5
13

2001

12

28

メスバウアー分光法を用いた動的電子状態に関する研究（速水真也）………………………………

1

新アクチノイド核種の発見と中性子不足アクチノイド核種の壊変特性に関する研究（塚田和明）………………………………

6

レーザー分光法によるアクチノイドのスペシエーション（木村貴海）………………………………

9

1．2001 Asia-Pacific Symposiun on Radiochemistry の報告（前田米藏） …………………………… 14
2．2002 日本放射化学会年会・第 46 回放射化学討論会（大西俊之）………………………………… 17

原研施設利用・大学開放研究室（伊藤泰男）…………………………………………………………… 18

Choppin 先生からのメッセージ（吉田善行）…………………………………………………………… 20

1．第 38 回理工学における同位元素・放射線研究発表会（山田康洋）……………………………… 22
2．国際分析科学会議 2001（IUPAC ICAS 2001）における放射化学関連シンポジウム（桝本和義）……………………………… 22
3．材料化学における陽電子とポジトロニウムの利用入門研究会（伊藤泰男）…………………… 22

4．International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect（ICAME01）（小林義男）……………………………… 23
5．ACTINIDES-2001（小川徹） ……………………………………………………………………… 24

6．2nd International Symposium on Advanced Science Research（ASR2001）- Advances in Heavy Element Research- （永目諭一郎） ……………………………… 25

1．学術的会合（国内会議）……………………………………………………………………………… 27
2．学術的会合（国際会議）……………………………………………………………………………… 28
3．情報をお寄せ下さい（編集委員会）………………………………………………………………… 29

1．日本放射化学会学会賞・木村賞について（中原弘道）…………………………………………… 30
2．第 3 回日本放射化学会総会報告 ……………………………………………………………………… 30
3．理事会報告……………………………………………………………………………………………… 31
4．内規の施行について…………………………………………………………………………………… 35
5．会員動向（平成 13 年 5 月 1 日以降） ………………………………………………………………… 35
6．日本放射化学会入会勧誘のお願い…………………………………………………………………… 36
7．オンラインジャーナルとホームページの運営について…………………………………………… 38
8．Journal of Nuclear and Radiochemical Science（日本放射化学会誌）への投稿について ……… 38

放射化学ニュース

第５号

2001

近年、光の時代の到来に向け、物質のもつ様々な機能、例えば、磁石の特性、電気の特性、色などを光で自由自在にスイッチさせることができる新しい物質、新しい技術を開発することを目指して研究が行われている。こうした研究がさらに進めば、光の時代に不可欠な高密度光記録材料、光コ
ンピューター、光表示材料、フォトメカニカル材料作製等への応用が開け、社会的に大きな影響を及ぼすものと考えられる。
1．はじめにルに光を照射することにより、低スピン状態から第一遷移金属イオンにおいて d4-d7 電子配置を準安定高スピン状態へのスピン転移が観測され有する金属イオンは、配位子の配位子場力に応じる。この現象は光誘起スピン転移 (Light-Inducedて高スピンあるいは低スピン状態をとる。この配Excited Spin State Trapping; LIESST) 現象と呼位子場力がクロスオーバーポイントに近づくと、温ばれている 。さらにこの準安定高スピン状態に度や圧力などの外的要因によって基底状態の異な別の光を照射するともとの低スピン状態に戻る。

るスピン状態に転移し、スピンクロスオーバー挙

この現象は低温で低スピン状態に光照射を行った動が観測される。現在まで数多くのスピンクロス

場合、励起状態に遷移した電子が緩和する過程でオーバー錯体が、双安定性を利用したスイッチン

高スピン状態の最低準位にトラップされるためにグ材料の構築を目指して、鉄 (II)、鉄 (III)、コバル

起こる (図1)。このLIESST現象は光スイッチング

ト (II) などの金属錯体において研究されてきた

4)

1−3)

。

分子の一つであり、この LIESST 現象は光スイッ

さらにいくつかの鉄 (II) スピンクロスオーバー錯

チング分子素子として光メモリーなどへの応用の体は、転移点以下の温度で低スピン状態のサンプ可能性から大きな注目を集めている。したがって様々な金属イオンを用いた化合物で LIESST 現象を観測することは、光スイッチング分子素子の開発に大きな発展を促すことになる。
2．新規光スイッチング分子素子の開発
一般に光スイッチング材料を構築する上で必要な条件は、(1) 双安定性を有すること、(2) スイッ
チングに伴う構造変化が小さいこと、という条件を満たさなければならない。アゾベンゼンは光照射によりシス-トランスの異性化が起こることが一般的に知られている光異性化化合物である。ア
ゾベンゼンは溶液中では光異性化反応を示すが、固体状態では光スイッチング特性を示さない。それは溶液中では異性化に伴う構造的な立体障害が少なく異性化を起こしやすいが、固体状態においては異性化に伴う構造変化が大きいためである。
しかしこれらの条件が満たされていても多くの物

図1

質は光スイッチング特性を示さない。これは構造d 6 化合物における光誘起スピン転移 (LIESST)の原理図。

変化が小さい物質は光誘起準安定状態を生成しう

1放射化学ニュース

第５号

最安定相

2001

100

(a)

光

Relative intensity / %光双安定物質
光分子素子

準安定相
図2

双安定性を有する化合物の光スイッチング。

90
100

(b)

90

100

(c)

るが、トンネル効果によってすぐにもとの状態に戻ってしまうためである。したがってどのような90

分子設計を行えば、光誘起準安定状態をトラップ-4することができるか、ということが重要な課題の

-2

0

2

4

Velocity / mm s-1

一つでもある。光スイッチング分子素子を開発す
図3

ることは、これからの光の時代に必要な材料の一つである。光スイッチング分子とは光に応答して、鉄 (II) 化合物 [Fe(L)(CN)2]･H2O の 20K でのメス
バウアースペクトル。(a) 光照射前、(b) 550nmの光照射後、(c) 850nm の光照射後。

ある状態からもう一つの状態に可逆に状態が変化し、その分子レベルでの変化が分子の性質を変化

この鉄 (II) 化合物は緩和温度がこれまでの最高温

させ検知できるような双安定性を有する分子であ度で約 130 K と大幅な緩和温度の上昇を記録しる (図 2)。ある安定状態から光で励起されて、もた。この LIESST 錯体の大きな特徴のもう一つはとの安定状態には戻らず光誘起準安定状態へトラ

その構造にある。単結晶構造解析を行った結果、ップされることができれば、物質は光スイッチン

五座配位マクロ環内に鉄 (II) イオンがあり軸位にグ特性を示す。本研究では、分子間相互作用の導上下からシアノ基が二つ配位した構造であること

入がその解決策になることを提言し、さらに応用が分かった (図 4)。平面マクロ環配位子内に鉄 (II)可能な光スイッチング分子および光スイッチング

イオンが配位しており、その軸位上下からシアノ分子を導入した光機能材料などの紹介をする。

基の炭素原子が配位している。その分子と分子の間に水分子が含まれており、水分子とシアノ基が3．鉄 (II) LIESST 化合物

水素結合を介して一次元鎖を形成している。この最近、我々はスピンクロスオーバー鉄 (II) 化合

鉄 (II) 化合物が現在までの緩和温度の最高値をマ

5)

物[Fe(L)(CN) 2]･H2O が LIESST 挙動を示すこと

ークした要因の一つとして分子間相互作用を水素6)を見出した (図 3) 。20K でのメスバウアースペク

結合を用いて強めたことにある。光誘起スピン転

トルにおいて、光照射前は高スピン状態と低スピ

移現象すなわち LIESST 現象の観測には協同効果

ン状態の割合が 1 ： 1 であり、高スピンフラクシを強めると効果的に働く傾向があり、協同効果をョンの半分が低スピン状態へとスピン転移したこ

強める一つの手段として、分子間相互作用の導入とを示している。この状態に 550nm の光を照射は LIESST 化合物の分子設計において重要な役割

すると低スピンフラクションが高スピン状態へとを果たしている。

光誘起スピン転移し、さらに 850nm の光を照射
4．鉄 (III) LIESST 化合物

すると高スピンフラクションの半分が低スピン状態へと逆光誘起スピン転移した。このことは光に

LIESST 錯体は、これまでにいくつか報告されよる可逆なスピン転移をすることを示しており、ている。しかし、それらはすべて鉄 (II) 化合物で2

放射化学ニュース

第５号

2001

(a)

(b)

図 4 鉄 (II) 化合物[Fe(L)(CN)2]･H2O の (a) ORTEP 図、(b) 分子パッキング図。

あり、それ以外の化合物では一つも見出されていない。鉄 (III) 錯体など他の金属錯体で LIESST 現

3.5
-1
3
mT / cm Kmol

象が観測される可能性に関して、いくつかの理論的、実験的検討がなされているが、その結論は鉄 (II) 化合物以外 (鉄 (III) あるいはコバルト (II) 化
合物など) は、ポテンシャルダイアグラムを考慮した場合、活性化エネルギーや結合距離の問題かχ

