Proceedings of the 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 29 - September 1, 2023, Funabashi

PASJ2023 TFSP03

都市大タンデムの現状（2023 年度）
STATUS OF THE TCU-TANDEM (FY 2023)
羽倉尚人#, A) , B)
Naoto Hagura #, A), B)A)
Department of Nuclear Safety Engineering, Tokyo City UniversityB)
Atomic Energy Research Laboratory, Tokyo City University

Abstract

The 1.7 MV Pelletron Tandem Accelerator (TCU-Tandem) of the Atomic Energy Research Laboratory Tokyo City
University (TCU) has started operation in May 2018. Our laboratory has a research reactor under decommissioning. We
would like to confirm the usefulness of ion beams from this tandem accelerator as one of reasonable ways for disposal of
the structural materials on decommissioning process. In addition, application to various fields such as elemental analysisof the pigments used in Japanese painting is being implemented. We held the conference of tandem accelerator users inJuly 2018. The PIXE Symposium was held in November 2019. We will continue to contribute to the development of
human resources for accelerators using the compact electrostatic accelerator.
せ、2019 年 4 月には学部 3 年生の実験実習科目（必修）において PIXE 分析法による実験を含めた加速器をテー
東京都市大学（旧名称：武蔵工業大学）の原子力研 マにした実験を開始した（Fig. 1）。今後、学内向けの教究所（川崎市、王禅寺キャンパス）は 1960 年に開設した。 育・研究環境としての整備を進めていくとともに、学外か当研究所には、現在廃止措置中の研究用原子炉「武蔵 らの利用者を積極的に受けれ、様々なビーム応用研究工大炉」（熱出力 100 kW、TRIGA II 型）がある。1963 年 が実施可能な状況にしていくことを目指している。
2023 年 3 月には、初めてとなる定期検査・定期確認をから 1989 年まで運転し、ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）受審し合格した。様々なトラブルを経験するたびに加速や中性子放射化分析、中性子ラジオグラフィー、その他炉物理関係の実験研究などを実施し、数多くの研究成 器施設として成長することができていると実感している。
果を上げてきた。2003 年に廃止措置へ移行することを決 引き続き多くのユーザーに利用していただける施設とし定し、燃料の搬出、屋外の廃液処理設備の解体撤去な て運用していけるよう適切な管理を行っていきたい。
ど廃止措置計画を着実に進めてきた。原子炉施設として施設の現況は廃止段階に入ったが、放射性同位元素等の使用施設 2.
としては継続して運用しており学内外の学生および一般 2.1 施設の概要の方々への原子力・放射線に関する教育・研究の場とし本設備（以下、都市大タンデム）の主な仕様についてて活動を継続している。2008 年には工学部に原子力安Table 1 に示す。都市大タンデムは武蔵工大炉原子炉室全工学科（定員 45 名）が開設され、また、2010 年には早内の一角にある原子炉運転当時、BNCT を行う際に施稲田大学と共同原子力専攻（定員 30 名）を設置し、学部療室として使用されていたプレハブ小屋に設置している。
から大学院まで一貫した教育を提供できる環境を整えて運転中も遮蔽は不要であるという評価結果から加速タンいる。
クおよび分析チャンバの周りに遮蔽を設けてはおらず、2013 年には当研究所に新たな教育・研究用の設備を運転中は加速器エリアへの立ち入りを制限するため柵に導入する計画が検討され、最終的に 1.7 MV ペレトロン・よる区画をし、扉にはリミットスイッチを設け、扉開の信号タンデム加速器[1, 2]を導入し、放射線発生、遮蔽、ビーでビームを停止する構成としている。
ム応用の研究をスタートさせることとなった。群馬県の株
イオン源には冷陰極 PIG 負イオン源を用いている[4]。
式会社パレオ・ラボ殿より本静電型加速器を譲っていた
イオン種は現時点では水素イオンに限定している。ビー
だくこととなり、2014 年より 3 年間をかけてイオン源、加速ムラインは、±15°方向に 2 本整備しており、+15°は主管、分析チャンバ等を整備していく計画で進めていくことに PIXE 分析チャンバを配置しているラインであり、-15°とした。加速器システムを構築する段階を含めて人材育はプロトンビーム照射試験用チャンバを配置している。
成の一環と位置付け学生、院生とともに加速器の整備を進めてきた[3]。2017 年 3 月にはビームを通すことができ 2.2 ビーム応用研究の状況るめどが立ったことから、規制当局への変更許可申請手
廃止措置中の研究用原子炉施設の中に配置されて続きを開始し、2018 年 2 月に変更許可の認可、同年 5 いるという特徴から本設備は廃止措置に関わる研究開
月には施設検査の合格を受け、ビーム応用研究をス 発に役立てることを使用目的の一つとして掲げている。
タートさせるに至った。2018 年 8 月より PIXE（荷電粒子 具体的には、60 年以上前に作られた古いコンクリート中励起 X 線分光）法による微量元素分析実験をスタートさ の微量元素分析を中心に、コンクリート中への放射性同

1.

