平成21年3月6日
独立行政法人日本原子力研究開発機構
独立行政法人産業技術総合研究所
国立大学法人京都大学
独立行政法人日本原子力研究開発機構(理事長・岡﨑俊雄)量子ビーム応用研究部門の羽島良一グループリーダーら、独立行政法人産業技術総合研究所（理事長・吉川弘之）計測フロンティア研究部門の豊川弘之主任研究員および国立大学法人京都大学（総長・松本 紘）エネルギー理工学研究所の大垣英明教授の共同研究グループは、高エネルギー電子とレーザーを衝突させて発生するガンマ線ビーム「レーザー・コンプトン散乱ガンマ線」１）を用いて、厚い鉄板に覆われた物体を、その構成元素の同位体2)を特定した上でその位置と形状を測定することに初めて成功しました。
従来技術であるＸ線透過撮像法は、物体の密度の違いからその内部の形状を認識することが可能ですが、物体に含まれる同位体を識別することはできませんでした。原子力発電所で取り扱う燃料棒や放射性廃棄物には、核分裂物質を含めてさまざまな同位体が含まれています。物体に含まれる同位体の濃度、位置、形状を非破壊で測定することは、安全かつ効率的な核燃料サイクルのために必要とされておりました。
そこで、本研究グループは、それぞれの同位体が固有のエネルギーのガンマ線と選択的に反応する原子核共鳴蛍光散乱3）とよばれる現象に着目しました。この現象を利用し、検出したい同位体に合わせてガンマ線のエネルギーを選んで物体に照射し、物体から散乱されるガンマ線を検出することで、この同位体の存在を検出することができます。実験は、産業技術総合研究所の電子加速器(TERAS)4)を用いて行われました。厚い（15mm以上の）鉄板で覆われた20mm角の鉛ブロック(鉛の同位体鉛208を含む)を試料としました。この試料にエネルギー5.5 MeV5)(鉛208の共鳴エネルギーと同じエネルギー)、太さ1.3mm のガンマ線ビームを照射位置を変えながら照射し、試料から散乱するガンマ線を計測することで、厚い鉄に覆われた鉛ブロックの位置と形状を取得することに成功しました。
本研究は、レーザー・コンプトン散乱ガンマ線の利用として、放射性廃棄物に含まれる長寿命核種の濃度計測、貨物中に隠ぺいされた核物質や爆発物の検知等への利用が期待されます。
本研究の成果は、3月6日付の Applied Physics Express 誌に掲載されます。
以上