ら、準安定高スピン状態に励起されてもトンネル

3.0
2.5
2.0
1.5

4)

効果のため不可能とされてきた 。鉄 (III) 化合物

1.0[Fe(pap) 2] ClO4･H2O の磁化率の温度依存性を図 5に示す 7)。室温で高スピン状態を示しており、温0.5
50

度を下げていくと 165 K 付近で磁化率の値が急激

100

150

200

250

300

Temperature/ Kに減少した。100 K で低スピン状態となっており、

図 5 鉄 (III) 化合物[Fe(pap)2]ClO4･H2O の χmT vs. T プ
ロット。▽：降温 (300−5K)、△：昇温 (5−300K)、▲：急冷後昇温 (5−300K)。

温度変化によるスピン転移挙動が観測された。この鉄 (III) 化合物は熱的なヒステリシスや、5 K まで急冷することによりスピン転移せず室温状態のまま凍結する凍結効果を示す。これらのことからより磁化が増大する現象が観測された。さらに増この鉄 (III) 化合物は協同効果が非常に大きな系す

大した磁化は 15K では緩和することなく安定に保

なわち非常に強い分子間相互作用が働いている系持された。この新規 LIESST 現象を定量的に観測であることがわかる。上述したように、現在までするため 15 Ｋにおいて 57Fe でエンリッチしたサ

スピンクロスオーバー鉄 (II) 錯体以外で LIESST

ンプルについてメスバウアースペクトルを測定し現象を観測することは不可能とされてきた。しかた (図 6)。光照射前のスペクトルは I.S. = 0.11

しながら分子間相互作用を利用することにより、

mm/s、Q.S. = 3.08 mm/s であり低スピン状態に

双安定状態ポテンシャルにおける活性化エネルギ

帰属できる。このサンプルに光を照射することにーを変化させ、光励起準安定状態を保持できるとよりI.S. = 0.44 mm/s、Q.S. = 1.14 mm/sの新たな考えられる。実際にこの鉄 (III) 錯体に 15 K で配ピークが観測された。これは鉄 (III) 低スピン状態

位子金属間電子移動 (LMCT) バンドに相当するから鉄 (III) 高スピン状態へスピン転移が、光によ

560 nm の光照射を行った。その結果、光照射にり誘起されその状態がトラップされたことを示し

3

放射化学ニュース

第５号

2001

5．応用可能な光スイッチング分子素子ている。すなわち、これまで LIESST が観測できないと考えられていた鉄 (III) 錯体で、はじめて

最近我々は非常に優れたいくつかの光スイッチ

LIESST 現象が観測できたことを示している。こング分子素子の開発に成功した。一般的に協同効の状態は、約 70 Ｋまでは安定に保持できた。ま果が大きな化合物はスピン転移挙動が急激でありた温度を上げアニーリング後のスペクトルは低ス

協同効果が大きく、非常に大きな熱的ヒステリシ

ピン状態に戻ることも確認できた。この LIESSTスを示す。大きなヒステリシスを示す化合物はそ

挙動が鉄 (III) 錯体において初めて観測された要因のヒステリシスループ内で双安定状態が存在し、はその構造にあると考えられる。単結晶構造解析

スイッチング分子としての応用も考えられる。

の結果より、この構造は三座配位子が二つ配位し我々は鉄 (III) 化合物 [Fe(qsal)2]NCSe･CH2Cl2 が、た六配位八面体構造をとっており、この三座配位

50 K以下でLIESST現象を示すことを見出した 8)。

子が互いに垂直になるように配位している (図 7)。

これは先に述べた鉄 (III) 化合物[Fe(pap) 2] ClO4･

またこのような垂直配位子のため、分子間で π-π

H2O に対する最初の LIESST の観測に続いて二例

スタックを形成しており、その距離は約 3.5Å で目である。この鉄 (III) 化合物に対するスピン転移ある。この分子間相互作用により分子同士が強く温度は約 390K と 210K であり、非常に大きなヒス影響を受けあう協同効果を生じた。このように分テリシスループ (∆T =180 K) を有しており、ちょ子のデザインをある程度コントロールすることがうど真ん中に室温がある (図 8)。このヒステリシ

できれば鉄 (II) 錯体だけでなく、その他の金属錯

スループ内 (室温) で光スイッチングする可能性を体でも LIESST 挙動を観測することが可能となる十分に秘めている。また先に述べた鉄 (II) 化合物

ことがわかった。分子間相互作用を導入するとい[Fe(L)(CN)2] ･H2O の大きな特徴の一つはその構造

う考え方は、光スイッチング分子素子を開発するにある。軸配位子としてシアノ基が二つ炭素原子上で極めて重要であると考えている。この考え方

で鉄 (II) イオンに配位しており、もう一方の窒素をもとに、光スイッチング分子素子を開発するこ原子が他の金属イオンと配位することにより、一とができるものと考えられる。

次元多核錯体を構築することが可能である。この鉄 (II) LIESST錯体と[Mn(hfac)2(H2O)2]を反応させることにより、シアノ架橋一次元鉄 (II) マンガン (II)100

化合物 [Fe(L)(CN)2] [Mn(hfac)2] を構築した (図 9)。

(a)

この化合物は LIESST 挙動を示し、光スイッチン

95

グ可能な一次元化合物の構築に初めて成功した例
Relativeintensity / %

である。
100

(b)
98

100

(c)
98

-4

-2

0

2

4

Velocity/mm s-1
図6

鉄 (III) 化合物 [Fe(pap)2]ClO4･H2O の 20K でのメ
ス バ ウ ア ー ス ペ ク ト ル 。 (a) 光 照 射 前 、 (b)550nm の光照射後、(c) 200K でアニ−リング後。

図7

4

鉄 (III) 化合物 [Fe(pap)2]ClO4･H2O の ORTEP 図。

放射化学ニュース

第５号

2001

N
C

χmT / cm3Kmol-1

3.5
N

3.0
N

Light
Li
ght

O
Temper atur e

Fe

2.5

O

N

2.0

C
N

1.5

F 3C

O

CF3

O
Mn

1.0

O

O

CF3

F3 C

0.5
150
図8

N
C

200 250 300 350
Temperature / K

400Fe

鉄(III) 化合物 [Fe(qsal)2]NCS･CH2Cl2 の χmT vs. T
プロット。▼：降温 (400−5K)、▲：昇温 (5−400K) 。

Light
Li
ght

N

O
O

N
Temper atur e

NCN

6．おわりに

F3 C

我々は、LIESST 現象を用いた光スイッチング

O

O

CF3

Mn

分子素子の開発および光スイッチをビルディング

F3 C

ブロックとして用いた新規光磁石の構築をおこな図9っている。現在までのところ光磁石の構築は、鉄

O

O

CF3

シアノ架橋一次元鉄 (II) マンガン (II) 化合物[Fe(L)(CN)2][Mn(hfac)2] の構造。

コバルト系プルシアンブルー類似体のみであり 9)、
新規概念で新規光応答性分子磁性体を構築することは現在最も重要な課題の一つであり、光磁気メ

参考文献

モリ素子としての開発が飛躍的に発展し、次世代

1) P. Gütlich, Struct. Bonding (Berlin), 44, 83(1981).

の機能性物質として適用されることが期待でき

2) Y. Maeda, Y. Takashima, Comments Inorg.

る。光磁石を系統的に構築するため、LIESST 化

Chem., 7, 41 (1988).

合物を光スイッチングとして、そしてビルディン

3) J. Zarembowitch, New J. Chem., 16, 255

グブロックとして用いた光磁石の構築は現在まで(1992).

例を見ない、新たな概念の光磁石を構築すること

4) P. Gütlich, A. Hauser, H. Spiering, Angew.

が可能であり、光磁気記録材料として今後ますまChem., Int. Ed. Engl., 33, 2024 (1994).

す期待が持たれる。

5) E. König, G. Ritter, J. Dengler, S. M. Nelson,
Inorg. Chem., 26, 3582 (1987).

7．謝辞
本研究は (財) 神奈川科学技術アカデミー光科学

6) S. Hayami, Z.-Z. Gu, Y. Einaga, Y. Kobayashi,

重点研究室第一研究グループにおいて実施しましY. Ishikawa, Y. Yamada, A. Fujishima, O.

た。研究に関して佐藤治グループリーダー(KAST)

Sato, Inorg. Chem., 40, 3240 (2001).

ならびに藤島昭教授 (東大) に御指導いただきまし7) S. Hayami, Z-Z. Gu, M. Shiro, Y. Einaga, A.

