プレス発表

トップページ > プレス発表

バックナンバー

「宇宙線ミュオン」が電子機器の誤動作を引き起こす~超スマート社会の安全・安心を支えるソフトエラー評価技術の開発に向けて~

2018.06.01

原子力基礎工学研究センターは、九州大学、大阪大学、高エネルギー加速器研究機構、J-PARCセンターと協力して、ミュオンによる電子機器の誤動作(ソフトエラー)において、低エネルギー負ミュオンの影響が大きいことを実験により実証しました。

 スマートフォンやパソコンから家電製品まで、コンピュータが搭載された電子機器は生活に欠かせないものとなっております。一方、地上に降り注ぐ宇宙放射線によって電子機器の誤動作(ソフトエラー)が生じることが知られており、この現象は看過できないリスクとなります。特に、電子機器に搭載される半導体デバイスの小型化・低電力化・超集積化が進むにつれて、放射線耐性は低下しており、従来懸念されてきた宇宙線中性子の他、宇宙線ミュオンによるソフトエラーの発生の可能性も指摘されています。

 本研究では、J-PARCセンターにおいて、最新の半導体デバイスの一つであるSRAM(Static RAM)に低エネルギーの正負ミュオンを照射し、メモリセルのビット反転の発生確率を測定しました。その結果、負ミュオンの方が正ミュオンに比べて、その発生率が高くなることを実験的に初めて観測しました。また粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いた計算シミュレーションにより、この差は負ミュオン捕獲反応が原因であることを明らかにしました。

 今後も、さらに試験データを蓄積し、シミュレーション手法の精度を高めたソフトエラー発生率の評価技術を確立し、安全・安心な半導体技術の創出に貢献していきます。

本研究は、文部科学省科学研究費補助金(16H03906)の助成を受けて行われました。

リンク先:機構のHPプレス九州大学HP

電子状態の計算シミュレーションで産業利用価値の高い合金を設計する~割れにくいマグネシウム合金開発への貢献に期待

2018.05.14

原子力基礎工学研究センターは、原子力機構の大型計算機「ICE X」(アイス エックス)を用いて、電子状態計算に基づく計算シミュレーションによって構造材料の「割れにくさ」を向上させる合金元素を探索する手法を開発しました。

構造材料の機能で重視されるのは、強度と延性(のび)と割れにくさです。近年、マグネシウムは、延性が低く割れやすいものの、軽いという特徴から、アルミニウム合金に代わる材料として注目されています。今般、マグネシウムに着目し、本手法を用いて「割れにくさ」を向上させる合金元素を探索しました。

この結果、これまでの研究で延性を向上させることが判っていたジルコニウムなどの合金元素が、実験結果と良い相関性を示し、本手法で割れにくさを向上させていることを明らかにしました。

計算シミュレーションを用いた合金設計は、合金開発にかかる時間やコストを大きく削減できるとともに、希少元素を用いない産業利用価値の高い合金開発への応用が可能であることから、資源の少ない我が国の製造業の発展に貢献することが期待されます。

本研究成果は、英国の学術誌「Acta Materialia」に掲載されました。本研究はJSPS科研費 16K06714、文部科学省 元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>(京都大学 ESISM)の研究成果を含みます。

リンク先:機構のHPプレス

炉心溶融挙動を予測する新しい数値シミュレーションコードの開発
-デブリの詳細な組成分布の推定に光が見えた-

2018.03.26

原子力基礎工学研究センターは、炉心溶融事故時の炉内構造物、核燃料の溶融、蓄積及び分布状況を推定する数値シミュレーションコードJUPITERを開発しました。JUPITERにより、溶融した炉内構造物等が原子炉格納容器の下部へ溶け落ちるシミュレーションが可能となり、原子炉過酷事故時の詳細な状況の予測が可能であることを確かめました。

原子力発電所の過酷事故では、冷却材の喪失により、高温になった核燃料と周囲の構造物が溶融し、原子炉格納容器内に移行、蓄積することが想定されます。しかし、溶融し落下した核燃料物質と構造物の組成分布や、溶融した物質からの核分裂生成物の放出、さらに核燃料の再臨界の可能性の予測は難しく、過酷事故評価の課題となっています。

本研究では、従来の手法よりも精緻な(現象を物理的/化学的/熱力学的に正しく追い、また、近似等も極力用いない)数値シミュレーションコードJUPITERを開発しました。JUPITERにより溶融物のペデスタル底部への蓄積数値シミュレーションを行い、その結果、次のことが推定されました。

従来よりも詳細な情報を有する本結果は、安全かつ合理的な廃炉作業の実施に貢献することが期待できます。

今後は、より現実的な数値シミュレーションのために、各溶融物成分または、凝固物成分間での化学反応を考慮できるよう、JUPITERの改良を進めます。本成果は、「日本原子力学会誌」に掲載される予定です。デブリ堆積の予備シミュレーション動画

