１. セメント材料およびエネルギー材料分野における中性子散乱技術の利用
京都大学原子炉実験所粒子線基礎物性研究部門 中性子材料科学研究分野
准教授 森 一 広
2つ目の講演も同様であるが、従来、主に基礎研究の道具として用いられてきた放射線（今の場合は中性子ビーム）を工業・実用分野にダイレクトに応用しようとする技術を紹介する講演であり、また、筆者は最近、茨城県東海村にある最新の中性子実験施設（JPARC/MLF）を見学したばかりだったので、大変興味深く聞かせていただいた。
講演では、まず京都大学原子炉実験所（KUR）の紹介から始まり、つづいて中性子の基礎に関する説明があった。中性子の発生法には、核分裂（fission）、核破砕（spallation）、光核反応などがあり、いずれも高いエネルギーを有するが、材料研究では、中性子と近い質量をもつ水素や重水素と衝突させることで得られるエネルギーの低い中性子（熱中性子、冷中性子）を利用することが多い。この熱中性子は、波長が原子間距離程度であり、同じ波長のＸ線に比べてエネルギーがずっと小さく固体中の原子分子の運動エネルギーと同程度である、といった特徴を持つ。これらの特徴を活かして実施したセメント材料やエネルギー材料（リチウムイオン電池固体電解質）に対する中性子散乱の利用例が講演で示された。
まず、セメント材料に対する中性子散乱技術の応用例が話された。大型建造物の需要増大に伴い、コンクリートの高性能化が求められている。中でも圧縮強度や耐久性が重要である。とりわけ水和初期のコンクリート圧縮強度についてはセメント水和物の生成量に大きく依存すると予想される。そこで、水和物量のコンクリート圧縮強度への影響を定量的に評価することが重要となる。評価方法の1つとしては、セメント硬化体の回折パターンからセメント消費量を見積もる方法があるが、多くの成分から構成されているセメントに対してすべてのセメント成分の消費量を評価することはきわめて困難である。それに対し、「水の消費量」の側から評価するとこのような多成分問題を回避できる。すなわち、セメント水和物中に含まれている結合水（水酸基や結晶水）と自由水では、水の拡散係数が大きく異なることに着目するのである。この拡散係数の違いは、中性子準弾性散乱（QENS）スペクトルに反映される。これをうまく利用することで、結合水量を評価し、さらにセメント水和物量を定量的に評価できることが示された。図1に、水和反応開始から30分後および5日後のQUENSスペクトルを示している。0meVを中心に広がるブロードなピークは非干渉性準弾性散乱ピークであり、これは自由に動ける自由水に対応する。一方、0meV付近の鋭いピークが時間とともに成長しているが、これは、水和反応によって、動きにくくなった水（すなわち結合水量＝セメント水和物量）が増加することを示す。このように、中性子散乱を利用することにより、セメント水和物量の指標となるセメント水和物量（BWI値、Bound Water Index）を定量的に評価できた。その結果、巨大建造物建設で使用されるポルトランドセメント（LHPC）の水和初期では、セメント水和物量に比例して圧縮強度が増大するという重要な結果が得られた。
つぎに、エネルギー材料の1つとして、リチウムイオン電池の固体電解質の有力候補である70(Li2)/30(P2S5)ガラスおよびLi7P3S11準安定結晶に関する中性子構造研究が紹介された。
図1 水和反応開始から30分後および5日後の中性子弾性散乱スペクトル
図2 BL09特殊環境中性子回折装置SPICA（スピカ）
70(Li2)/30(P2S5)ガラスを4℃付近で熱処理を施すと結晶化が生じ、イオン伝導度が１ケタ以上向上するメカニズムを中性子構造解析によって明らかにした例が示された。