た。また現在所属する研究室の前田米藏教授 (九Fujishima, O. Sato, J. Am. Chem. Soc., 122,大) に有益な助言を賜りました。また顧忠沢博士

7126 (2000).

(KAST)、栄長泰明講師 (慶応大)、城始勇博士 (理8) S. Hayami, Z.-Z. Gu, H. Yoshiki, A. Fujishima,学電機)、小林義男博士 (理研)、吉識肇博士 (理研)、

O. Sato, J. Am. Chem. Soc., 123, 11644 (2001).

山田康洋助教授 (東理大)には共同研究をしていた

9) O. Sato, T. Iyoda, A. Fujishima, K. Hashimoto,
Science, 272, 704 (1996).

だきました。

5

放射化学ニュース

第５号

2001

ガスジェット搬送装置とオンライン同位体分離器を高効率で複合化することに成功し、この装置を利用して、中性子不足アメリシウムおよびキュリウム領域において 233,235U ＋ 6Li あるいは 237Np ＋ 6Li反応で生成する新核種 233,236Am, 237Cm の発見に成功すると共にその壊変特性を明らかにした。また、質量数 233 〜 237 のアメリシウム同位体および質量数 237 ・ 238 のキュリウム同位体の半減期・ EC ／α壊変分岐比・α線エネルギーなど系統的に求めることに成功した。
1．はじめにいて合成され、その生成量は極端に少なく、そし110 以上の元素そして 2500 を超える原子核が発てその寿命は短い。従って、このような短寿命未見され、理論的には原子核は 6000 以上存在する

知核種の研究では、多量の副生成物から目的とすことが予測されている。原子核の半減期や壊変特る核種を、短時間で分離し同定することが肝要で性、原子質量といった核情報は放射化学および核ある。これまでは生成量を増やし、そして収率の物理に共通する基礎データであり、中でも未知核よい実験を行うために、厚いターゲットが利用で種の核情報は原子核の存在限界や不安定領域でのき効率良い分離が可能なオフラインの化学分離法

核の安定性などを理解する上で非常に重要な物理を用いて研究が進められてきた。しかし、化学分量である。このため大型加速器を有する世界の研離法では分離時間に制約があることおよび質量数

究機関は、それぞれにユニークな実験装置の開発の同定が難しい点などから、より生成量が少なくを行い新元素あるいは新核種の探索を進めている。

寿命の短い核種の探索には適さない。そこで本研

毎年、50 程度の新しい核種が、各国の研究機関で究では、質量数決定に有効な質量分離法とＸ線測新しい着想を基にした様々な方法および実験装置

定による原子番号決定、そして複数ターゲットがを駆使して発見されてきている。しかしここ数十利用でき大量合成が可能であると同時に効率よく年来、主に軌道電子捕獲壊変 (EC) する中性子不迅速に質量分離器へと核反応生成物を搬送できる

足アクチノイド領域では新しい核種の発見がほとガスジェット搬送法に着目した。装置を開発する

んどなく、EC 壊変や α 壊変に関する系統的研究

上での重要な点はこれらの手法を効率よく複合化さえも進んでいない。しかし、この領域は EC 壊するための条件を最適化することである 。

[1]

変後に核分裂を起こす EC 遅発核分裂現象などの

ガスジェット搬送装置はターゲットから反跳し特異な壊変現象がみられる興味深い研究領域であてくる核反応生成物をガス (He) 中で熱化し混入さる。また、超・重アクチノイド核種の安定性を議せたクラスター物質 (PbI2) に捕集しガスジェット

論するために必要な原子核質量を精密に求めるた気流によって目的とする装置まで迅速に搬送する

めには、その α 壊変連鎖の途中に位置するこの領ものである。本研究では原研タンデム加速器施設域のアクチノイド核種の α 線エネルギーを観測しにおいて複数のターゲットを効率よく利用できる

その質量を決定することが不可欠である。

ようにターゲットチェンバーの形状を工夫すると本研究ではこのような興味深い中性子不足アク共に、ランタノイド核種のイオン化で実績がある

チノイド領域の新核種の探索および EC および α

表面電離型イオン源との結合を進め、スキマーの壊変に関する系統的な研究をユニークな実験装置

形状や He ガス流量、混入するクラスター物質の種を開発することで可能にした。

類・量などの最適化を行った。当初、238U の複数
ターゲットとその陽子誘起核分裂を利用して生成

2．実験装置の開発

する中性子過剰のランタノイド核種を対象に開発を進め、装置の改良および実験条件の最適化を進研究対象とする未知核種は重イオン核反応を用

6

放射化学ニュースSm,

165,166

Gd,

測定装置を開発した。本測定では質量分離された

166,167,168

Tb を同定することに成功し、その半減期

フラクションを約 10 µg/cm2 の有機薄膜に捕集し、や崩壊図式を決定した[2]。

一定時間後、90˚ 回転させ両面から Si 半導体検出った。その結果、新核種

Pm,

161,1622001

また、α 線測定を行うために高効率な回転円盤式

め対象核種を高い効率で分離することが可能にな
159

第５号

器２台で検出した。
3．新中性子不足アクチノイド核種の探索とその

同様に

233

U ( 6Li, 6n) 反応で生成する新核種 233Amの探索を行った。その結果 233Am の α 壊変に伴う

壊変特性

229

Np から 213Po までの６つの α 壊変連鎖を検出し、ランタノイド核種を対象とする開発と平行し233

Amの分離・測定を確認した[4]。

て、未知の中性子不足アクチノイド核種合成の最適条件を検討した。本研究ではタンデム加速器で加えて 233U ( 6 Li, 4n) 反応で生成する 235Am の十分なビーム量が得られ複数ターゲットを効果的

EC／α 壊変を観測し半減期や壊変図式、EC／αに利用できる上に大きな生成断面積が期待できる

壊変分岐比、α 線エネルギーを、また 233U ( 6Li, 5n)

Li イオンを照射ビームとして利用した。235,238U と反応で生成する 234Am の EC／α 壊変分岐比および

6,7

α 線エネルギーを決定した。
次に、研究領域を拡大しより広い範囲の原子核の核的情報を得るために、上記手法を用いて
237
Np ( 6Li, 6n) 反応で生成する質量数 237 のキュリ
ウム同位体の探索を行った。その結果、質量数237 のフラクションに 6.66 MeV の α 線が観測できた[5]。キュリウム領域では約 20 年間新しい同位体の発見がなかった[6]。この事実が示すようにこの分野に新たな可能性が開けたと考えている。
表１に本研究で得たアメリシウムおよびキュリ
ウム同位体の半減期および EC／α 壊変分岐比、α線エネルギーなどを示す。このように中性子不足
アクチノイド領域において新核種探索に成功すると共に、EC／α 壊変に伴う多くの情報を得ることができた。現在、キュリウム領域において他のLi で生成するアメリシウム同位体を対象に、反応の条件を決定し、結果を再現するようにALICE
コードの条件設定を行い未知核種の合成断面積および最適照射条件を予測した。
まず初めに

236

Am の探索を試みた。ターゲット

はアルミニウム箔に電着した約 200µg/cm2 の 235U
を 20 枚利用した。タンデム加速器で 54 MeV に加速した 6Li ビームを約 300pnA で照射し 236Am を合成し、質量分離されたＡ＝ 236 のフラクションをテープ装置に捕集し、一定時間経過後 Ge 半導体検出器でそのＸ／ γ 線を測定した。その結果、測定された娘核 Pu の Kα X 線から 236Am の単離を確認しその半減期を決定した[3]。236Am はその後の実験から核異性体の存在を確認すると共に、γγ 同時
計測結果からその壊変図式を得ることができた。

表１ 本研究で得た Am および Cm 同位体の生成断面積および半減期、α 線エネルギー、EC／α 壊変分岐比。
NuclideReaction

Half-life (min)α-energy (keV)

α-branching ratio (%)

Elab (6Li)

Cross Section (µb)

(MeV)

Present+

Cal.

Present

Ref.

Present

Ref.

Present

233

233

51~57

<1

1

3.2 ± 0.8

(1.72)*

6780± 17(7100)*

<3

234

233

43~48

10 ± 55−2.32 ± 0.08

−

6460

<0.04

35~42

35 ± 1020

50~57

12 ± 430

10.3 ± 0.6

15 ± 56457 ± 14(6700)*

0.40 ± 0.05

43~48

110 ± 12100

4.4 ± 0.8

~6150

6410

0.004± 0.001

52~59

<1

0.8

(15)*

6660 ± 10(6800)*Am
Am

U(6Li, 6n)U(6Li, 5n)

233

U(6Li, 4n)

235

Am

235

6

U( Li, 6n)

3.6 ± 0.2

236g

Am

236m

235

U(6Li, 5n)

Am

237

Cm

237

Np(6Li, 6n)+

2.9 ± 0.2
~10

ALICE code

*Predicted

7

Ref.