はじめに

___________________________________________# nhagura@tcu.ac.jp

位元素の浸透・拡散挙動の把握、放射化物量評価に影- 1071 -Proceedings of the 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
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響する微量元素の含有量の特定などを進めている[5]。
物量の多いコンクリートを合理的に処理するために、イオンビーム技術を適用することの有効性を検証したいと考えている。

しようと考えている[9, 10]。
-15°方向のプロトンビーム照射試験用ラインでは、「月・惑星探査開発を見据えた、陽子線照射絶縁材料の帯電物性に関する研究」と題した研究テーマを主に進めている。この研究は、学内の機械系学科との連携で実施しているものである[11]。これらの連携を成果に結びつけるためには都市大タンデムからいつでも安定的にビームを引き出せるという状況が必要不可欠であり、その達成のために、日常的な整備、点検、および定期的なメンテナンスを実施できる体制及び環境を整えていく必要があると考えている。

3.

Figure 1: Student experimental program for undergraduate
students.
Table 1: Specifications of TCU-Tandem
ModelYear of manufactureManufacturer
Designed terminal voltage
Number of chains
Stripper gas
Ion source
Species of acceleration ion
Beam current
Installation location &Characteristic of facility

MAS17001992
National Electrostatics
Corporation
1.7 MV
1N2
Cold cathode PIG negative
ion source
H0.1 – 1nA @ target chamber・Located in reactor room
under decommissioning
・Permission to use scaled
radioisotope and nuclear fuelmaterialまとめ

2003 年に原子炉施設としての廃止を決定した当施設であるが、放射線施設としては引き続き教育・研究に活用している。特に、2018 年 5 月より運用を開始した 1.7
MV ペレトロン・タンデム加速器（都市大タンデム）を中心としたビーム応用研究を今後充実させることで人材育成および研究開発に貢献していきたいと考えている。
第 31 回タンデム研究会[12]や第 35 回 PIXE シンポジ
ウム[13]を通じて都市大タンデムのアクティビティを周知するとともに、学内外のユーザーを開拓し、活用のすそ野を広げていきたいと考えている。

参考文献[1] 東京都市大学加速器工学研究室(羽倉)HP,
https://www.comm.tcu.ac.jp/nhagura/[2] 大学加速器連携協議会、大学加速器カタログ(第二版);
http://www2.kek.jp/accl/KEK_University/files/catalog2.pdf

そのほかの分析例として、日本画に用いられる顔料である岩絵具を対象とした研究を行っている[6]。構成元素を明らかにすることでその顔料が作られた年代や産地の推定に役立つ情報を取得することを検討の対象としている。この様に廃炉関係だけではなく様々なテーマに取り組むことで、環境系や機械系、その他の様々なユーザーの開拓につなげたいと考えている。
コンパクトな波長分散型 PIXE 分析システムの開発を行っている。特徴としては、当研究室で中性子ラジオグ
ラフィー技術開発を通じて培われた画像処理技術[7]を適用することで、CCD で捕らえる X 線の輝点の位置分解能を向上させる、高いエネルギー分解能を実現しようとするものである。化学結合状態の差異を検出することを目指し 1eV 未満のエネルギー分解能を目標としている[8]。また、原子力機構との共同研究として荷電粒子誘起発行分光(IBIL)分析についても取り組んでいる。イオンビーム照射に伴って発生する可視光を分光することで測定対象物の化学形態の情報を得ようとするもので、核燃料再処理における抽出クロマトグラフィ法の開発に活用[3] 羽倉尚人ほか、 “東京都市大学原子力研究所における1.7 MV ペレトロン・タンデム加速器システムの構築作業及びそれを通じた人材育成”、日本原子力学会和文論文誌,
Vol.17, No.3/4 (2018) pp. 111-117.
[4] Liu, H.-F. et al., Journal of Physics: Conference Series, 2326(1), art. no. 012018 (2022).
[5] N. Hagura, K. Kashimata, K. Mochiki, Y. Oguri, PIXE
analysis of concrete composition in a research reactor facility
under decommissioning, International Journal of PIXE,
Vol.28, Issue 3&4 (2018) pp. 77-84.
[6] N. Hagura, Y. Okada, “Trace element analysis of naturalmineral pigments for Japanese paintings”, PIXE2019, 24-29
March 2019.
[7] J. Koide et al., Proc. of 2017 IEEE NSS/MIC,
https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2017.8532787[8] Koki Ushijima, Jun Kawarabayashi and Naoto Hagura,
Development of an ultra-high-resolution WDS-PIXE systemby using image processing, 2021 IEEE Nuclear Science
Symposium and Medical Imaging Conference (2021).
[9] Arai, Y. et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research, Section B: Beam Interactions with Materials andAtoms, 542 (2023) pp. 206-213.
[10] Nakahara, M. et al., Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research, Section B: Beam Interactions withMaterials and Atoms, 542 (2023) pp. 144-150.
[11] 小森あかね ほか、放電学会年次大会、2021/12、B-2[12] 第 31 回タンデム研究会 HP,
https://www.comm.tcu.ac.jp/nhagura/tandem/index.html[13] N. Hagura, J. Particle Accelerator Society of Japan, Vol.17,
No.1 (2020) pp. 48-49.

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