リンク先:機構のHPプレス

DNA損傷の複雑さを決める極低エネルギー電子の新たな役割を解明
-放射線照射により生体の遺伝子情報はどのように変質するのか-

2018.02.16

原子力基礎工学研究センターは、量子科学技術研究開発機構及び東京農工大学との共同研究により、放射線照射による突然変異の誘発や発がんの主要な原因となる遺伝子情報の変質に関する新たなプロセスをシミュレーションにより解明しました。

生体に放射線が照射され、遺伝子情報の担い手であるDNA分子が損傷した場合、そのほとんどは修復されますが、ごくまれに修復されにくいナノメートルレベルで局在化したDNA損傷(クラスター損傷)が生じ、その結果遺伝子情報が変質すると考えられています。クラスター損傷により生じる化学的な変異部位についての正確な構造や生成のプロセスについては、未だ解明されていません。

本研究では、様々な放射線照射により生体内で生成される電子に注目し、細胞中のDNAとの相互作用に着目しました。DNA分子への電子線照射をナノメートルレベルで模擬する動的モンテカルロシミュレーションコードを開発し、クラスター損傷をもたらす電子の挙動の詳細なシミュレーションに初めて成功しました。この結果の解析から、照射した電子線と生体内で生じた極低エネルギー二次電子の作用により生成されたクラスター損傷が、修復酵素によりDNA二重らせんの切断(二本鎖切断)に変換され、その切断端の近傍に遺伝情報を担う塩基の損傷がもたらされていることを明らかにしました。極低エネルギー二次電子が生体内で遺伝子情報の変質に関与することを示した本結果は、放射線による突然変異やがんの誘発の初期要因を解き明かすための重要な役割を果たすものと期待できます。

今後は、放射線照射により生じる複雑なDNA損傷の定量的評価に必要な研究に展開する予定です。本成果は、英国王立化学会の『Physical Chemistry Chemical Physics』に掲載されました。

リンク先:機構のHPプレス

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)によるがん細胞殺傷効果の理論的な予測に成功
-新しい薬剤の開発や治療計画の最適化に役立つ数理モデルを開発-

2018.02.05

原子力基礎工学研究センターは、京都大学、筑波大学、電力中央研究所と協力して、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の薬剤によるがん細胞殺傷効果の違いを理論的に予測する新たな数理モデルを開発しました。

BNCTは、同じ放射線量でも投与する薬剤の種類や濃度によってがん細胞殺傷能力(治療効果)が異なりますが、その詳細な依存性やメカニズムはまだ解明されていませんでした。そこで本研究では、2種類のホウ素薬剤を様々な濃度で投与した担がんマウスに中性子を照射し、その治療効果を定量的に調べました。また、原子力機構が中心となって開発した放射線挙動解析コードPHITSと細胞生存率計算モデルSMKを用いた詳細解析により、動物実験で示唆された薬剤による治療効果の違いが、薬剤が細胞内及び細胞間で不均一に分布する効果に起因することを明らかにしました。この解析結果に基づき、薬剤濃度の不均一性を指標として治療効果を予測する新たな数理モデルを開発し、動物実験結果を精度よく再現することに成功しました。

開発した数理モデルを応用すれば、新しいホウ素薬剤の治療効果の予測や、患者個人の症状に合わせたより最適な放射線治療計画の提案が可能となります。また、α線源内用療法など、他の放射線治療法への応用も期待されています。本成果は、2018年1月17日に英国科学誌『Scientific Reports』に掲載されました。この論文はオープンアクセスですので、こちらから誰でもダウンロードできます。

リンク先:機構のHPプレス

被覆材が混ざった核燃料は水に溶けにくくなる 〜燃料デブリの炉内安定性に係る新たな知見〜

2017.12.25

原子力基礎工学研究センターは、東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所における燃料デブリ1)の取出しに先立ち、燃料デブリが健全な核燃料(二酸化ウラン)より冷却水に溶けにくい化学的に安定した性質を持つ可能性を実験により明らかにしました。

原子炉で使用された核燃料は強い放射線を発するため、冷却水を分解して過酸化水素を発生させ、この過酸化水素が核燃料と直接反応するとウランの溶出が起こります。福島第一原子力発電所事故で生じた燃料デブリでも同じ反応が起きている可能性があり、この場合、原子炉材料が核燃料に混ざり込んでいると考えられますが、これまで原子炉材料が混在した核燃料に関する化学反応の詳細は不明でした。

そこで、核燃料の被覆材であるジルコニウムを混ぜた燃料デブリの模擬試料を用いた実験を行いました。ジルコニウムと核燃料を元素数比50:50で混ぜた試料からのウランの溶出量は、2時間後、核燃料のみの試料からの溶出量と比較して僅か4%の結果となりました。さらに、ジルコニウムの混在により過酸化水素が分解されることが、溶出量減少のメカニズムであることを突き止め、ジルコニウムが燃料デブリの溶出に重要な影響を及ぼすことを解明しました。

本成果は、燃料デブリが原子炉内に化学的に安定して留まりやすいことを示しています。引き続き、鉄など別の原子炉材料の混在についても化学に係わる基礎的な研究を積み重ね、燃料デブリ管理の技術的基盤の形成を支援していきます。本研究成果は、「Journal of Nuclear Materials」に掲載されました。

リンク先:機構のHPプレス

雷が反物質の雲をつくる!?