0.039

0.042± 0.006

放射化学ニュース

第５号

2001

同位体の EC／α 線測定を続けている。また、本

参考文献

実験装置はバークリウム領域への応用も可能であ[1] S. Ichikawa, M. Asai, K. Tsukada et al.,る。イオン化テストはすでに終了しアメリシウム

Nucl. Instr. and Meth. A374, 330 (1996).

以上の効率を得ている。特に未知核種
2396それぞれ Pu ( Li, 4n) および

239

239, 241[2] M. Asai, K. Tsukada et al., J. Phys. Soc. Jpn.

Bk は

6

Pu ( Li, 6n) 反応での合成・同定が期待できる。また、

65, 1135 (1996)など.

238, 240

Bk も遅[3] K. Tsukada, S. Ichikawa et al., Phys. Rev.

発核分裂をとらえることでしか同定されていない[7]C57, 2057 (1998).

が EC 壊変および α 壊変をとらえることにより、上[4] M. Sakama, K. Tsukada, M. Asai et al., Eur.

記 Am および Cm 領域と同様に、Bk 領域の EC／α

J. Phys. A9, 303 (2001).

壊変を系統的に研究することが可能である。そし[5] K. Tsukada, M. Asai, M. Sakama et al.,て、Am から Bk まで広い範囲の研究が展開でき

Extended abstracts of 5th Inter. Con. on Nuclear

ると考えている。

and Radiochemistry (NRC5), Pontresina,
Switzerland (2000), pp. 45.

4．おわりに[6] R.W. Lougheed et al., J. Inorg. Nucl. Chem.
40, 1865 (1978).

本研究は原研先端基礎研究センターと東京都立[7] S.A. Kreek et al., Phys.Rev. C50, 2288 (1994)

大学および名古屋大学とのバックエンド共同研究
6の成果である。また、実験に際して十分な Li ビなど.

ームを供給してくれた原研タンデム加速器の運転員の方々に感謝したい。

8放射化学ニュース

第５号

2001

天然水系におけるアクチノイドの化学種、及びそれらが関与するさまざまな反応を解明するためには、高感度かつ高選択的で直接的なアクチノイドの物理的・化学的状態分析法（スペシエーション法）が求められている。これまでに開発されてきたスペシエーション法の中から、レーザー技術に基づく光熱変換分光法、レーザー誘起蛍光分光法、及びレーザーブレイクダウン分光法について解説する。
1．はじめに全般に関しては、文献 [1] に詳しく記述されている。

近年、核燃料サイクル分野、とくに高レベル放2．光熱変換分光法

射性廃棄物の地層処分の安全性評価に関連して、天然水系におけるアクチノイドの化学種、及びそ物質と光との相互作用により生じるさまざまなれらが関与する反応を解明するための研究が世界現象の中で、光エネルギーから熱エネルギーへの各国で精力的に進められてきた。具体的な研究項

緩和過程に注目した分光法の総称が光熱変換分光

目としては、酸化還元、沈澱・溶解、無機及び有法である。一般に光熱変換分光法では、光吸収の機配位子との錯形成、吸着・脱着、コロイド生成

結果生じる熱が熱波として試料中を拡散し、そのなど多岐にわたり、最近では微生物活動の影響な結果生じる音波・弾性波または屈折率変化が検出ども含まれる。一般に、これらの研究を行う場合、されるので、光学的性質のみではなく、熱的性質

対象となるアクチノイドの溶解度が天然水系の条や弾性的性質も計測される[2, 3]。検出しようとす−6−3

件下では10 M (=mol･dm ) 以下であるため、従る光熱変換効果により、光音響分光法、光熱変位

来から用いられてきた吸光光度法などの分光法で分光法、熱レンズ分光法、光熱偏向分光法などとは感度が不十分である。また、化学分離法と放射区別して呼ばれる。

化学的定量法の組み合わせではアクチノイドの化

最も多く研究されてきた光音響分光法を極微量

学平衡を乱すために、本来の状態とは異なる結果

成分分析に利用する場合を考えると、物質に吸収を与える恐れがある。このため、従来法に代わるされた光エネルギーの大半は熱エネルギーになる

高感度かつ高選択的で直接的なアクチノイドの物ことから、光音響分光法は吸光光度法と同じ使い

理的・化学的状態分析（スペシエーション）法が方ができる。試料の吸光度が小さい場合、光音響

望まれてきた。ここで、スペシエーションとは、分光法では、(1)溶存種：水和イオン、加水分解種、種々の錯体、
信号強度 S = k · ηnr · α · I0(2)固相：固体表面の吸着種、固相に吸蔵された化(1)

学種、均一組成の固体、(3) コロイド：真性コロ
イド（加水分解により生成）、擬似コロイド（地となる。ここで、I 0 は入射光強度、η nr は無輻射

下水コロイドに吸着）などの状態にあるアクチノ

緩和過程の量子収率、α は試料の吸光度、k は検イドを分子レベルで解明することを意味する。

出方法で決まる比例定数である。この式は ηnr がこれまで上記の目的のために、レーザー分光技

輻射緩和か無輻射緩和かの違いだけで蛍光分光法

術に基づく多くのスペシエーション法が開発さと同じ形式である。したがって、入射光強度に比れ、さまざまな場面に適用されてきた。本解説で例した信号を得ることができ、また、励起光が試

は、それらの中から光熱変換分光法、レーザー誘料を透過する必要もない。前者の特性から、レー

起蛍光分光法、及びレーザーブレイクダウン分光

ザーのような高輝度光源を使えば、後述のレーザ法について述べる。なお、スペシエーション技術

ー蛍光法と同じ理由で非常に高感度な分析が可能

9放射化学ニュース

第５号

2001

となる。また、後者から、不透明固体などにも適

熱レンズ分光法[9]、及び光熱偏向分光法[10]では、用できることがわかる。光音響分光法は、形式的光熱変換で誘起された温度場による屈折率変化をには蛍光分光法と同様な特性を持ち、吸光光度法

プローブ光で非接触に検出する。ただし、前者での適用範囲を持つ方法である。

は励起レーザー光とプローブ光を同心円状に、後アクチノイドの溶液試料への光熱変換分光法の者ではそれらを垂直に入射させて、プローブ光の適用例を紹介する。これまで、光熱変換分光法の変化を計測する。これらの方法もまた遠隔、非接中では光音響分光法を用いた報告が最も多い[4−7]。

触での計測が可能であるが、励起光とプローブ光

最初に Schrepp らが導入し、U、Pu 及び Am につの相対的な位置調整が困難であるため実用の可能

いて吸光光度法で測定できる濃度より充分低いレ性は低いと考えられる。ちなみに、これらの分光

ベルで水溶液中の酸化状態を区別して定量できる法により得られた検出感度は、上述の光熱変位分ことを示した[4, 5]。装置は、光源にエキシマレー

光法と同程度である。

ザー励起色素レーザーを用いて、石英セル中の試

これまで報告されている光熱変換分光法のアク料溶液から光熱変換で生じた弾性波をセルに密着

チノイド分析への応用は、そのほとんどが水溶液させた圧電素子により検出した。彼らが得た検出中の溶存種の検出またはスペシエーションであり、感度は、U(VI)、Pu(IV)、Pu(VI)及び Am(III)に対しそれらの検出感度は原理的にバックグラウンドとそれぞれ 8×10−7M、7×10−8

M、3×10−8

M 及びしての水の吸収によって決まる。そのため、検出2×10 M であった。その後、Kimらのグループに感度の限界は吸光係数で約 10−6 cm−1 である。さらよって光音響分光法を用いたアクチノイドの分析に、これらの分光法はすでに沈澱

[6]が広範に進められてきた 。彼らは、後述のレーのスペシエーションにも適用されており、吸着種な

ザー誘起蛍光分光法やレーザーブレイクダウン分

ど固液界面への適用の可能性も充分期待できる。

−8

[11]

やコロイド [6,12]

光法を用いた研究と同様に、単にアクチノイドの3．レーザー誘起蛍光分光法

検出が目的ではなくスペシエーション、すなわちイオンの酸化状態、錯形成、コロイド生成などをレーザー光を物質（気体、液体、固体）に照射解明することを目的としている。水の光吸収の最したときに発する蛍光（蛍光及びりん光成分を含も小さい可視域に吸収ピークを持ち、溶解度以下

めてルミネセンスと同義として使うことにする）の濃度のAm (III) に対し、加水分解種 Am (OH) n3−n(n=1, 2)、炭酸錯体 Am (CO3) n3−2n (n=1-3) 及びフミを検出する分光法である。(1) 式で述べたように、
蛍光分光法の感度は励起光強度に比例するため、ン酸錯体AmHAの安定度定数が報告されている。

