超伝導技術で可視化する微量ウランの真の分布状態
~ 環境中のさまざまな微量元素の移行挙動把握への期待 ~

2024-04-11

共同プレスリリース
高橋嘉夫（地球惑星科学専攻教授 )

発表概要

原子力発電用燃料として用いられるウラン（U）の環境中での移行挙動の把握は、放射性廃棄物の埋設処分時の安全性評価において重要です。環境中でのUの移行挙動の正確な把握には、試料中の多くの元素の信号の中から、微量のUの信号のみを検出する新たな分析技術が望まれていました。

立教大学理学部山田真也准教授、東京大学大学院理学系研究科高橋嘉夫教授、日本原子力研究開発機構　蓬田匠研究員、高輝度光科学研究センター（JASRI）宇留賀朋哉任期制専任研究員、新田清文研究員、関澤央輝主幹研究員らは、高いエネルギー分解能で特定のエネルギーの信号を検出できる超伝導転移端検出器（Transition Edge Sensor; TES）の利用を推進する複数の研究機関との共同研究を行っています。今回、大型放射光施設 SPring-8 のビームラインBL37XUにおいて、マイクロビームX線を用いた蛍光XAFS（X線吸収分光法）分析のための検出器として世界で初めてTESを適用し、通常の半導体検出器では捉えることのできない、実環境試料中の微量のUの分布状態を把握することに成功しました。

本研究により、環境試料中の超微量元素をマイクロメートルサイズの空間分解能で分析できると共に、元素の移行挙動のメカニズムを原子・分子スケールで解き明かすことで、Uだけでなくさまざまな元素の環境移行挙動研究への展開も期待されます。

また、TESは宇宙X線観測、原子分子、核物理などさまざまな応用に向けて、装置開発や応用性の研究が進められています。実環境試料を非破壊で分析できた今回の成果により、将来の小天体サンプルリターン計画で得られる地球外試料の非破壊分析など、地球・環境・地球外試料・生物試料への適用も広く期待されます。

本研究は、英国王立化学会発行の「Analyst」誌に2024年4月９日（日本時間16時）にオンラインで掲載されました。