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小村和久（金沢大）　[２００５年３月２３日プレゼン資料]

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　雨水中の短寿命宇宙線誘導核種測定と水文学研究への応用

小村和久（金沢大学自然計測応用研究センター）

雨水中の短寿命宇宙線誘導核種測定と水文学研究への応用
宇宙線誘導放射性核種：大気上空で高エネルギーの宇宙線と大気成分の酸素、窒素、アルゴンなどとの核反応によって生成・成層圏３分の２、対流圏で３分の１が生成（Lalの計算）・地磁気緯度に依存（高緯度地域で生成が多い）・宇宙線の強度に依存：太陽活動により生成量が変動・雨水によるRainout, Washout効果で地表に落下
核反応の地磁気緯度依存：核反応率・安定同位体からの質量差・生成率
宇宙線の海抜高度依存性：宇宙線の成分によるが、一般的に・・・：中性子やミューオン強度は約１５０−２００グラム／平方センチ（１気圧の大気１．５ｋｍでｅ＝２．８倍）・１０〜１２ｋｍの高度（飛行高度）で地上より約２桁高い・富士山山頂では地上より宇宙線強度が１桁高い
気圧・粒子数の高度依存性
宇宙線誘導核種、Nuclides,Half-life,Decay,Detector,Production,Measure,Discovered in,Cl-34,Ar-37,Cl-38,Cl-39,Si-31,S-38,Na-24,Mg-28,P-32,P-33,Be-7,S-35,Na-22,H-3,Ar-39,C-14,Al-36,Al-26,Be-10,Ge,X,LSC,gas counter,LSC/MS,LSC/AMS,Ge/AMS
濃度が非常に低い短寿命宇宙線誘導核種を検出するために：濃度が非常に低いので、多量の雨水を短時間で採取・短時間の化学分離と濃縮処理・極低バックグラウンド放射能検出器による測定・１９５０〜６０年代に雨水で発見されたがトレーサーとして応用されていない
大気の場合：ハイボリュームエアサンプラーのよる大気浮遊塵採取・Na-22（半減期２．６年）濃度では海面高度で約３０００立方ｍの大気の濾過で検出可能・これまでの大気浮遊塵の測定で、富士山山頂ではNa-22,Be-7の濃度が高いことを確認・超ハイボリュームエアサンプラーの使用で、富士山頂で大気中のNa-24（半減期１５時間）の検出の可能性がある
雨水の場合：３０リットルの雨を短時間に採取・方法・屋上の一部（２７平方ｍ）に降った雨を雨樋を利用して採取（２ｍｍ→５４リットル）・通常の雨の場合、２０分以内に必要量を集めることが可能・富士山では・・・半減期１５時間のNa-24、２１時間のMg-28を対象に測定
迅速化学分離・濃縮処理と迅速測定：原子力発電所の廃水処理に利用されている陰・陽イオン交換樹脂の利用・約２０ｇの樹脂を用い３０分の化学処理で雨水中の放射性核種の定量的濃縮に成功・容積を１０００〜２０００分の１に・約２５分で尾小屋地下測定室へ運搬・最短１時間半で測定開始
宇宙線誘導核種から放出されるγ線
検出されるスペクトル
2004.10.5 の雨試料のγ線スペクトル
Na-24, Mg-28 (Al-28), Cl-38, Cl-39の検出に成功
Be-7に対する原子数の比
Atom ration of Mg-28/Na-24
雨水中の短寿命宇宙線誘導核種の測定から得られる情報＊＊＊数台のGe検出器の使用で例えば 10~30分間隔で雨水を採取し核種濃度および同位体比の経時変化（放射能の回復＊＊＊大気浮遊塵と雨水の同時観測＊＊＊雨滴の生成高度、滞留時間＊＊＊大気の混合・擾乱等の情報を得る＊＊＊大気上空での宇宙線誘導核種の生成量（同位体比）＊＊＊雨水による地表への輸送(Scavenging)情報
富士山では＊＊＊雨水中の短寿命宇宙線誘導核種の測定＊＊＊大気中のNa-24検出実験＊＊＊大気中22Na と137Csの観測＊＊＊数時間間隔で大気中Be-7, Pb-210, Pb-212, Po-210の観測（辰口、獅子吼高原(640m)と同時観測＊＊＊加速器質量分析装置による 10Be and 36Cl (26Al)の観測＊＊＊放射化法による中性子観測
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