高輝度レーザー光源を利用することにより、通常

その他の光熱変換分光法では、筆者らが光音響のランプ光源を用いた場合と比較して、飛躍的に分光法の技術的な難点（圧電素子による接触測定）

感度を向上できる。また、レーザー誘起蛍光は指を解消するための光熱変位分光法による溶液の吸向性と単色性のよい入射光と異なる方向、異なる[8]

収スペクトル測定を報告した 。光源には YAG

波長で検出されるので他のレーザー分光に比べてレーザー励起色素レーザーを用いた。光熱変換でも感度の高い分光ができる。レーザーの波長を一発生した弾性波により生じる試料セルの微小振動定にして試料から発する蛍光を分光測定したもの

変位を、セル側面に焦点を合わせた高精度なヘテを蛍光スペクトル、レーザーの波長を変えながらロダイン光干渉計により非接触で計測した。その広い波長範囲の蛍光強度を測定したものを励起ス−6

検出下限は U(IV) に対し 6×10 M と上述の光音響

ペクトルという。蛍光スペクトルはレーザー波長

分光法に比べ約１桁高いが改良の余地はあると考で決まる１つの励起準位から蛍光遷移する下のエえられる。他の光熱変換分光法と比較すると、遠ネルギー準位の構造を示す。励起スペクトルは吸隔、非接触で容易に安定して高感度検出ができ、収スペクトルと同様のスペクトル線からなるが、さらに、遮蔽セル、グローブボックスなどの外か

その強度は吸光係数と量子収率の積を表す。パルらでも光学窓を介して内容物の測定ができるた

スレーザーを光源として蛍光の時間分解測定をす

め、きわめて実用性の高い方法である。

ると、蛍光寿命、緩和現象などを測定することが10放射化学ニュース

第５号

2001

できる。また、時間分解することにより不純物か

存種の水和状態、配位状態を極低濃度で解明する

らの蛍光や励起光あるいは媒質のラマン散乱などことが可能になった。同様の方法を Am(III) につの短寿命成分を除去できるので、目的物質を精度いても報告した[17] が、U(VI) に関しては緩和のメ

よく分析することが可能である。

カニズムが複雑なため蛍光寿命と水和数との関係

水溶液中では水分子による消光のために蛍光がは明らかではない。

観測できる金属イオンはあまり多くなく、エネル

Fanghänel らは高濃度塩溶液中における Cm(III)

ギーギャップ（発光する励起準位とその下の準位のスペシエーションに時間分解レーザー誘起蛍光とのエネルギー差）が比較的大きなイオンに限られ分光法を適用した[20]。光源にはエキシマレーザー

る。アクチノイドイオンのU(VI)[13-15]、Am(III)[16, 17]、

励起色素レーザーを使用した。蛍光スペクトルの、Bk(III)、Es(III)、ランタノイドイオ

解析から塩化物錯体 CmCln3−n(n=1,2)、硫酸錯体

ンの Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)、Gd(III)、Tb(III)、

Cm(SO4)n3−2n(n=1-3)、加水分解種 Cm(OH)n3−n(n=1,2)

Dy(III) などが発光イオンとして知られている。

及び炭酸錯体 Cm(CO3)n3−2n(n=1-4)の安定度定数が溶液中の Np、Pu に関してはいずれの酸化状態に報告された。硫酸錯体について、蛍光寿命から文ついても蛍光の報告はない。アクチノイドに関す

献 [19] の方法で計算した水和数は予想値とほぼ一る報告は U(VI) 及び Cm(III) が圧倒的に多く、そ致することが確認された。

Cm(III)[18-20]の研究目的はスペシエーションである。検出感度

時間分解レーザー誘起蛍光分光法は装置の完成

は、装置の構成、試料溶液の組成などに大きく依度も高く、高感度なことから、アクチノイドのス存するが、これらのイオンに対して約 10−10 〜 10−13

ペシエーション研究に最も広く適用されている。

Mと非常に高感度である。

ただし、適用できるイオンが限られることが最大

Kato らは時間分解レーザー誘起蛍光分光法を用の難点である。分析対象は上述のような溶存種だ

いて、空気雰囲気で U(VI) の固体 UO3·2H2O(s)とけでなく、固液界面の吸着種[21, 22]やコロイド[22]の平衡にある溶液中の溶存種のスペシエーションをスペシエーションにもすでに適用され始めている。

行った

[13]

。光源には YAG レーザーの第４高調波
4．レーザーブレイクダウン分光法

を用いて、時間分解蛍光スペクトルをマルチチャ
ンネルダイオード検出器で測定した。水和イオン

高輝度で平行なレーザー光をレンズで収束させ

2+
2+
UO2 、加水分解種 [(UO2)2(OH)2 、(UO2)3(OH)5+]、0及び炭酸錯体 UO2CO3 の単一溶存種の蛍光スペク

ると、高エネルギー密度の空間を作り出すことができる。とくにパルスレーザーでは短い時間に光を投入できるので、単位時間単位面積あたりのエ

トルと蛍光寿命を明らかにするとともに、高次の2−4−炭酸錯体 [UO2(CO3)2 、UO2(CO3)3 ] は蛍光を持たネルギー密度は極めて高くなる。たとえば市販のないことを報告した。これらのデータをもとに、

YAG レーザーを用いて容易にパルス幅 10 ns、1

任意の条件で測定した蛍光スペクトルの解析から

パルス当り 1 mJ の光が得られるが、これを焦点

複数共存する溶存種の相対分布を評価できること

距離数 10 cm 程度のレンズで半径 10 µm に絞り込を示した。さらに、同種の方法を用いて、多くの

めば、焦点付近の単位時間当りのエネルギー密度

グループがさまざまな系における U(VI) のスペシは約 1010 Js−1 m−2、出力密度で 1010 W cm−2 にもな

エーションを報告している[14, 15]。

る。このような高い電磁エネルギー密度の空間に

筆者らは Cm(III) の蛍光寿命測定からその第１物質が入ると、その物質は瞬時にプラズマ化する。

配位圏内の水分子数（水和数）を決定する方法を

この現象はレーザーブレイクダウン効果と呼ばれ

報告した

[19]

。寿命測定にはパルスレーザーと光電る。その初期過程はまだ解明されていないが、少子増倍管を使用した。Cm(III) の励起状態の緩和

なくとも光イオン化だけでなくレーザー光の熱的速度は主に配位水和水の OH 振動へのエネルギーな作用が関与すると考えられており、光熱変換効

移動によるため、緩和速度定数（蛍光寿命の逆数）

果の一つと見ることもできる。この現象を計測すと水和数に比例関係があることを見出した。これ

る分光法のうち、音響波を検出する場合はレーザに基づいて、種々の水溶液系における Cm(III) 溶ーブレイクダウン検出、発光分析の場合はレーザ

11放射化学ニュースーブレイクダウン分光と区別して呼んでいる。

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ポリスチレン（ラテックス）、アルミナ及びトリア

レーザーブレイクダウンが起こるしきい値は気ゾルを検出した[25]。レーザーエネルギーは、微粒

体≫液体＞固体の順なので、固体だけブレイクダ子が焦点に来たときだけレーザーブレイクダウン

ウンさせるように出力密度を設定すると、液体中が起きるように純水のしきい値以下に設定した。

や気体中の微粒子だけを選択的にブレイクダウン

計測されるブレイクダウン確率と、レーザーエネル

させることが可能である。そこで微粒子がプラズ

ギー、微粒子の組成、粒径及び個数密度との関係

マ化するときに放射される大きなアコースティッが検討された。レーザーブレイクダウン検出は、微クエミッション（音響波）を利用して、微粒子を粒子検出の従来法である光散乱法より高感度であカウントすることができる。また、プラズマ発光

り、とくにサイズの小さい粒子に対して有利である。

を分光検出すれば成分分析も可能である。励起レ

レーザーブレイクダウン検出及び分光法は、光ーザー光の出力を上げれば、レーザーブレイクダ

熱変換分光法及び時間分解蛍光分光法などと比べウンで液体や固体をプラズマ化して、その成分をるとアクチノイド研究への適用例はまだわずかでプラズマ発光分析することができる。実際のアクある。溶存種のスペシエーションは試料をプラズ

チノイドを含む系への適用例は、次に示す溶液系

マ化するため原理的に不可能である。また、上述の U(VI)の発光分析だけであるが、コロイド系へのように可能性は低いと考えられるが、元素によの応用にも興味が持たれている。

っては高感度元素分析の可能性は残されている。

時間分解レーザー誘起蛍光分光法とほぼ同様の

レーザーブレイクダウンの最も期待できる対象装置を用いて、レーザーブレイクダウン分光法には、コロイドなどの溶液中に分散した微粒子のスより均一溶液中の金属イオンの発光分析が行われペシエーション（個数密度、粒径、元素組成など）た。Wachter らは、YAG レーザーの基本波 (140-であろう。さらに、適用例はないが固液界面の局

