第2章 国内外の原子力開発利用の状況
8.原子力科学技術の多様な展開と基礎的な研究の強化

(1)基礎研究・基盤技術開発

①基礎研究の動向
 原子力技術はなお多くの可能性を秘めており,原理・現象の解明のための基礎に立ち返った研究は,現在の技術の改良をもたらすだけでなく,未知の新技術を生み出し,現在の原子力技術を大きく変えていくものと期待されることから,基礎研究の充実に努めています。

 原子力を支える基礎研究は,物理・化学分野,医学・ライフサイエンス分野,環境科学分野,燃料・材料その他の工学的分野など広範にわたり,日本原子力研究所,理化学研究所,大学及び国立試験研究機関などにおいて推進されている。
(ア)日本原子力研究所における基礎研究
 日本原子力研究所においては,先端的基礎研究センターにおいて研究者個人の独創的なアイデアを活かす黎明的基礎研究制度を1996年に新たに発足するなど,放射線場科学,重元素科学及び基礎原子科学の3領域における先端基礎研究をさらに充実させるとともに,大学などの研究との連携強化を図りつつ,X線レーザー開発をはじめとする光量子科学や中性子科学,イオン・ポジトロン科学など,原子力の新たな可能性を切り拓くための基礎研究に積極的に取り組んでいる。
 とくに,光量子科学研究に関しては1995年に拠点となる関西研究所を設置するなど研究体制の強化が図られている。
 このような基礎研究の推進に当たり,1996年に発足した博士研究員流動化促進制度により外部の若手研究者を有効に活用するなど,柔軟かつ競争的な研究環境の整備に努めている。

(イ)理化学研究所における基礎研究
 理化学研究所においては,原子力関係の基礎研究として重イオン科学分野の研究を総合的に実施している。
 とくに,主加速器として世界最高レベルの加速性能を持つリングサイクロトロンは,従来の加速器では困難であった原子核反応機構の解明,放射性同位元素(RI*)ビームを用いた不安定核の研究,新しい超重元素の生成などの研究を始め,物理,化学,生物,工学,医学などの幅広い分野の研究に有効に利用されている。
1995年には,リングサイクロトロンから得られる大強度アルゴンビームと世界最高の収集効率を持つ同位体分離装置を用いて,陽子過剰核である放射性同位元素2種(ラドン197とフランシウム200)を,1996年には中性子過剰である放射性同位元素5種(ネオン31,マグネシウム37,マグネシウム38,アルミニウム40,アルミニウム41)を世界に先駆けて発見した。さらにRIビームを用いることにより,ヘリウムの同位体の中でもつとも重いヘリウム10を発見した。


* RI:Radioisotope

(ウ)放射線医学総合研究所における基礎研究
 放射線医学総合研究所の基礎研究は,環境科学部門,生物医学部門及び臨床医学部門に分けられる。
 環境科学部門では,環境中に放出された放射性物質の被ばく線量評価の体系化を行うとともに,環境放射線による国民線量を算定しリスク評価を行う安全解析などの調査研究を行っている。また,生物医学部門においては,放射線による急性障害及び晩発障害についての研究や,放射線の影響に関するゲノム解析,宇宙環境における放射線影響といった医学生物学的研究を推進している。さらに,臨床医学部門においては,放射線を利用したがん治療・診断研究や急性障害治療の基礎研究などを進めている。

(エ)国立試験研究機関等における原子力試験研究
 各省庁所管の国立試験研究機関において,核融合,放射線利用,安全研究などの分野について原子力試験研究が行われており,その成果は,原子力分野の研究開発水準の向上とともに,各省庁の行政施策に反映されている。1996年度は9省庁56機関において124課題の研究が行われている。
②基盤技術開発

 原子力技術に対するニーズの一層の多様化や高度化に弾力的に対応するとともに,技術シーズの探索,体系的な研究開発の積み重ねなどにより,将来の新しい原子力技術体系を意識的に構築していくことが必要であることから,既存の原子力技術にブレークスルーを引き起こし,基礎研究とプロジェクト研究とを結びつける基盤技術開発を推進しています。