2017.11.24

原子力基礎工学研究センターは、京都大学、理化学研究所、東京大学などと共同で、雷が大気中で光核反応という原子核反応を引き起こすことを突き止めました。

本研究では、本共同研究チームが雷からの放射線測定用に開発した検出器システムを用いる事で、2017年2月6日に新潟県柏崎市で発生した雷から、ショートバーストと呼ばれる強烈なガンマ線を検出しました。さらに35秒ほど遅れて、雷を起こした雲が検出器の上空を通過する際に、陽電子 (電子の反物質) からの0.511 MeV 対消滅ガンマ線の検出にも成功しました。

これらショートバーストや対消滅ガンマ線は、雷に伴う高エネルギーガンマ線が大気中の窒素と光核反応を起こした結果生じる、「中性子」と「不安定な窒素同位体が放出した陽電子」が起源と考えられ、これまで理論的に予言されていた「雷による光核反応」の明確な証拠となります。

本研究から、雷が光核反応を通じて炭素同位体の14C(幅広い分野で年代測定に利用されている)を生成することも推測でき、今後、学術的に大きな影響を与える可能性があります。なお、本研究成果は、英国の学術誌「Nature」に11月23日付けで公開されました。

リンク先:機構のHPプレス
               京都大学のHPプレス

放射線環境中のセラミックスがもつ自己修復能力の発見

2017.11.13

原子力基礎工学研究センターは、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所と共同で、特定のセラミックスが放射線に強い理由を探るために、高エネルギー重粒子線を照射したセラミックスに形成される数ナノメートルの大きさの超微細組織を観察する新しい手法を開発しました。

さらに、その手法を利用して超微細組織の内部を分析した結果、超微細組織の内部が壊れて損傷しているセラミックスと、その損傷が再結晶化によって修復しているセラミックスがあることが判明しました。後者のセラミックスは、損傷してもすぐに原子の配列を直す能力、つまり自己修復能力を持っていることが示唆されました。

今後、セラミックスがもつ自己修復能力の解明が進めば、宇宙や原子炉のような強い放射線環境でのセラミックスの利用の可能性が広がります。 本研究成果は、英国の学術誌「Nanotechnology」に掲載されました。

リンク先:機構のHPプレス

原子力事故による海洋汚染を迅速に予測するシステムを開発

2017.03.10

原子力基礎工学研究センターは、日本周辺海域の原子力施設等で万一の事故により放射性物質が異常放出された際に、放射性物質の海洋拡散を迅速に予測可能な新たな計算シミュレーションシステム“STEAMER: Short-Term Emergency Assessment system of Marine Environmental Radioactivity(緊急時海洋環境放射能評価システム)”を完成させました。

STEAMERは、独自に開発した放射性物質の海洋拡散モデルに、気象庁による最新の海象予報オンラインデータを入力し、放射性物質の海洋放出量の情報を設定することにより、海水中及び海底堆積物中の放射性物質の濃度を1か月先まで予測可能なシステムです。日本を含む東アジア諸国の原子力施設及び日本周辺海域における任意の場所からの放射性物質の放出に対して、その後の拡散状況を推定することが可能です。また、同センターが開発した放射性物質の大気拡散を予測する緊急時環境線量情報予測システム(世界版)WSPEEDIと結合して用いることで、大気を経由して海洋へ降下する放射性物質の分布を予測することも可能です。東京電力福島第一原子力発電所事故による海洋汚染状況の解析において、システムの中核となる計算モデルの高い予測性能を実証するとともに、約2年5ヶ月にわたる試験運用によりシステムの安定性と堅牢性を確認しています。

本システムにより、海洋汚染予測情報に基づく海洋モニタリング測点の設定、海洋モニタリング結果を用いた放射性物質の海洋への放出量推定と汚染分布の再現、これらに基づく禁漁海域及び航行禁止海域の設定など、緊急時対策の検討及び事故の詳細解析に資することが可能となります。なお,本研究の詳細は,日本原子力学会英文論文誌「Journal of Nuclear Science and Technology」のオンライン版に公開されました。