485 mJ/pulse) をU(VI) 溶液の表面に集光し、409.0

所分析も原理的に可能である。

nm の U II の発光を測定した[23]。得られた検出感−45．おわりに度は0.1 g/l (4.2×10 M)で、0.1〜300 g/Lの範囲で
U(VI) の定量が可能である。Knoppらは、エキシマ

現在まで、レーザーの特徴を生かした種々のレレーザー励起色素レーザーの500 nm (22 mJ/pulse)

ーザー分光法が上述以外にも数多く考案されてきのレーザー光をバルク溶液に集光し、種々の金属た。なかでも、蛍光法などを利用して、条件さえイオン及び分散させた ErBa2Cu3Ox (直径 0.2 µm)整えば極限の感度、すなわち１個の原子・分子をの微粒子を発光分析した
2+

2+

[24]

。検出感度はそれぞれ検出することも可能になってきた。しかし、レー2+

Cd (500 mg/l)、Pb (12.5 mg/l)、Ba (6.8 mg/l)、

ザーラマン分光法などの一部を除き実用機器とし

Ca2+ (0.13 mg/l)、Li+ (13 µg/l) 及び Na+ (7.5 µg/l)て市販されているものはきわめて少ない。これは2+3+であった。Hg と Er は g/l の濃度範囲まで発光レーザーの性能、利便性などにまだ問題が残されは検出されなかった。ErBa2Cu3Ox 粒子中の Er は、ているためである。核燃料サイクル関連の分析に

3+

3

溶液中の Er に比べ 10 倍の高い感度であった。

おいては検出感度だけでなく状態に関わる多くの以上の結果から、溶液中の重い d-及び f-元素 (Cd、情報が望まれるため、単色で広い波長可変域を持

Hg、Er 及び U)の微量分析にはレーザーブレイク

ち、取り扱いの簡便なレーザーの出現が望まれる。

ダウン分光法は適していないと考えられる。ただ最近、半導体レーザー励起 YAG レザーの高調波

し、上記の Er の場合のような微粒子（コロイド）を用いる光パラメトリック発振器が開発されてきに吸着した元素の発光分析は、検出感度の向上がており、将来は紫外・可視・近赤外域を手軽に波期待できる。

長走引できるレーザーが利用できるようになるとレーザー誘起光音響分光法とほとんど同じ装置期待される。これまでレーザー分光法は、研究レを用いて、溶液に分散させた微粒子のレーザーブ

ベルでの高性能分析手法としての有効性が確認さレイクダウン検出が行われた。Scherbaum らは、れてきたが、今後はいかに実用化して行くかの時

500 nm のパルスレザーを使って異なるサイズの期に来ていると考えられる。

12放射化学ニュース

第５号

2001

[13] Y. Kato, G. Meinrath, T. Kimura, Z.

参考文献

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13放射化学ニュース

第５号

2001

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

Science”、核化学の分野から Prof. Hiroshi Kudo

1 2001 Asia-Pacific Symposium on Radio-(Tohoku Univ.) が “The Nature of Bonding ofchemistry

Hyperlithiated Molecules Beyond the Octet Rule”
日本放射化学会−アジア−太平洋放射化学シンと題して、最新の研究を総括的に話された。招待

ポジウム組織委員会主催による 2001 Asia-Pacific

講演は Prof. Yuanfu Hsia (Nanjing Univ.)、Mr.

Symposium on Radiochemistry and the Annual

Paitoon Wanabongse (OAEP)、Dr. Hermann

Meeting of the Japan Society of Nuclear and Radio-

Stoll (MPI für Metallforschung)、Prof. Jae-Woo

chemical Sciences (アジア−太平洋国際放射化学Park (Cheju National Univ.) and Prof. Youn-Keun

シンポジウム) が平成 13 年 10 月 30 日から 11 月１

Oh (Cheju National Univ.)、Prof. Tieh-Chi Chu

日の３日間、福岡の博多都ホテルで開催されまし(National Tsing Hua Univ.)、Dr. Din D. Sood

た。これは平成 12 年７月に First Circular で、13

(IAEA)、Dr. Elisabete A. De Nadai Fernandes

年４月に 2nd Circular で案内していたものです。

(Univ. de Sao Paulo) がそれぞれ各国の特徴を感

このシンポジウムで合計 188 報（196 報の登録）じさせる講演をしました。招待講演者の Huatingの発表がなされました。内訳は５件の基調講演、

Yang 氏 (CIRP)、と Joseph R. Peterson 氏 (Univ.

８件の招待講演、３件の受賞講演と１件の特別講

of Tennessee) は諸事情のために来日されません

演、さらに 171 件の一般講演となっています。一でした。

般講演は 73 件の口頭講演と 98 件のポスター発表

このシンポジウムは日本放射化学会の年会も兼がありました。いろいろな世情にも関わらず、多ねているため、平成 13 年度の学会賞受賞講演があ数の出席者があったことは主催者としてうれしいりました。今年は日本放射化学会設立後の最初の限りです。

学会賞が授与されることになり、学会賞・木村賞

参加者は 293 名で、海外 18 カ国から 51 名の参が大妻女子大学学長（東京都立大学名誉教授）の佐加者がありました。このシンポジウムは放射化学

野博敏先生に与えられました。先生は “Emissionの広い領域をカバーしていることに特徴があり、Mössbauer Spectroscopic Studies in Hot-Atom

海外からの参加者は日本の放射化学研究の底辺のChemistry”という題目で受賞講演をされました。

広さと厚さを実感していた雰囲気があります。基

今年の学会賞奨励賞は日本放射化学会の２回目の

調講演は超ウラン元素化学の分野から Prof. Jens

奨励賞となります。日本原子力研究所の羽場宏光氏

V. Kratz (Univ. Mainz) が “Chemical Propertiesに与えられ、“Radiochemical Studies of Photonu-of the Transactinide Elements”、放射化分析のclear Reactions at Intermediate Energies-Recoil

分野から Dr. Richard M. Lindstrom (NIST) が、Studies of Photospallation and Photofission”とい“Accuracy and Uncertainty in Radiochemical

う題目で受賞講演が行われました。さらにこの会

Measurements: Learning from Errors in Nuclear

議 (APSORC2001) を特徴づけたのはヘベシー賞

Analytical Chemistry”、放射線利用の分野から（Hevesy Award) の受賞講演が行われたことでProf. Rolf H. Herber (Hebrew Univ.) が “Atomic

す。ヘベシー賞は George Hevesy (1885-1966) がand Molecular Motion in Iron Organometallics”、

ノーベル賞を受賞したことを記念して、Journal

核医学の分野から Prof. Yuanfang Liu (Pekingof Radioanalytical and Nuclear Chemistry がスポ

14

Univ.) が“Applications of C-AMS in Biomedical

ンサーとなり、International Committee on Acti-14放射化学ニュース

第５号

2001

vation Analysis/Modern Trends in Activation

会場では、英語ではあったけれども熱心な討論が、

Analysis (ICAA/MTAA) によって受賞者の選考が特にＣ会場では熱心な議論が続出しており、討論なされています。しばらく中断されていましたが、にはテーマごとのばらつきが見受けられた。３日

2000 年に復活され、2001 年は２名の受賞者があ間でこれだけの発表をこなすためには、15 分とりました。ノルウエイの Norwegian University

いう講演時間は仕方がないが、議論の時間をもっof Science & Technology 大学のEiliv STEINNESと多くする必要性も感じた。ポスター発表では日氏とカナダの Dalhousie大学のAmares CHATT 氏

本語の声も聴かれたが、学生が英語での説明に奮が受賞し、Steinnes 氏は Dalhousie 大学でこの春闘している様子は頼もしく感じれると同時に、開催された NAC-III で受賞講演を行いました。

APSORC2001 の目的の１つが達成されつつあるこ

Chatt 氏は APSORC2001 で “Speciation Neutronとを感じた。また、会場がホテルだったこともあ

Activation Analysis”という題目で受賞講演を行り、講演会場、休憩室などで快適に過ごせたこといました。ヘベシー賞の受賞講演に先立ち、東京で、参加者は講演を熱中して聴けたのではと思わ大学名誉教授の斉藤信房先生による “Japaneseれる。111件のプロシーデイングスの提出があり、Pioneers in the Field of Nuclear and Radiochem-

このうち基調講演は Journal of Nuclear andistry”と題する特別講演がありました。先生はまRadiochemical Sciences に、その他は Jounal of

