１．研究の背景
　短寿命の放射性核種であるヨウ素131（¹³¹I） は、脊椎動物の甲状腺に選択的に蓄積されることが知られている。甲状腺は甲状腺ホルモンやチロカロシトニンというホルモンを分泌し、新陳代謝、心臓機能、 成長などにあずかっている。 よって、その障害により成長や知能が阻害されるおそれがある。核実験や原子炉事故の際には、揮発性であり環境中に放出されやすいヨウ素が放射線被ばく上重 要な核種となる。その際、比放射能の高いヨウ素131が重要であるが、半減期は８日間と短いため、その汚染の程度を広範囲に渡って評価することは困難で あった。 ヨウ素131の生成量は同時に発生するヨウ素129の量から算出できるので、長寿命のヨウ素129からヨウ素131を定量することが可能であるが、これま で高感度で実用的なヨウ素129の定量法はなかった。

２．高感度検出法によるヨウ素１２９の定量
　従来の1000倍の高分解能を達成する多重ガンマ線分析法を¹²⁹Iの放射化分析に応用することにより、中性子照射後に化学分離 を行うことなく¹²⁹Ｉから生成した¹³⁰Ｉの迅速・高感度分析に成功した。 この方法では共存する不純物から生じるガンマ線の妨害を受けることなく、極微量の¹²⁹Iを検出することが可能となる。 今回、茨城県・大洗海岸で採取した海藻試料（約100グラム）よりヨウ素を抽出した後に、原研研究炉JRR-4で中性子を照射し、タンデム加速器施設の多 重ガンマ線検出装置“GEMINI”での測定により、化学分離なしで¹²⁹Ｉの定量を行った。 得られた値は安定同位体である¹²⁷I との比で表すと¹²⁹I／¹²⁷I ＝ 3.5ｘ10^-10であり、ヨーロッパで報 告されている10^-(6〜8)と比べてかなり低い値に保たれていることが確認された。 また、この方法では¹²⁹I／¹²⁷I ＝10^-13程度の¹²⁹Iの分析が可能であることが分かった。

３．効果
　多重ガンマ線分析法は高い検出感度を有するため¹²⁹Ｉ／¹²⁷Ｉ ＝10^-13と いう極低レベルの測定が可能になった。従来の放射化分析法と異なり、本法は中性子放射化後に20mSv／hと言われる高い放射線場での化学分離によって不 純物を除くプロセスが無く、ガンマ線測定までの時間を数時間オーダーから10分オーダーまで短縮できるので迅速な分析が可能となる。 さらに作業者の被ばくを著しく低減出来、健康被害を最小限に抑えられる。
ヨウ素129はその1570万年という半減期を使った年代測定の手段としても有用である。 ヨウ素は微量ながら岩石や堆積物等にも含まれるため、ヨウ素127との比から岩石や堆積物が形成されてからの年代を測定することが可能である。最近では、 新エネルギー源として期待されている深海堆積物中メタンハイドレートの生成メカニズムや、鉱石の年代測定研究への応用、さらに地球規模での大気圏、水域圏 での物質移動経路の研究などが期待されている。

ヨウ素129
　¹²⁹Iは1570万年の半減期を持つ長寿命の放射性核種であり、その起源には大きく分けて天然起源と人工起源の２種類がある。 天然起源には地殻中のウランの自発核分裂や、大気中のキセノンと宇宙線との核反応によって生じることが知られている。 一方、人工起源では核実験や原子力関連施設から生じる。 ヨウ素は揮発性があるため拡散しやすく、一度環境中に放出された¹²⁹Iは安定同位体である¹²⁷Ｉに混ざ ることになる。1960年代に中性子放射化分析が開発され、¹²⁹Iの測定が可能になったが、同時に生成される不純物からのガンマ 線の妨害を取除くための化学分離操作が不可欠であり、また高感度の定量が困難であった。

中性子放射化分析
　試料を原子炉からの中性子により照射し、放射化する。これから放出されるガンマ線をゲルマニウム検出器で測定し、得られたエネルギースペクトル中のピー ク強度から定量を行う分析方法。 一般的に生成放射能の相対強度は元素の含有量に比例するので、微量成分からの放射能は、主要成分からのそれに妨害され検出が困難になる。 ¹²⁹Iの分析の場合、照射試料中に不純物として含まれるナトリウムや臭素から生成する放射能が¹²⁹Iの 分析を妨害するので、化学分離によってそれら妨害核種を除去した後に放射能測定を行うことが必要になる。

多重ガンマ線検出装置
　バックグラウンドを削減する高効率シンチレーターと高分解能ゲルマニウム検出器を組合わせた高感度・高分解能ガンマ線分析器を多数、球状に配置した装置 を多重ガンマ線検出装置と呼ぶ。 同時発生する多重ガンマ線を検出して、原子核の構造、特に高スピン状態の構造を調べることを目的として開発された。 原研には12台のアンチコンプトンガンマ線分析器からなる多重ガンマ線検出装置（“GEMINI”）があり、核構造実験で多くの実績を収めている。 今回その新しい応用を開拓したことになる。

多重ガンマ検出法
　多くの放射性核種は同時に複数のガンマ線（多重ガンマ線）を放出することが知られている。 これらを多重ガンマ線検出装置の２台以上の検出器で同時に検出し、得られる複数のガンマ線を２本に組替え、そのエネルギー値を縦軸と横軸とする２次元マト リクス上に事象毎に加算すると、その上では同時計数するガンマ線のペアに相当するガンマ線ピークが現れる。 この２次元ガンマ線ピークを解析することにより、従来の千倍である百万分の１の高分解能が得られ、数千の核種が同時に存在しても全て完全に分離できる。 また、１次元スペクトルのバックグラウンドは２次元平面状では線上に局在するために、それを除いた大部分の領域では数カウント以下に押さえられ、微弱な ピークの検出が可能になり、高感度が達成される。