RIビーム開発とISOL利用 原子力機構 　　　　長　明彦.

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1 RIビーム開発とISOL利用 原子力機構 　　　　長　明彦

2 RIビーム開発 どんなRIビームが要求されているか どの核種のビームがほしいのか(イオン源) ビームにする必要があるのか
半減期・その核種を作る方法(核反応) 混ざりものがあって・・・良い/悪い(核反応・イオン源) 強度(核反応・イオン源) エネルギー(加速器) ビームにする必要があるのか RIビームで、さらに核反応を起こす イオン注入(どれくらいの深さに？→ビームのエネルギー) 質量分離でRIの分離・濃縮を行う 蒸着・電着・拡散・化学合成でも代用ができる(RIの量)

3 JAEAのオンライン同位体分離器 東海開発センター原子力科学研究所 タンデム加速器 (オンライン・オフライン)
タンデム加速器 (オンライン・オフライン) 高崎量子応用研究所(オフライン) TIARA AVFサイクロトロン

4 ＴＲＩＡＣで再加速するウラン核分裂片・天体核実験
RIビーム開発（東海） どんなRIビームが要求されているか ＴＲＩＡＣで再加速するウラン核分裂片・天体核実験 再加速用には強いビーム（１０７ions/s） 未知核種探索（半減期数秒以下） 核分光（１０4-5ions/s） 混ざりものはない方がいい

5 RIビーム開発（高崎） どんなRIビームが要求されているか 133Xeイオン注入 133Xeのみを純粋に

6 オンライン同位体分離器の性能 加速電圧 ～60kV 質量分解能 1500mm/M M=200→分析電磁石の後ろで 7.5mm離れる
質量数の分離できるが 同重体の分離はできない

7 JAEAのオンライン同位体分離器 東海開発センター原子力科学研究所 タンデム加速器 (オンライン・オフライン) 表面電離型イオン源
タンデム加速器 (オンライン・オフライン) 表面電離型イオン源 低圧アーク放電型イオン源 高崎量子応用研究所(オフライン) TIARA AVFサイクロトロン ECRイオン源

8 イオン源に要求されること 核反応で生成しながら加速するか イオン化に時間がかかっても良いか 混ざりものがあって・・・良い/悪い
オンラインイオン源・オフラインイオン源 ターゲット・シード調整 イオン化に時間がかかっても良いか 分離するものの半減期 混ざりものがあって・・・良い/悪い 元素選択性 強度(イオン化効率)

9 表面電離型イオン源 アルカリ、アルカリ土類、ランタノイド、アクチノイド イオン化ポテンシャルの低い元素(<6eV)
高温(～2300℃)で運転する→高融点ターゲット ガスジェット型表面電離型イオン源 炭化ウランターゲット ターゲット

10 低圧アーク放電型イオン源 Forced Electron Beam Induced Arc-Discharge (FEBIAD)イオン源
希ガス元素(Xe,Kr)、揮発性元素 イオン化領域に“入れることができれば”元素選択性はない。 アクチノイド用FEBIADイオン源(開発中)

11 ECRイオン源 Electron Cyclotron Resonance イオン源 イオン化領域に“入れることができれば”元素選択性はない。
オンラインイオン源にするのは難しい。

12 ISOL用イオン源の適用範囲

13 ウラン標的イオン源での収量

14 どのようなRIビームが使えるか 将来計画：ブースター 5～8MeV/u 注入深さ：数10μm TRIAC ～1.1MeV/u
ISOL ～数10keV/u 注入深さ：数nm

15 核医学で利用されるα核種 ジェネレーター ネプツニウム系列 229Th‚ 225Ra, 225Ac, 213Bi
アクチニウム系列 227Ac, 227Th, 223Ra, 211Pb, 211Bi トリウム系列 228Ra, 228Ac, 228Th, 224Ra, 212Pb, 212Bi 重イオン核反応 211At(T1/2=7.214h) 　反応208Pb(7Li,4n), 209Bi(α,2n) 210Rn(T1/2=2.42h)　反応206Pb(12C,4n)214Ra→210Rn

16 核医学で利用されるα核種

17 ターゲット開発 蒸気圧を上げるためには温度を上げたい ターゲットが温度に耐えられるか Pb MP=327.46℃ Bi MP=271.40℃
ターゲットを冷却しつつ、反応生成物を取り出し、 イオン源の温度を高温に保つ