1993年4月に原子力委員会基盤技術推進専門部会が取りまとめた基盤技術開発の新たな推進方策及び原子力開発利用長期計画に基づき,
・放射線生物影響分野
・ビーム利用分野原子力用レーザー技術放射線ビーム利用先端計測・分析技術
・原子力用材料技術分野
・ソフト系科学技術分野原子力用人工知能技術原子力分野における人間の知的活動支援技術
・計算科学技術分野
 の5技術分野7領域が,当面推進を図るべき基盤技術開発の対象とされている。
 我が国においては,日本原子力研究所,動力炉・核燃料開発事業団,理化学研究所及び国立試験研究機関を中心に,原子力基盤技術の研究開発が行われており,1996年度現在,17研究機関において93課題の研究開発が実施されている。そのうち47課題は,個々の研究機関単独では,速やかに成果を得ることが困難な多岐にわたる技術的要素から構成される研究であり,「原子力基盤技術総合的研究」(原子力基盤クロスオーバー研究)として各研究機関が連携をとって効率的・効果的に取り組んでいる。
(ア)放射線生物影響分野
 放射線の人体への影響を評価する放射線リスク評価については,従来の疫学的研究による知見に加えて,最新のライフサイエンス分野の研究成果を積極的に取り入れることにより,放射線リスク評価に係る新しい技術を創出することが期待されている。
(イ)ビーム利用分野
(a)放射線ビーム利用先端計測・分析技術
 放射線利用の分野においては,大型放射光施設(日本原子力研究所及び理化学研究所)等,放射線ビームを高度に利用するための加速器などの整備が着実に進められている。このような加速器から発生する優れた特性を有するビームは,極微小領域における原子構造及び電子構造に関する計測,超短時間で起こる物理現象又は化学反応などの動的過程の解明,あるいは生体物質の構造及び生体機能の解明手段として様々な分野から期待を集めている。

(b)原子力用レーザー
 レーザーは,原子力工学分野においては,ウラン濃縮,核融合のプラズマ加熱などへの利用のための研究開発が既に行われているが,①原子・分子を特定のエネルギー準位に励起できる,②良好な指向性を利用した遠隔操作ができる,③大きなエネルギーを1か所に集中できるなど,優れた特性を有するため,高密度エネルギー源,効率的・経済的な同位体分離などへの更なる応用が期待されている。
(ウ)原子力用材料技術分野
 従来,原子力分野における材料技術開発は,炉型別の開発戦略の中で目標の早期達成のための要素技術の開発という形で進められてきた。
 しかしながら,材料技術は,21世紀の新しい原子力技術の発展の鍵となる基幹的技術要素であり,また他の分野への波及効果も大きいものと期待されることから,横断的かつ中長期的視点に立った取組が求められている。

(エ)ソフト系科学技術分野
(a)原子力用人工知能技術
 人間が近寄ることのできない放射線場においても複雑な判断・動作能力を発揮できる点検・補修用ロボット,マン・マシン・インタフエースに優れた運転監視システムなど,運転・保守等の人間の作業を支援するシステムを備えたプラント,さらには,自己判断・制御を行う自律型プラントを可能にする技術体系の確立が期待されている。

(b)原子力分野における人間の知的活動支援
 原子力施設の運転・保守には,人間の判断・判定に依存する操作がまだ数多く残されている。また,原子力施設など大規模システムの運転監視で通常行われている複数の人間によるグループ活動においては,複数の人間の判断が相互に作用しながら,グループとしての意志決定がなされる。このような場合に直面する複雑な問題を解明し,解決するためには,人文・社会科学的アプローチも適用した,いわゆるソフト系科学技術の手法を取り入れた人間の知的行動に関する研究が求められている。

(オ)計算科学技術分野
 高速コンピュータによるシミュレーション,その結果の可視化などによって,既知現象の体系的理解,実験の効率化,理論の確証などがもたらされる。さらに,複雑な現象や実験あるいは観察が困難な現象の理解が容易となる。また,この分野の技術進歩により,実験の計画・解析,材料や機器の設計・開発,原子力と地球環境とのかかわりに関するグローバルな影響の評価などをより効率的に進めることができる。
 このように,研究開発の飛躍的な効率化・高度化や,現象を体系的に把握するための計算科学技術の推進が期待されている。


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