et al., Mössbauer and magnetic studies of La0.8Sr0.2CoO3-G CMR perovskites,
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 271(1): 11–17 (2007)
3. Németh Z, et. al., The effect of iron doping in La0.8Sr0.2Fe0.05Co0.95O3−δ perovskites, European
Physical Journal B 43: 297-303 (2005)

4. Z. Klencsár, et al. , Physica B 358 (2005) 93.; Z. Klencsár, et al. , J. Magn. Magn.
Mater. 281(1) (2004) 115.; Z. Németh, et al. , Eur. Phys. J. B 57 (2007) 257.
Electronic phase separation as a root of colossal magnetoresistance
Zoltan Nemeth, Zoltan Homonnay, Attila Vertes, Kiyoshi Nomura,