講演の最後に、J-PARC/MLF中性子実験施設の紹介があり、特に講演者もその設置に大きく関わっている水素貯蔵・革新型蓄電池研究専用の中性子回折装置BL21NOVA,BL09SPICA（図2）について触れられた。初めにも述べたように、筆者は最近この施設を見学したが、巨大な遮蔽構造物と、多数の検出器からなる測定装置に圧倒された。本講演を拝聴して、このような大型施設から、中性子を
用いた特徴的な基礎研究、実用研究が、今後多くの成果を上げてくるであろうことを実感した。
2． 陽電子消滅法による耐熱鋼のクリープ劣化評価−陽電子消滅法で耐熱鋼のクリープ余寿命は 予測できるのか？−
東北大学金属材料研究所 附属量子エネルギー材料科学国際研究センター 准教授 井上
耕治
陽電子消滅法は、ずいぶん前から材料中の格子欠陥、特に空孔型欠陥の検出手段として多く用いられてきたが、その研究対象は、一部原子力材料を意識した研究もあるにせよ、格子欠陥の振る舞いに関した基礎的研究が多かったように思われる。今回の講演は、火力発電の大径鋼管などに広く用いられているフェライト系耐熱鋼９Cr-1Moのクリープ劣化挙動の予測に陽電子消滅法を応用するという、まさに実用研究に関するものであったので、大変興味深く拝聴した。講演では、まず陽電子および陽電子消滅法に関する一般的説明があった。＋の電荷をもつ陽電子は電子の反粒子であり、陽子過剰核のβ＋崩壊により放出される。陽電子が材料中に入り電子と消滅するまでの時間を計測することによって材料中の空孔型欠陥の情報を得ることができる。それは、空孔型欠陥では＋電荷をもつイオン殻密度が低く、そこに陽電子が捕獲されるが、そこでは電子密度も低いため陽電子寿命は長くなるからである。クリープを起こした材料中にも多くの空孔型欠陥の発生や回復が予想される。そこで、陽電子寿命測定を用いて実用鋼のクリープ強度を評価しようというのが本研究の目的である。実験では、9Cr-1Mo鋼（M9S）、改良9Cr-1Mo鋼（M4）に対して、約600-700 ℃の温度範囲、応力約100MPaの条件でクリープ試験を行い、また、クリープ試験中断材、破断材に対して陽電子消滅測定を行った。
図3 M9S鋼(温度650℃、応力90MPaと110MPa)とM4鋼(温度650℃、応力100MPa)の(上図)歪み速度のクリープ時間変化、(下図)平均陽電子寿命(ねじ部、平行部)のクリープ時間変化。
図3にM9S鋼、M4鋼のクリープ時間に対する平均陽電子寿命と歪速度変化を示す。クリープ試験片のゲージ部での陽電子寿命はクリープ時間とともに減少する。筆者は、この現象について、初め大変奇異に感じた。クリープにより転位や格子欠陥密度は増加するので、当然陽電子寿命は増加するのが当然と思ったからである。しかし、講演者の説明によると、フェライト鋼ではマルテンサイト変態により導入された転位や各種界面がクリープ試験中に回復してその密度は減少するため、陽電子寿命も減少する、ということであった。講演の最後にはオーステナイト鋼における実験結果も示されたが、この場合は、たしかにクリープ試験時間とともに陽電子寿命も増加するというノーマルな挙動が示されていた。さて、図に戻ると、陽電子寿命法が、空孔型欠陥の変化としてクリープ劣化を明確にとらえており、しかも、それは最小クリープ速度に到達するより早い段階で材料の劣化を捉えている。このことから、陽電子消滅法は、フェライト鋼の早期余寿命推定法に活用できると期待できる。クリープ余寿命予測は、様々な条件における陽電子寿命のクリープ時間変化をある関数（マスターカーブ）のパラメータ変化として捉える。次に、あるクリープ試験条件における陽電子寿命のクリープ時間依存性を、内外挿によって求めたパラメータ値を用いて予測し、初期のクリープ試験時間におけるデータを用いてクリープ余寿命を20％の精度で予測できることが示された。講演では、各種耐熱材料の陽電子寿命測定による評価と並行して行っている。2種類の「その場」計測装置の開発についても説明された。そのうちの1つは、「陽電子線クリープ試験機」である。その原理を図4に示す。
