環境低負荷型放射線蛍光検出器の開発原発事故に適したお茶の水女子大学大学院人間文化創成科学研究科理学専攻物理科学コース/ ラジオアイソトープ実験センター講師古田悦子 1 本研究の目的ベータ線測定のための蛍光検出器の開発 ⇔特に、低エネルギー純ベータ線放出核種の測定 ⇔環境低負荷であること ⇔高濃度～低濃度測定が可能であること ⇔短時間で測定結果が得られること 2 放射線を測定するには 放射線が当たって蛍光を出す物質（励起） ⇒蛍光を検出 放射線が当たって自由電子が飛び出し、電流が流れる（電離） ⇒電気信号の測定 3 蛍光測定の対象とは  医学・薬学・生命科学などで用いられる標識化合物（非密封放射性同位元素）は、ほとんどが純ベータ線放出核種である  上記の主なベータ線のエネルギーは3Hの18.6 keVから32Pの 1,709 keVまで様々である飛程例（概算値） 3H 32P 空気中の最大飛程 2.7 mm 6100 mm 水中の最大飛程 0.6 μm 0.6 mm  低エネルギーの放射線は、検出器まで届く率（検出効率）が低くなる 4 放射線を放出する標識化合物  揮発性があるなど、不安定な標識化合物＝空気中で不安定な化合物（ex.ペニシリン）やトリチウム水（HTO）  揮発性のない標識化合物＝化合物として安定（ex.3H-Methionineなど）これらの測定には、液体シンチレーションカウンター（LSC）が従来用いられてきた 5 従来技術；LSCとその問題点液体シンチレータを用いたLSC測定  LSCは放射線が溶媒に与えたエネルギーを蛍光として測定する機器である  液体シンチレータ内に放射性の試料を溶かしこむため、全方向の放射線から蛍光を発することができ、効率が良いしかし、液体シンチレータは環境負荷になる、測定後のシンチレータは放射性有機廃液として処分しなければならない 6 液体シンチレータを用いないLSC測定  固体シンチレータ（Ready Capなど）は再現性がなかった  プラスチックシンチレータに容器を用いては、低エネルギーベータ線は測定不可能  微細ビーズでは20時間近い測定が必要シート状プラスチックシンチレータ（PS）を用いた測定法を開発 7 新技術の特徴・従来技術との比較  PSを用いることにより、従来技術の問題点であった放射性有機廃液をゼロにすることに成功した。  本技術の適用により、使用に伴う環境負荷がなくなる。  従来の測定は、測定効率の面で液体シンチレータの使用に限られていたが、PSにより同等の測定効率での測定が可能となった。  測定時間も他の液体シンチレータを用いない方法と比較して大幅に短縮できた。 8 本技術の想定される用途  原発事故後のトリチウム水、ストロンチウムなどのベータ線測定に適した環境低負荷型放射線蛍光検出器の開発  今後の環境放射能の測定（原発周辺域などの安全確認）  トリチウム水では、環境モニタリング  通常の標識化合物を用いた研究  クエンチングのないスペクトルの取得が可能であり、試料の核種同定が可能  安全な標準試料の作成 9 揮発性のない試料の測定 PS法：空気中で3～4時間乾燥後、別の1枚のPSを重ねる。 LSC計測 0.5mm厚のPS sheet；BC-400、13mm*50mm ノークエンチ PS-Plasma法； LSC計測 10 揮発性のない物質の測定例トリチウムMethionine例（Ｅβmax＝１8.６ keV）化合物によっては、PS2枚Plasma処理で42％の測定効率が得られている 50% Measurement efficiency [%] 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% P処理PS2枚未処理PS2枚 P処理PS1枚未処理PS1枚 LS_ 1min DBD plasma_3H-Methionine 11 シリカゲルを用いた測定時間の短縮 30.0 plasma treatment + siliga gel beads measurement efficiencies (%) 25.0 20.0 plasma treatment 15.0 non treatment 10.0 non treatment + silica gel beads 5.0 PS１枚の例 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 elapsed time (hour) 試料溶液（トリチウム標識化合物）である水分が5(～20)μLのため、一定の検出効率が得られるまでに約6時間を要していた。 ⇒シリカゲルをバイアルに入れたところ初めから安定になり、時間の短縮につながった。 12 実用化に向けた課題  種々の吸湿剤について検討を行う必要がある。  実用化に向けて、プラズマ処理以上に安定した効果のあるPS表面処理技術があると良い。  ガラスバイアルの蛍光検出への影響を最小限にする。  現在、揮発性標識化合物（トリチウム水など）について液体シンチレータを用いた場合に近い測定効率が得られている。（詳細は検討中） 13 企業への期待  プラスチック表面の親水化処理技術をもつ企業との共同研究を希望。  水分子のみを吸湿する素材を開発中の企業との共同研究を希望。  ガラスバイアルのガラス表面の加工技術を持つ企業との共同研究を希望。  揮発性物質に関して、企業との共同研究を希望。（詳細は、直接問い合わせください。） 14 本技術に関する知的財産権 発明の名称：プラスチックシンチレータ、シンチレーション測定用試料体、プラスチックシンチレータの作製方法及びシンチレーション検出器 出願番号：PCT/JP2013/82642 （基礎出願：特願2012-265737） 出願人：お茶の水女子大学 発明者：古田悦子 15 本研究に関連した共同研究等の経歴核融合研究所一般共同研究に採択装置開発企業と共同研究実施放射線管理取扱い企業と共同研究実施日本原子力開発機構 Broader Approach （BA-DEMO研究開発に係るトリチウム技術の研究開発；2014-2016年度）に採択 20１４年～富山大学水素同位体科学研究センター一般共同研究に採択 20１１年～ 20１３年～ 20１３年～ 20１４年～ 16 お問い合わせ先お茶の水女子大学研究協力・社会連携チーム社会連携係中内ＴＥＬＦＡＸ e-mail 03-5978-5462 03-5978-2732 [email protected] 17