ホウ素中性子捕捉療法のためのオンライン線量イメージングシステムの研究

ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）のための線量イメージングを行うシステムの研究を行った。東工大ペレトロン加速器での実験結果をもとにガンマ線検出器を用いたBNCT用イメージングシステムの検討を行った。

柳沢俊史（JAXA･研究開発部門　第二研究ユニット･主任研究開発員），東出真澄（JAXA･研究開発部門　第二研究ユニット･研究開発員），平井隆之（JAXA･研究開発部門　第二研究ユニット･研究開発員），菊原　哲（東工大原子核工学専攻D2）

本共同研究では高温ガス炉の3S(安全・核不拡散・核セキュリティ)特性の定量化を目的として、核不拡散性の評価手法に関する優れた研究成果を有する東京工業大学と、高温ガス炉の安全性向上に向けた研究開発を行っている原子力機構の知見を活用した協力研究を実施する。物質収支区域設計に基づき、超ウラン(TRU)元素燃焼・低減化を狙った高温ガス炉の燃料に対して核不拡散性の一要素を表す保障措置水準の達成に必要なプルトニウム量測定精度を明らかにした。

放射線の細胞への影響として最も甚大なのがDNAへの損傷である。生物が持っているDNA損傷応答の分子機構を解明するためにヒトおよびマウスの培養細胞を用いて分子生物学的解析を行った。DNA損傷応答は様々な分子的なシグナル伝達系から成り立つために放射線照射後の細胞からタンパク質を抽出し、タンパク質の発現量の差や分子修飾の頻度をウエスタンブロッティングおよび免疫染色を用いて解析した。

イオン液体の工学的応用のためには、各種金属イオンの錯体化学・溶液化学を基礎から真に理解することが重要である。本研究では、分光学的実験と計算化学を組み合わせることによりこの課題にアプローチした。BF₄⁻をアニオンとする様々なイオン液体に溶解したCo²⁺の紫外可視吸収スペクトルはCo²⁺からの脱水和の進行を意味するCo(II)四面体型錯体に特徴的な青色を示した。更に、Co(II)錯体周囲のイオン液体の溶液構造について有効フラグメントポテンシャル－分子動力学計算を用いた検討を行った。

小野　章（東北大学）、餌取篤彦(東工大)、石塚知香子（東工大）

反対称化分子動力学（AMD）法を核反応に適用し、測定データとの比較を行いAMDの記述する反応機構の理解を行った。また、AMD法を初めてウランのような重い核に適用し、基底状態の記述能力を把握すると同時にブーストモデルを開発して核分裂を生起させることに世界で初めて成功した。微視的模型による核分裂の記述はこれまで核分裂障壁の外側からスタートすることが主であったが、これにより第二極小点付近で準安定状態を生成し、それが自発的に分裂に向けて変形し、ある時点でネックが破断する様相を見ることが可能となった。また、その結果より、Brosaが流体力学的考察の元に基づいて導出したrandom neck-rupture条件や、Carjanの断裂中性子放出条件の妥当性を微視的立場から検証することが可能となった。

岩田順敬（先導研）、板垣直之（京大基研）

核データは原子力を支える基礎として重要である。こういった核データの信頼性をより向上させるために波動関数を直接扱うことのできる微視的理論の一つであるクランキング・ハートリー・フォック（CHF）理論を用いて核分裂過程を研究した。とくにエネルギーを与えられた原子核が回転することで核分裂に至るという一つのシナリオの妥当性を明らかにするために系統的CHF計算を行った。これら一連の計算結果をもとにして、回転誘導型核分裂理論という分野を新たに創成・開拓することを最終的な目的とする。

原子炉の臨界性を精度良く把握するために、即発中性子の入射中性子エネルギーへの依存性を解明することは非常に重要な未解決課題である。本研究では即発中性子放出率に影響する核分裂片の電荷最確値を、3次元ランジュバン模型を用いて求められた断裂時形状から示唆される最も安定な電荷として、対称エネルギーとクーロンエネルギーの和を最小化することにより求めた。こうして得られた電荷は通常仮定される「核分裂の前後で保存される陽子・中性子比」からずれており、そのずれを荷電偏極と呼ぶ。平成28年度に採択された共同研究では、ランジュバン計算による荷電偏極が良い即発中性子を与えることがわかり、その機構の詳細な解析を行った。

ニュートリノ-原子核反応は、超新星爆発において爆発を引き起こすニュートリノによるエネルギー輸送や、既存の原子核と相互作用による新しい同位体の生成（ニュートリノ過程）において重要である。本研究では、放射性同位体⁹⁸Tcが超新星爆発ニュートリノ過程で生成された場合の量を評価した。ニュートリノのエネルギーは数MeVから100MeVに達するため統計モデルでニュートリノ反応後の残留核の割合を求めた。

本研究では、僅かな温度変化だけで親水・疎水性を変化させることができる感応性高分子Poly-N-isopropylacrylamide(PNIPAAm)を用い、PNIPAAmと白金族錯体との親水・疎水性相互作用を水中で変化させるだけで、標的の白金族元素を直接分離回収しうる相転移型水系溶媒抽出法を確立すると共に、Pd²⁺の直接抽出試験を実施した。

篠原孝司（量研機構），飯尾俊二（東工大），谷　啓二（東工大）

原野英樹（産総研），松本哲郎（産総研），増田明彦（産総研）

原子力及び放射線応用の分野において、減速体系で生成される熱中性子挙動を正確に把握することは測定と安全管理の高精度化の点で重要である。特に黒鉛のように結晶構造を持つ物質では、原子の規則性を持った配列と原子間の結合が中性子散乱反応に大きく影響を及ぼしている。産業技術総合研究所において黒鉛パイルとAm-Be, Cf-252中性子線源を用いた熱中性子減速場において、測定の誤差低減のため、中性子線源及び検出器設置治具の改良を行い測定誤差の低減を図った。基礎データの充実のため、黒鉛パイル温度を変えた中性子温度スキャン測定、Cf-252中におけるCf-250混入比率評価の詳細測定を実施した。熱中性子の詳細測定とモンテカルロシミュレーションにより熱中性子散乱モデルなどによる差異の定量評価を行った。

高速炉用制御材として炭化ホウ素（B₄C）ペレットが用いられている。高速炉の安全性を維持するためには、制御材の安全性を維持することが重要であり、B₄Cペレットの中性子照射挙動を十分理解することが必要となる。本研究では実際に高速実験炉「常陽」内で中性子照射したB₄C高速炉用制御材について、透過型電子顕微鏡（TEM）により微構造評価を行い、中性子照射による微構造変化を明らかにすることを目的とした。

矢野豊彦（東工大・先導研）、西村聡之（物質・材料研究機構）

川添一郎（東京バイオテクノロジー専門学校），小室真保（東京バイオテクノロジー専門学校）

希土類元素の糸状菌の生長に及ぼす影響を調べる試験として、0.1mMのYbを添加した寒天培地上で糸状菌（Pleurotus ostreatus (Jacq.:Fr.) P. Kumm.、Epithele typhae及びCoprinus disseminatus）を栽培し、菌糸の成長を調べた結果、Yb無添加培地で成育した菌糸よりも成育が遅くなることを明らかにした。Yb添加培地で生育させたE. typhaeを用いて放射光においてYb L3吸収端のXFASスペクトルを検知できたことから、E. typhaeへのYbの濃集を確認できた。したがって、糸状菌の生長阻害の一因は、希土類元素の取り込みによると考えられる。