図4 陽電子線クリープ試験機の概念図
従来の陽電子寿命測定では線源と試料を密着する必要があったため、クリープ挙動のその場測定は不可能であった。本装置では、図4にあるように線源と試料を空間的に離し、かつ陽電子を効率的に試料に入射させるような工夫がされており、クリープ試験高温「その場」観察測定による、リアルタイムでのクリープ挙動観察が可能となった。もう１つの計測装置は、「オンサイト型陽電子寿命測定装置」である。現場での余寿命判断を可能にするため、試料に入射する陽電子を直接検出する方法を用いることにより、非破壊非接触その場測定を可能とするものである。これが完成すれば、使用中の材料にあたかも“聴診器”のように小型検出器を近づけることで耐熱材料の余寿命診断を行うことができるようになる。現在、実用化に向け、試験中ということである。
（岩瀬 記）
３． 低線量被ばくを考える
—福島第一原発事故を受けて—
福井大学 高エネルギー医学研究センター がん病態制御・治療部門准教授 松本英樹
放射線の生体影響は、長い間標的論を基礎にして説明されてきた。細胞内のDNAが放射線の標的として損傷を受け、そのDNA損傷の修復誤りが突然変異として固定され、細胞の表現形質が変わっていく。あるいは、修復不能なDNA損傷を負った細胞は、アポトーシスによって排除される。いずれの場合も、細胞は放射線によって直接ヒットされることによって損傷が生じ、その損傷によって細胞の運命が左右されるという説明である。しかし、1990年代になって、放射線によって直接ヒットされていない細胞にも、直接ヒットされた場合と同様のDNA損傷や突然変異誘発などが誘起されることが明らかにされはじめた。いわゆる「放射線誘発バイスタンダー効果」とよばれる現象であり、松本英樹先生は、この分野の日本を代表する研究者の一人である。その業績により、本年度日本放射線影響学会学会賞を受賞された。講演では、まず、放射線発見から始まり、原爆開発と日本への投下、第五福竜丸の放射性降下物による被災、チェルノブイリ原発事故、JCO臨界事故、そして福島第一原発事故に至る、いわば人類が経験した大規模な被ばくに関わる歴史的経緯の概略が紹介された。
その後、話題は放射線による人体影響へと移行した。放射線による人体影響は、確率的影響と確定的影響に大別され、前者はがんと遺伝的影響、後者はそれ以外の全ての影響（例えば脱毛、不妊、白内障など）が含まれる。この2つの影響の違いの一つは、しきい線量が確定的影響にはあるが、確率的影響にはないとされる点である。しきい線量で最も低いのは、胎児への影響の100mGyであり、これより低い線量では被ばくの影響を心配する必要はない。一方、確率的影響に関しては、しきい線量がないので、例え100mGyより低い線量でもリスクはゼロではないと考える。しかし、広島・長崎の原爆被爆者の疫学調査では、100mGy以下において有意な発がん率の増加は認められていない。したがって、100mGy以下の被ばくによる発がんリスクについては、今後も議論が続くと考えられる。このような低線量放射線の健康影響に関して、自然放射線の影響を調べた貴重な疫学研究がある。インド・ケララ州には、高自然放射線地域が存在する。そこの住民の健康調査から、積算線量で600mGyを超えても発がんの相対リスクが1.0を超えないことが明らかになった。これは、100mGyを超えると発がんリスクが増加する原爆被爆者の調査結果とは対照をなす結果であり、今後の研究の進展が注目される。
図5 放射線によるバイスタンダード応答
放射線によって直接ヒットされていない細胞にも被ばくの影響が及ぶ。