リンク先:機構のHPプレス

使用済燃料中パラジウム-107の存在量を世界で初めて実測

2017.02.03

原子力基礎工学研究センターは、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所と共同で、使用済燃料中のパラジウム-107(107Pd)の存在量を世界で初めて測定しました。107Pdは、半減期が約650万年の長寿命核種です。放射線を長期間放出し人体に影響を及ぼす可能性があるため、その存在量を正確に把握する必要があります。しかし、現状では107Pdの分析法が確立されておらず、実測値の代わりに理論計算による推定値が使われています。開発した方法では、離れた場所から試料にレーザーを照射することにより選択的にパラジウムを沈殿させることができます。これにより、99.9%以上の純度でパラジウムを分離でき、107Pd存在量の実測を実現しました。今後、破損した燃料や高レベル放射性廃棄物など放射性物質を多量に含む試料への適用が期待されます。
なお,本研究の詳細は,Analytical Chemistry誌に12月20日付けで公開されました。
リンク先:機構のHPプレス

公衆の宇宙線被ばく線量を世界で初めて国や地域ごとに評価

2016.09.29

原子力基礎工学研究センターは、独自に開発した宇宙線強度計算モデルと全世界の標高・人口データベースを組み合わせ,公衆の宇宙線被ばく線量の人口平均値や分散を世界230ヶ国に対して評価しました。その結果,日本における人口平均値は年間0.27mSvで,世界全体の153番目であることが分かりました。また,全世界の人口平均値はUNSCEARの評価値より約16%低い年間0.32mSvであることが判明しました。本成果は,放射線被ばく線量評価における新たな国際標準を提唱する基礎データであるとともに、福島第一原子力発電所の事故以降,関心が高まっている国民の放射線被ばくに対する理解にも役立ちます。なお,本研究の詳細は,Scientific Reports誌に9月21日付けで公開されました。

リンク先:機構のHPプレス

加速器中性子で製造した医学診断用テクネチウム99mの実用化へ大きく前進

2015.07.17

原子力エネルギー基盤連携センター加速器中性子利用RI生成技術開発特別グループ(原子力機構、千代田テクノル、富士フイルムRIファーマ、住友重機械の連携により実施)は、核医学診断に多用されている99mTcを、原子炉ではなく加速器を利用した中性子源を元に生成した99Moから熱分離して精製する手法を開発した。その純度が米国の放射性医薬品基準をクリアしていることを確認するとともに、骨診断用医薬品を用いたマウス生体内分布画像を初めて取得し、原子炉利用で作製した99mTc製品と同等であることを示した。我が国は、使用する99mTcの親核種である99Moを全て輸入しているが、99Moを製造している海外の原子炉の稼働終了が近づいていること等から、99Moの代替生成法の確立と国産化が喫緊の課題となっていて、今回の結果は、加速器を利用した中性子を用いた99Mo製造の実用化に向けた大きな成果である。

リンク先:機構のHPプレス

原子核崩壊データを網羅した原子核の世界地図「原子力機構核図表2014」の完成

2015.04.01

核データ研究グループは、先端基礎研究センター重原子核反応フロンティア研究グループおよび長岡技術科学大学、早稲田大学と共同で作成した「原子力機構核図表2014」冊子版の配布を、3月12日より開始しました。今回作成した「原子力機構核図表2014」は、実験的に確認された3,150核種を掲載し、そのうち9割を超える2,916核種の半減期の評価値と23種類の崩壊様式のデータ、さらに1,578核種の未知の半減期について理論予測値を収録しています。原子核研究の最前線情報を把握できる研究ツールとしての利用とともに、高校生や一般の方々に対し、宇宙における元素の起源や原子炉における放射性核種の生成や変換についてなど、原子核に関するさまざまな現象を理解するための教材や講義資料として親しみながら広く利用されることを期待しています。

リンク先:機構のHPプレス

各医療機関でのCT撮影条件の設定に役立つWAZA-ARIv2の本格運用を開始

2015.03.03

放射線防護研究グループが放射線医学総合研究所、大分県立看護科学大学との共同研究により開発したCT線量評価システムWAZA-ARIv2について、平成26年1月30日より放医研のサーバーで試験運用を開始しました。WAZA-ARIv2では、試験運用してきたWAZA-ARIよりも患者の年齢や体格をより綿密に考慮して線量を計算する機能等を追加しており、医療機関で患者の被ばく線量の低減や管理に活用すること等が可能になりました。

リンク先:機構のHPプレス

J-PARCがもたらす新たな元素分析法

2015.01.13

原子力基礎工学研究センターと首都大学東京は、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)で得られる世界最高強度のパルス中性子を用いた新しい元素分析法を開発しました。この方法は、2つの手法を同時に行うことによってそれらを融合したもので、融合による相乗効果によってどちらの手法を用いても分析が困難である元素でも正確に分析出来ます。

リンク先:機構のHPプレス