2. 研究活動 2.3. ビーム物質相関部門 (1) 構成 教授 勝村 庸介 助教授 工藤 久明 助教授 柴田 裕実 助手 室屋 裕佐 リサーチアソシエイト 呉 国忠 リサーチアソシエイト 林 銘章 リサーチアソシエイト ザイ 機関研究員 何 機関研究員 Wach Radoslaw Aleksander 秘書 馬上 秘書 所 茂林 輝 美知 清香 大学院生 博士過程 1年 宮崎 豊明 同 1年 韓 修士課程 1年 田所 将志 同 1年 赤川 忠久 学部学生 4年 佐伯 誠一 同 4年 成田 慎太郎 鎮輝 (2) 主な研究活動 レーザーフォトカソード RF 電子銃と fs レーザーを用いた高時間分解能パルス ラジオリシスシステム 勝村庸介・室屋裕佐・林銘章・呉国忠・飯島北斗・上田徹・上坂充・工藤久明 High Time-resolved Pulse Radiolysis System by the Combination of a Laser-photocathode RF-gun and a fs Laser Y. KATSUMURA，Y. MUROYA，M. LIN，G. WU，H. IIJIMA，T. UEDA，M. UESAKA， H. KUDO レーザーフォトカソード RF 電子銃とフェムト秒レーザーを組み合わせたパ ルスラジオリシスシステムを構築を進め、放射線物理化学現象測定への応用を 開始した。2ps の電子ビームと 100fs のレーザーを 1.6ps の高精度に同期制御し、 光学パス 5mm の照射試料を用いることで、9ps の時間分解能を達成した。また、 フェムト秒レーザーを白色光に変換することで、測定波長領域の拡大も行った。 このシステムを用いて、水和電子をピコ秒領域において観測し、モンテカルロ 法による数値計算も合わせて、初期収量の評価を行った。 超臨界水のパルスラジオリシス 勝村庸介・呉国忠・林銘章・何輝・宮崎豊明・ザイ茂林・Wach Radoslaw・室屋 裕佐・工藤久明 Pulse Radiolysis Study of Supercritical Water Y. KATSUMURA，G. WU，M. LIN，H. HE，T. MIYAZAKI，M. ZHAI，R. WACH， Y. MUROYA，H. KUDO 超臨界水の放射線分解反応を解明するため、パルスラジオリシス実験を行っ た。メチルビオローゲン-ギ酸溶液を用いて、水和電子、OH ラジカル、H 原子等 の初期生成物の収量測定を行った。超臨界水は圧力・温度を変化させることで 密度も変化するが、この密度変化が初期収量に最も影響を与えることがわかっ た。また、低密度側ではむしろ気体の放射線分解に近いことがわかった。 ベンゾフェノン溶液のγ線ラジオリシスおよびレーザーフォトリシス 勝村庸介・宮崎豊明・呉国忠・林銘章・何輝・ザイ茂林・Wach Radoslaw・室屋 裕佐・工藤久明 Gamma-ray Radiolysis Study of Supercritical Water Y. KATSUMURA，T. MIYAZAKI，G. WU，M. LIN，H. HE，M. ZHAI，R. WACH， Y. MUROYA，H. KUDO 室温から超臨界状態までのベンゾフェノン水溶液の放射線分解過程を解明す るため、γ線照射およびレーザーフォトリシス法により分析を行った。γラジ オリシスでは、主に HPLC によるベンゾフェノン分解 G 値の測定を行い、OH ラ ジカルが最も寄与することを示した。フォトリシスでは主にベンゾフェノンの 三重項励起状態を対象に実験を行った。室温・高温では、励起状態の減衰はプ ロトンとの反応、他トリプレットとの反応が主で、ケチルラジカルの生成過程 に寄与することがわかった。一方、超臨界状態では全く異なり、他状態との相 互作用が小さくなることを示した。 有機溶媒下における TBP と硝酸ラジカルの反応性 勝村庸介・何輝・呉国忠・林銘章・何輝・ザイ茂林・Wach Radoslaw・室屋裕佐・ 工藤久明 Reaction between Nitrate Radical and Organic Phosphates Y. KATSUMURA，H. HE，G. WU，M. LIN, M. ZHAI，R. WACH，Y. MUROYA， Y. KATSUMURA Purex 法は、核燃料サイクルにおいて使用済み核燃料からのウラン・プルトニ ウム抽出の代表的な手法で、高濃度硝酸-TBP 混合溶液を用いる。放射線環境下 において抽出効率の低下が問題であり、その機構を解明することが重要である。 硝酸ラジカルの TBP 酸化による溶媒劣化が原因と考えられ、レーザーフォトリ シス法を用いて、いくつかの無機有機混合溶媒下における反応性を調べた。 天然高分子水溶液の光・放射線化学反応機構に関する研究 Photo- and radiation-induced chemistry scheme of aqueous solutions of polysaccharide derivatives 工藤久明・Radoslaw A. Wach・Maolin Zhai・室屋裕佐・勝村庸介・林銘章・ 何輝・呉国忠・長澤尚胤・吉井文男 Hisaaki Kudo, Radoslaw A. Wach, Maolin Zhai, Yusa Muroya, Yosuke Katsumura, Mingzhang Lin, He Hui, Guozhong Wu, Naotsugu Nagasawa, Fumio Yoshii セルロースやキチン・キトサン等の多糖類天然高分子を側鎖を化学修飾（置 換）した誘導体の放射線加工において、ある種の条件下で橋かけを起こすこと が知られていたが、放射線反応機構には未知の点が少なくなかった。本研究で は、カルボキシメチル化されたセルロース（CMC）、キチン・キトサン（CM-Chitin、 CM-Chitosan）の水溶液を対象として、レーザフラッシュフォトリシス法及び電 子線パルスラジオリシス法を利用して、素反応の速度定数を評価した。また、 300-400nm の紫外光域に弱い吸収を持つ長寿命成分が検出された。この化学種は 数十分― 数時間のオーダで減衰し、橋かけの原因となる高分子ラジカルである と考えられる。 加速微粒子照射による高分子材料等の表面形態変化に関する研究 Changes in surface of polymer materials upon irradiation of accelerated micro-particles 工藤久明・田所将志・成田慎太郎・赤川忠久・柴田裕実・室屋裕佐・勝村庸介 Hisaaki Kudo, Masashi Tadokoro, Shintaro Narita, Tadahisa Akagawa, Hiromi Shibata, Yusa Muroya, Yosuke Katsumura 高分子材料の量子ビームによる損傷の研究の一環として、重照射研究施設に あるバンデグラフ型静電加速器を用いて、質量 10-16-10-20g、速度 1-10km/s 程度 の微粒子を高分子材料等に照射し、表面に生じた衝突痕の観察・解析をすすめ た。ニッケルや銀微粒子照射により、ポリイミドやガラス等の表面に、径・深 さともにミクロンオーダーの、クレータ状の衝突痕が生成することを、レーザ ー顕微鏡や原子間力顕微鏡により検出した。また、材料表面の変形の、粒子法 (SPH 法)による計算シミュレーションを行い、衝突痕の径及び深さの、粒子の運 動エネルギーへの依存性を解析した。
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