次に取り上げられた話題は、DNA損傷とその修復についてである。ここで特に興味深かったのは、自然に発生するDNA損傷と放射線により生成するものとの数の比較である。自然発生のDNA 2本鎖切断は、1日当たり細胞当たり10 個できると推定される。これに対して、1Sv被ばくでは、細胞当たり30個、20mSv、1mSvでは、それぞれ、0.6個、0.03個となる。自然発生の2本鎖切断が想像以上に多く、我々の細胞は日常的にこの損傷を修復していることになる。すなわち、単に生じる損傷の数だけではなく、放射線に対する生体応答を考慮しないと実際の影響は理解できないことになる。そこで、近年注目されているのが、バイスタンダー応答である。バイスタンダー応答とは、被ばく細胞の近傍に存在する被ばくしていない細胞が被ばく細胞と同様の応答をする現象である（図5）。この現象は現在複数の経路が存在すると考えられており、それらは1）細胞間のギャップ結合を介するもの、2）リガンドと受容体を介するもの、3）分泌物質と受容体を介するもの、4）分泌物質を介するものなどである。バイスタンダー応答の指標として当初は、染色体異常、分裂異常や細胞死などが報告されたが、それらに加えて最近は、増殖促進、分化誘導やストレス抵抗性の獲得などの現象も報告されている。
松本先生は、このバイスタンダー応答の新しいシグナル分子として一酸化窒素（NO）の存在を明らかにした。最近、アルゴンビームを用いたマイクロビーム照射装置を用いた実験で、興味深い結果が得られた。すなわち、標的細胞のすぐ近く（〜500μm）で生じるバイスタンダー応答は、ギャップ結合や培養液を介して活性酸素種（ROS）がシグナル分子を担っており、少し遠くにまで届くバイスタンダー応答では、培養液を介して一酸化窒素（NO）がシグナル分子を担っていることを明らかした（図6）。
図6 バイスタンダード応答のシグナル分子 標的細胞のすぐ近くでは、活性酸素(ROS)がシグナル分子を担っており、遠くまで及ぶバイスタンダード応答では、一酸化窒素(NO)がシグナル分子を担っている。
さらに、低線量放射線を前照射することによって誘起される適応応答に関しても、NOがシグナル分子として、重要な役割を担っていることを明らかにした。このとき、細胞集団のわずか0.1%が前照射されていれば、その細胞集団全体が適応応答を示すことも明らかにした。これらの成果は、NOシグナルが、放射線によるバイスタンダー応答、並びに適応応答のどちらにも重要な役割を担っていることを明らかにしたものであり、低線量放射線における生体応答のメカニズム研究に新たな1ページを開いた価値ある成果といえるだろう。
最後に、松本先生は日本放射線影響学会有志によって開設された「福島原発事故対応Q&Aプログラム」のメンバーであり、これまでの活動に関して紹介いただいた。日本放射線影響学会の会員を中心として、メールで一人一人の質問者に対し、分かりやすく説明するという活動を、震災一週間後の3月18日に開始した。現在は、実際に福島県や茨城県に行って現地で講演会を行っており、これまで40回ほど開催している。この活動で特に気をつけたことは、1）科学的根拠なく安全を唱えない、2）安心をむやみに押しつけない、3）科学的根拠なく危険を唱えない、4）不安をむやみにかき立てない、という活動の基本姿勢である。このような放射線の専門家によるリスクコミュニケーションの試みは、その重要性が指摘されながら、なかなか実践されてこなかった活動であり、今後も持続的な取り組みが強く望まれるものである。
会員サロン
大阪府放射線技師会の歩みと活動報告
社団法人 大阪府放射線技師会 土谷輝美
講師の土谷輝美氏より、社団法人大阪府放射線技師会のこれまでの歴史と最近の活動に関して報告いただいた内容を以下に紹介する。大阪府放射線技師会は、1948年7月、関西放射線技師会として大阪大学附属病院で発足した。来年度は、発足後65年を迎えることになる。会員数は、現在1248名、協賛会員数は39社である。