だまだお元気で、日本の核化学及び放射化学の先Radioanalytical and Nuclear Chemistry 誌にて、

陣、飯盛里安と木村健二郎先生のすばらしい業績

レフェリーの審査をパスした後、出版されることを紹介し、若者を力強く、激励しておられました。

になっている。会議半ばでは APSORC2001 の今後についてインフォーマルな話が行われたが、大この会議の目的の一つは、世界各国の研究者と方の意見では、今後海外での開催を含めて継続しの交流促進と同時に、若い研究者と学生が世界のていくことで、前向きの議論が多かった。

著名研究者の話を身近で聴くことにより、国際感

国内外から婦人同伴で来ておられる方も多数お覚を身につけることにあった。若い研究者が会場られたことが今回のシンポジウムのもう一つの特のあちこちで英語で講演しているのを聴くと、シ

徴と言えよう。太宰府観光、茶道などの体験ツアニア層から、英語での講演体験を若くして体験しーなどが３日間組まれ、好評を得ていた。２日目ておくことは大切で、今回はその良い機会であっに行われた晩餐会は会場がやや狭かったこともあたとの評価を多く耳にしたように思う。３つの小り、かなり熱気が感じられた。また大分県久住町

講演会場

15

風景

放射化学ニュース

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の神楽が披露されて、体にびしびしと響く古典芸

れも詳しい説明がなされ、聴衆からは専門家の話

能にしばし酔うと同時に、海外からの参加者からだから難解な話し思って来たけど解りやすかった

このような舞踊はアジア独特のものでアジア文化との評価を得た。聴衆は、タイヤのゴムの合成過の統一性を物語っているとの話が聞かれた。会場

程や注射針の殺菌で放射線が使われていることながＪＲ博多駅、福岡空港の近くだったことで、海ど、日常私たちの目にふれないところで放射線が外からの参加者には非常に便利であり、安心して多く使われていることに改めて認識を新たにして会場に来れたとの意見を得た。

いるようであった。有馬氏の講演では、日常生活

11 月２日はエクスカーションが企画されておでの中で寿命短縮のリスクの話があり、貧困、独り、九州電力玄海発電所に隣接しているエネルギ

身、航空機搭乗、喫煙がそれぞれ何日寿命を縮め

ー館とふるさと館、有田町の深川製磁の工場とチるかの面白い話し等もあった。私たちは化石エネャイナ・オン・ザ・パークを訪れた。エネルギー

ルギーを子孫に残さなければいけないこと、エネ

館では原子炉の実物大の模型があり、ふるさと館

ルギーは有限であることを力説しておられたのには九州各地の伝統芸能とお祭りの調度品が展示

が、印象的であった。体験コーナーでは、環境放されていた。深川製磁では各自ショッピングを楽射能に関するパネル展示と、各自で環境中の放射しむ一日であった。２号車には若い人たちが多く、線を測定できるようになっていたが、講演と並行

車中では省エネルギーの話がなされていたと聞いして行われたこともあり、入場者は少なかった。

ている。

最後に会場提供者側から、このシンポジウムの

このシンポジウムを記念して「記念市民フォー

参加者のマナーが良かったとの評価があった。現ラム」が 10 月 28 日福岡市のアクロス福岡で開催

地組織委員会のメンバーの暖かい援助と、国際会された。「記念市民フォーラム」は講演会と体験

議開催に不慣れな実行委員会のメンバーの方々のコーナーからなり、講演会では大分県立看護科学

創意工夫と献身的な労力によりスムーズな運営が大学学長草間朋子氏による「放射線利用の現状となされたことに感謝したい。参加者リストの追加

将来」、元文部大臣有馬朗人氏による「エネルギ

リストは１日に配布されましたが、希望者はシン

ー教育について」の２つの講演がなされた。いずポジウム事務局に請求して下さい。

エクスカーションでの記念撮影

16

2 20022001

放射化学ニュース

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46

疑を含む）
、④ポスター発表（質疑時間は 2 時間程度）、⑤分科会等；若手の会、放射化分析分科会、
核化学分科会、原子核プローブ分科会、 α 放射

放射化学討論会は、これまで 45 回開催の由緒

体・環境放射能分科会（各１時間 30 分程度）⑥そ

ある歴史をもちます。放射化学討論会と日本放射の他；総会、懇親会。本会の主催は日本放射化学

化学会年会と合同で開催するようになり、1999

会、放射化学討論会です。共催は、これまでと同年開催のつくば市、2000 年開催の神戸市、2001

様に日本化学会、日本原子力学会、日本分析化学

年開催の福岡市と、３回の歴史を重ねています。

会、日本薬学会に依頼しています。

これまで北海道で開催したことがなく、そろそろ

開催時期は９月末と、従来より１ヶ月程度早く

北海道で開催してはどうかとの要請を受けていまなっております。北海道の９月末は秋の真っ盛りした。これまでは北海道の核化学・放射化学等のです。北海道名物のトウキビやメロンの時期は過

研究者は多くなかったようです。これにはいろい

ぎておりますが，林檎や梨等の果物、鮭等の魚等

ろな事情があるにしても、北海道での核化学・放のおいしい季節です。ご参加の皆様は、空路で千射化学等の重要な研究分野の充実を願っていた一歳空港に着かれると思います。千歳空港よりＪＲに人です。昨年の日本放射化学会の理事会で、平成乗り、札幌駅で下車してください。札幌駅の北口

14 年度は北海道で開催することが決まりました。

から徒歩 10 分で会場の北海道大学学術交流会館

北海道で実行委員会を立ち上げて検討しておおよ（北海道大学の正門に入って直ぐ）に着くことがでその要領を決めました。

きます。所要時間は、千歳空港着より１時間 30 分

2002 日本放射化学会年会・第 46 回放射化学討

弱です。旅行代理店で往復の航空とホテルとをセ論会は、札幌で、下記の要領で開催することを予ットにしたパックが購入でき、それを利用して札定しているのでご案内します。

幌の学会に来る人が多いようです。そのため今回

開催期間： 2002年9月24 日（火）〜9月26日（木）の年会・討論会に参加される方に対して、実行委の 3 日間。開催場所：北海道大学学術交流会館（札幌市北区北 8 条西 5 丁目）。プログラム

員会はホテルの紹介はしない予定です。

①特多数のご参加をお待ちしております。

別講演、②受賞講演、③口頭発表（1 題 15 分で質

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東京大学原子力研究総合センターは、日本原子4．中性子利用分析

力研究所の大型研究施設を利用して行う研究を、・放射化分析 (38)

「大学間共同研究」として企画調整している。そ・即発ガンマ線分析 (4)の目的のために、大学開放研究室 (Inter-Univer-・中性子ラジオグラフィー (10)sity Laboratory for the Common Use of JAERI

5．原子炉の高度化に関する研究 (3)Facilities) を東海研究所に置き職員を常駐させて6．中性子散乱 (357)いる。また高崎研究所にも連絡所を置いて、事務以上の「一般共同研究」とは別に、「協力研究」

補佐員を常駐させている。原研施設利用共同研究という制度もある。これは規程上 原研の研究目

が国立学校・特別会計予算によって予算措置され的に協力するもの として扱われるが、大学の研ている関係上、国立大学が主であるが、設定され究者のニーズが原研の研究目的とマッチするならた研究大テーマについて成果を上げるためには公ば、よい協力関係のもとに研究成果をあげること

私立大学の研究者の協力も必要であることから、ができる。原子力研究総合センターは従来「協力公募の対象は国立大学に限定されていない。（し研究」も積極的に支援してきたが、現在は、大学

かし国公立や民間の研究者の利用にまでは開放さの研究者から申請してきた場合に限って「協力研れていない。このような場合には、日本原子力研究」に関わる旅費を「助成」している ii。

究所の業務課が共同利用の窓口となっている。
）

さらに、昭和 63 年度に発足した「大学・原研

共同利用できる施設は、JRR-3M、JRR-4、ホップロジェクト共同研究」と呼ばれる制度もある。

トラボラトリー（以上東海研究所）、一号・二号

これは、大学の研究者と原研の研究者が対等・互

電子線加速器、コバルト 60 ガンマ線照射設備、恵の関係で共通の研究テーマを立てて共同研究すイオン照射設備 TIARA（AVF サイクロトロン、るもので、具体的には「核燃料サイクルバックエ

3MV タンデム加速器、3MV シングルエンド加速

ンド化学」と「放射線高度利用研究」が行われて（以上高崎研究所）で、器、400kV イオン注入装置）

きたが、既に 10 数年の長期にわたったこともあ

これらの施設を用いて行う研究大テーマをいくつり、省庁再編成と独立行政法人化の流れの中で見か設定して、毎年一回公募（例年 10 月末に公募締直され、前者は今年度をもって、後者は来年度い切）している。公募する研究大テーマの設定、採っぱいで終了することになった。「大学・原研プ

