東北大学電子光理学研究センター（ELPH） 菊永英寿

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1 東北大学電子光理学研究センター（ELPH） 菊永英寿
電子加速器を用いた放射化学研究 東北大学電子光理学研究センター（ELPH） 菊永英寿

2 発表内容 ・施設の紹介（70 MeV電子加速器と非密封RI施設） ・電子線形加速器によるRI製造

3 発表内容 ・施設の紹介（70 MeV電子加速器と非密封RI施設） ・電子線形加速器によるRI製造

4 施設概要 200 ｍ 東北大学電子光理学研究センター 宮城県仙台市太白区三神峯1-2-1
画像©2013 ZENRIN, 地図データ©2013 ZENRIN 200 ｍ 東北大学電子光理学研究センター 宮城県仙台市太白区三神峯1-2-1

5 施設概要 1.3GeV電子シンクロトロン 入射用電子ライナック (入射器，100 MeV) 大強度電子ライナック
画像©2013 ZENRIN, 地図データ©2013 ZENRIN 1.3GeV電子シンクロトロン 入射用電子ライナック (入射器，100 MeV) 大強度電子ライナック （RI製造用，70 MeV） 非密封RI取扱施設 光源用電子ライナック (THz光源用，50 MeV) 200 ｍ 大学所有の施設としては国内最大規模の加速器共同利用施設

6 70 MeV電子線形加速器 ・1967年に完成 ・300 MeV電子線形加速器の低エネ ルギー部を震災後に再構成
　ルギー部を震災後に再構成 ・1 m Sバンド加速管8本で電子を 10-60 MeVまで加速可能 ・50 MeVでの通常運転 繰り返し：300 Hz ピーク電流：130 mA パルス幅： 3 μA 70 MeV 電子線形加速器 （大強度電子LINAC） 平均電流：120 μA 出力： kW

7 第一実験室（照射室） ・ビーム偏向部で90度ビームを 曲げて第一実験室に輸送 ・照射位置では強い放射線が
発生するため（中性子で1012n/s 程度）コンクリート遮蔽の中で照射 第一実験室 （コンクリート遮蔽の中で照射）

8 第一実験室（RI製造位置） 照射ターゲット （石英封入） 加速器： 東北大ELPH 電子線形加速器 エネルギー： 10－60 MeV
ビーム量： ～120 μA，3-6 mmΦ 照射可能時間： 96 時間/週 照射ボート (SUS 1 mm) BeO 0.5 mm Ti 50 μm 照射ターゲット Φ10 mm (SiO2 1 mm封入) 加速器 Pt 2 mm 照射ボート

9 第三実験室（放射化学実験室） ・非密封同位元素等取扱施設（376核種） １群（α核種）： 31核種，500 kBq/日
　２群（長寿命核種）：66核種，20 MBq/日 　３群（短寿命核種）：202核種，50 MBq/日 　４群（7Be，51Cr等）： 73核種，100 MBq/日 　５群（99Tcm, 64Cu等）：4核種，2 GBq/日 ・国際規制物資使用施設 　ウラン，トリウム ・遺伝子組換え実験施設 　P1Pレベル ・化学実験室 　ドラフト４基等（毒劇物使用可能） 放射化学実験室 （非密封RI実験施設） ・放射線測定室 　高純度Ge検出器等

10 ELPHで行われている放射化学研究 ・共同利用・共同研究拠点 ・短寿命RI供給プラットフォーム事業
・光量子放射化分析 ・光核反応断面積測定 ・RIトレーサー製造・利用 ・電子線照射試験 ・短寿命RI供給プラットフォーム事業 ・42,43K，64Cuの供給（数～数百MBq程度） ・産学共創プラットフォーム事業（OPERA） ・有用RI（PET，SPECT核種など）の化学精製法開発 ・共同研究（産学連携） ・有用RIの商業製造技術開発 加速器，非密封RI施設の両方が必要

11 発表内容 ・施設の紹介（70 MeV電子線形加速器と非密封RI施設） ・電子線形加速器によるRI製造

12 原子核と光の相互作用 ○原子核は光を吸収して反応を起こす（光核反応） この領域の光が欲しい 断面積 光子エネルギー 巨大共鳴
(7-30 MeV) この領域の光が欲しい 準重陽子効果 ( MeV) Δ共鳴 (>140 MeV) 断面積 光子エネルギー Nucl Instr Meth B 155 (1999) 373

13 電子加速器の出力と利用法 ○ 一般に，加速した電子を物質に入射したときに発生する 制動放射線を利用 ・商業用RI製造 ・研究用RI製造
　　制動放射線を利用 W, Pt etc. Target g e- 光子(制動放射線) ・商業用RI製造 ・研究用RI製造 ・光量子 　放射化分析 ・電子線照射試験 ・断面積測定 0.1 1 10 100 加速器の出力（kW）

14 巨大共鳴領域の光子数 6 kWのビームから生じる制動放射線（コンバータ：W 2mm） PHITS ver3.00 10-20MeV
~2×1013　photon/MeV/s （50-60 W/MeV）

15 ILCのビームダンプ（陽電子生成用光子）
1312 bunches×5 Hz×8.0×1012 photon/bunche = 5×1016 photon/s 4-8 MeV ~5×1015　photon/MeV/s （5-6 kW/MeV） 8-15 MeV ~1×1015　photon/MeV/s （ ~2 kW/MeV） ELPHの約40倍 横谷先生のpptより

16 光核反応断面積 7.5 MeV

17 まとめ ・数十 MeVの電子加速器は光核反応を利用したRI製造 に基づいて様々な研究に用いられている。
・光量子放射化分析 ・光核反応断面積測定 ・RIトレーサー製造・利用 ・電子線照射試験 ・（使えるかどうかは別にして）ILCのビームダンプでは 商業レベルのRI製造ができる可能性がある。