この組織の活動目的は、診療放射線技術学、及び診療放射線技術の向上を図るとともに、診療放射線技師の職業倫理を高揚し府民の健康維持、並びに増進に寄与することとしている。病院の診療分野において、放射線が果たす役割は益々多様化すると共に技術的に高度化しており、この日進月歩の診療技術を後輩に確実に継承していくことが求められている。事業活動は、診療放射線学、並びに技術の向上、放射線管理と被ばく線量の低減化、さらに放射線技術に関する研究と開発、これらを通して患者さんの病気克服に貢献すること、あるいは研修会や会員の福利厚生・相互扶助活動を通して会員同士の親交を深めることなど、多岐にわたっている。
大阪府放射線技師会の歩みを概観すると、1948年7月に発足し、1952年に大阪府エックス線技師会となり、1956年4月から会報が発刊された。現在は、289号に達している。1968年に技師法が改正されたことに伴い、1969年に改名して大阪府放射線技師会となった。1979年には社団法人が設立され、1986年には初めて放射線展を開催し、府民に医療放射線について広く知っていただく機会を設けた。1993年の第5回学術大会から一般府民に無料公開することにした。
さらに、1994年からは、大阪府立大学が中心になって毎年夏に開催している「みんなのくらしと放射線展」に参加するようになった。また、1995年には、近畿地域の学術研究会が始まり、近畿地区の仲間が集まって、勉強会を行うようになった。さらに2000年からは、大阪府臨床検査技師会と合同フォーラムを開催するようになった。2003年には、全国放射線技師総合学術大会をグランキューブ大阪にて開催し、会員約3,000が集まった。
次に、昨年1年間の活動について紹介する。昨年3月11日の東日本大震災とその後の東京電力第一原発事故の影響により、大阪府でも被ばくに関する相談が増えてきたことを踏まえて、4月23日に「府民公開講座」を開催することになった。テーマは「今だから聞きたい放射線のこと—放射線の影響とその安全性について—」とし、大阪府立大学の先生を中心に府民向けの講演会と府民との討論会を行った（図7）。
8月には、「みんなのくらしと放射線展」に参加
図7 2011年4月開催の府民公開講座 「今だから聞きたい放射線のこと-放射線の影響とその安全性について-」というテーマで開催した。
図8 2011年「みんなのくらしと放射線展」 「はかる わかる 放射線」の特別展示にパネルを展示して解説した。
し、「はかる わかる 放射線」をテーマに、技師会もパネル展示を行った（図8）。また、10月には、「未来への懸け橋〜目に見える放射線〜」というテーマを掲げ、大阪府放射線技師会学術大会を開催した。シンポジウムでは、「患者様にきちんと説明できますか放射線のこと」をテーマとしたところ、大阪府下の専門学校の生徒が多数参加し、活発な意見交換ができた。11月には、せっつ市民健康まつりにパネル解説委員として共同参加し、実際のレントゲン写真を前にして訪れた市民に解説を行ったところ、非常に盛況であった。その他に、臨床検査技師会との合同セミナー、フレッシャーズセミナー、生涯学習セミナー（年15回ほど）、ブロック（中央、東西南北）毎の研修会等も積極的に開催した。加えて、地域ブロック毎に福利厚生事業として、バーベキュー、ハイキング、町歩きツアーなどを企画し、会員相互の親睦を深めてきている。また、囲碁大会、野球大会、ゴルフ大会、ボーリング大会等も盛況であった。
今年度の今後の事業としては、11月に府民公開講座を、「本当に知りたい放射線被ばくと健康影響〜環境放射線被ばくと医療放射線被ばく〜」をテーマとして開催予定であり、また、2013年2月には、「期待される診療放射線技師の可能性〜新時代への鼓動〜」というテーマのもとに、近畿地域放射線技師会学術大会を開催する予定である。
（児玉 記）