択の可否、照射料金や旅費等予算の配分、研究成

ロジェクト共同研究」には文部省 vs.科技庁の縦i

果の評価 などは、全国の大学から選ばれた委員

割りに風を通す意義もあり、研究の成果もそれな

10 数名からなる原研施設利用共同研究委員会がりにあった iii と思われるが、その成果が今後にど責任を持って行っている。

のように引き継がれていくのかが不明なまま終息

現在行われている研究大テーマは以下のものであしようとしている。これまで関わってきた大学・る（カッコ内は平成 13 年度の課題件数）。中性子散

原研の研究者たちは発展的に繋げていきたいとし乱は、東大・物性研究所との共同窓口となっている。

て検討をしてきたが、方向が出ていない。

1．原子核をプローブとする物理・化学研究 (7)原研施設利用共同研究は発足以来今年でちょう2．放射線とイオンビームによる物質構造の研究

ど 40 年目になる。これを立ち上げリードした先と改質・合成 (25)

生方の多くが既に冥界にある。行われる研究も大3．生物に対する放射線効果 (4)きく変遷した。初期にはガンマ線、電子線、中性子などがまさに研究の対象であったが、これらの18放射化学ニュース

第５号

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粒子は今では、放射化分析・中性子散乱などのよ炉は利用手続きが面倒だというソフトウエア的な

うに分析手段の道具となり、あるいは物質改変・問題だけでなく、中性子束が高くて放射化が強す合成のための道具となっている。しかし全体としぎるというハードウエア上の問題も立教炉に慣れて、当初の活気に倣うべくもないと言わざるを得た人にはバリアとなっている。幸い JRR-4 はデイない。現在イオンビームの共同利用が少し増えてリー運転なので、必要に応じて 100kW の低出力

いるが、電子線やガンマ線に比べて LET が大き運転が可能である（定常運転は 3.5MW）。低出力

いという程度の特徴だけでは、イオンビームの照運転で中性子束は十分安定であることも実測さ

射利用の展望は明るくない。イオンビームを分析れ、現在低出力運転を指定して放射化分析を行うに用いる方向では、現在「大学・原研プロジェク

利用者が多い。

マイクロ PIXE

既に述べたように、放射化分析は研究の対象でや 植物 PET の例が示すように、新しい可能性あることを終えて、今では利用される道具となっはまだ開拓できそうであるが、このような大がかている。超微量元素分析法としては ICP-MS のよりで学際的な研究を従来の「一般共同研究」の枠

うな 非放射線 の手法もあるので、放射化分析

内で行うことは不可能である。

は苦戦気味ではあるが、使い慣れてしまえば、放ト共同研究」で行われている

原研施設利用共同研究は本来原研の設置目的の射化分析は簡便であり、かつ分析値の正確さには中に入っていない。原研の大型研究施設を大学の太鼓判を押せる。特に化学操作の得意でない人は、研究者も利用できるようにするために、大蔵省の放射化分析を使った方が無難かつ安心であろう。

認可を得て照射・実験料を対価として共同利用に

大学開放研究室では更に、放射化が観測された全開放したものであるが、このような形態にも問題ての元素について、個々に標準試料を同時照射せがある。Spring-8の共同利用は大学開放研究室方ずに、分析値を与えることのできる「k0 標準化放式と異なる方式によっており、現在建設中の中性射化分析法」を導入・整備している。現在 10 ％程子科学研究センターの利用もおそらくそれに倣う度の精度でこれを行うことが出来るが、更に精度ことになろう。原研施設共同利用は大きな転換期を高める努力をしているところである。現在放射にある。

化分析の研究課題は 38 に上り、その分野は、宇このように大きな転換期の問題を抱えながら、

宙・地球科学、地質学、環境科学、医学、生物・当面大学開放研究室は主として放射化分析の利用

植物学、材料科学、考古学など、およそ元素分析

iv

を強力に進めている 。武蔵工大炉や立教炉が利を必要とする全ての分野にわたっている。

用できた頃は、適度に小さな中性子束でよい放射

このような大学開放研究室の活動は、下記の化分析はこれらの小型炉にまかせて、原研炉は大WEB サイトで公開している。利用者の素顔や研きな中性子束が必要な利用を行うという棲み分け

究内容もみることが出来るので、是非訪問していが良いとされた。しかし、武蔵工大炉も立教炉もただきたい。

共同利用できなくなるとすれば事情は一転せざる

http: //kaihoken.tokai.jaeri.go.jp/kaihoken.htmを得ない。平成 12 年３月に立教炉の共同利用がhttp: //kaihoken.tokai.jaeri.go.jp/Database/
DBmenu.htm

終了した後、それまでの立教炉ユーザーを原研炉の利用へと円滑移行するように支援したが、原研

i研究課題は３年までを一期とし、成果報告書もこの区切りごとに提出してもらうことになっている。毎年成果報告書を書いてもまとまりのある内容にならないことを考慮してのことである。

ii「協力研究」の窓口は、日本原子力研究所の「研究協力推進室」である。

iii

大学・原研プロジェクト共同研究−成果と展望− 「日本原子力学会誌」Vol.41, No.10, pp.993-1027 (1999) に経過と成果が詳述されている。

iv

放射化分析利用を推進するために、今年度から研究機関研究員（非常勤講師）を採用して専念してもらっている。

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平成 13 年 11 月 4 〜 9 日に湘南国際村センター等において ACTINIDES-2001 国際会議が開催されました。期間中には参加者らが集って懇親会が催されましたが、そこで挨拶にたった米国フロリダ州
立大学の Gregory R. Choppin 教授は原子力の将来について興味あるスピーチを行ないました。本記
事はそのときの教授のスピーチの内容をまとめたものです。

Future R & D in Nuclear Energy andProblems in Nuclear and Radiochemical Educationfrom Professor Gregory Choppin’s Talk
at ACTINIDES 2001 International Conference,
November 8, 2001, Hayama, JapanOn behalf of all participants, I would like to congratulate organizers, Professor Naito, Chairman,
and Dr. Tanaka, Co-chairman of this conference, and Dr. Ogawa, Secretary, all members of the organizing committee, and organizers of scientific sessions for the wonderful work they have done in organizing the comprehensive and well-rounded scientific program.
Emphasis in this conference has been on the science and technology of actinide elements
following the lead of the past Actinide Conferences. A variety of interesting papers and new results
were presented in the different sessions. In this presentation I wish to speak briefly about two issues in
actinide science. These are (i) future R&D in nuclear energy, and (ii) problems in nuclear and radiochemical education
The issue of nuclear wastes is of major concern as the amount of nuclear wastes is constantly
increasing, but there are yet no permanent disposal methods in operation. Choices involve permanentgeological disposal or transmutation; both options require further research. For some countries,
disposal of excess plutonium and highly enriched uranium (HEU) from weapons production is still ofmajor concern. The options discussed are to bury the wastes in a permanent disposal mode or to burnthem in a transmutation process.
Problem of “burial” is that this can create a Pu/HEU mine for future governments to recover andapply the material for weapons use. The burning of the materials would be as MOX fuel. However,
not all countries have reactors that can burn MOX and, furthermore, burning as MOX in countries thathave a one-through policy (as in the United States) would not provide sufficient transmutation to
reduce the amount of Pu significantly.

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The second area involved in R&D is designing a new reactors, e. g. Pebble Bed Reactor. Closed
Cycle Systems with passive design must assure that the spent fuel is not used for clandestine Pu
production for weapons or terrorists activities, requires strong international corroboration and oversight.
Development of new methods for fuel processing is also one of the major issues such as Improved
PUREX, Pyrometallurgical Process, Volatilization Process and Super-Critical Fluid Extraction
Process.
We heard about these at this conference with emphasis on the importance of minimizing theamount of waste to be sent to a permanent repository and the amount of secondary waste for temporary disposal. Also should develop new disposal matrices to better fit a waste disposal repository
systems.
Another issue in actinide science that I would like to emphasize in my talk here is a problem of“education” for nuclear and radiochemistry. Two major problems are involved, i. e., (i) too few
students and decreasing number of faculty, and (ii) decreasing activity of summer schools. In the U.S.
and in Europe, these have helped but they are not adequate to supply sufficient young scientists for
future needs. If the student problem is solved there is still the problem of who will teach them if nouniversity programs exists in nuclear science. At the rate programs are diminishing, this is strongly
likelihood within the next 10 − 20 years. In the U. S., DOE concerned with 2002 and with a lesser
extent 2003, but pays little attention the problems ahead in 2015 when it is likely there will be few
scientists and few educational programs in universities.
Must get attention now of the government agencies to provide support for nuclear faculty inuniversities and provide fellowships to attract young Otto Hahns, Neils Bohrs, and Glenn Seaborgs tonuclear science. If these problems of education are solved, we can have confidence in the future
development of nuclear power as a safe and valuable means of energy.
Gregory Choppin
Professor Emeritus of Chemistry,
Florida State University, USA

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