昭和62年２月26日
原子力委員会
放射線利用専門部会

①⁶⁰Coのγ線、電子加速器からの電子線等の照射利用技術や一般的なトレーサー利用技術のように既に基本的に確立されている利用技術を、新たな用途に応用することを目指した、いわば応用的な研究開発

②従来の放射線とは種類、エネルギー範囲等の異なる放射線、高度に制御された放射線の利用、新しいトレーサー利用のように放射線利用の高度化を目指した、いわば放射線の高度利用のための研究開発

①　経済的要因：放射線の照射利用の場合、一般に照射施設は線源、遮へい等の関係から高価なものとなることが多いため、高分子合成・改質の一部のものにみられるように、個々の事業者において、一定量以上の安定的な需要が見込めない場合は、放射線処理法はコスト面で不利となり、実用化には結びつき難い。

②　社会的要因等：特に食品照射に見られるように、放射線によって処理された食品の健全性が消費者等に容易に理解されないという問題がある。また、照射施設の立地が地元住民の反対により難航する例も見られる。このほか、RIの一部の野外トレーサー利用のように、安全確保上の配慮から実用化に至らなかった例もある。

表－１　ビーム利用における今後の高度利用の可能性

①例えば、環境、資源、医療、農業分野などにおける放射線利用研究のように、社会的要請がありながら民間がその主体になろうとする強いインセンティブが働かない研究

②照射食品の基準、放射線標準等国が定める規格、基準に係る研究

③実用化のために基礎的研究が不可欠であるため、民間から強い支援要請がある研究

④国際協力として必要な研究

イ高度利用の可能性
　放射線利用の推進のために、既に述べた応用的な研究開発の一方で、ビーム利用を中心として放射線利用のための新たな取組みも行われてきた。即ち、放射線のより高度な利用を目指して、加速器技術、ビーム制御技術、新しい放射線の発生技術等の開発が進められ、従来より高いエネルギーあるいは低いエネルギーの放射線、パルス化やマイクロビーム化された放射線、重粒子線等の新しい放射線等の利用の途が新たに開けてきた。また、情報処理技術等の他の先端技術分野の成果を活用したⅩ線CT等の開発も進められてきた。これらの放射線利用のための新たな技術開発により、新材料開発や材料損傷研究、がん治療や高度な医療診断、各種の高度な計測・分析技術の開発・利用、原子核物理や素粒子物理の研究等の放射線の新たな利用、いわば高度利用が進んできた。

　このように、放射線利用は、その時点で利用可能なレベルの放射線を用いて多分野への利用を目指す応用的な研究開発と、放射線のより高度な利用を目指した技術開発、その成果に基づく放射線の高度利用のための研究開発とが、今日の放射線利用の姿を形作ってきたといえるが、特に後者は、放射線利用に新しい途を開き、新技術の創出等大きな波及効果が期待されるものであることから、特に重要な意義を有している。

　このような観点から、今後は従来にも増して放射線の高度利用のための取組みを推進していく必要があるが、今後のビームの高度利用の可能性について、放射線の種類ごとに検討を行い、研究開発の重点分野ごとに整理すると、おおむね表－１のとおりである。

ロ　具体的な取組み
　特定のニーズに対応した実用化のための装置開発が中心となるものとしては、表に示すように、現在取組みが進められている小型SORのほか、大電流電子線・Ⅹ線、¹²⁴Sb－Be中性子源（可搬型）及び大電流重粒子線があり、これらについては、民間が中心となり、必要に応じて国も支援する形で研究開発が進められ、新たな利用分野が開拓されることが望まれる。

　放射線の利用技術の研究開発が中心になるものについては、放射線の発生技術がほぼ確立されており、利用技術への本格的な取組みが進められているか、又は本格的な取組みの開始が確実なものが大部分となっており、全体的には活発な研究開発が実施されていると言えよう。具体的には、２の（2）の（ii）で述べたような研究開発が現在進行中である。これらについては、今後とも着実に研究開発を推進していくことが重要である。

　現在、表に整理した放射線の発生技術の研究開発が中心になる課題を軸に、新領域への放射線利用の展開が始まっている。これらの研究開発課題は、ビーム発生技術が確立すればさらに広範で、高精度の利用を可能にするものであり、その必要性、期待される成果及びその波及効果は非常に大きく、また国際的に見ても欧米諸国が精力的な研究が行われており、国際的研究協力により国際的にも貢献できるものであると言えよう。

　しかし、技術がより高度に複雑化することにより、資金、多分野に係わる人材等研究開発資源の結集が必要であり、各課題に対応した適切な研究開発計画が必要と思われる。

　以上の点を踏まえながら、新しいビームの発生技術の研究開発に係わる取組み方について以下に述べる。

（イ）π中間子・μ粒子ビームは基礎物性研究、がん治療、核融合等、単色中性子線は物性研究等、RIビームは新物質創成や新分析技術等、熱外中性子線は元素別ラジオグラフィーや元素別CT等にそれぞれ有用なものと期待されているが、限られた研究開発資源及び技術的な蓄積を有効に活用するという観点から、理化学研究所、日本原子力研究所、大学等が中心となって、既存施設、整備中の施設あるいは新たに整備される施設の活用等により、当面これらの基礎技術の蓄積に努めることが適当であると考えられる。

（ロ）　第３世代SOR、大強度高エネルギー陽子線（含：重陽子線）、大強度高エネルギー中性子線、冷中性子線（加速器発生）については、目的とする研究を実施するためには、ビームの発生に係わる多くの要素技術を開発していく必要があり、さらに大型施設の建設に、膨大な資金が必要であるため、所要の調査検討を行って研究開発計画を精緻なものにする必要がある。

　第３世代SORは、現在利用可能な第２世代SORよりさらに輝度が高く、短波長領域をカバーするものとして、特に、生体高分子の構造解析、超微細加工、極微量試料の静的・動的解析、医学診断（血骨造影等）に極めて有用なものとして各方面から強い期待が寄せられているとともに、原子力用材料開発のための有力な分析・研究手段として、また、将来の短波長光利用同位体分離や核融合プラズマ診断等のための基礎データの取得など、原子力分野での利用も期待されている。また、高輝度化、安定化等の技術開発が必要であるものの、第２世代SORの研究開発等を通じて基礎技術は蓄積されてきているが、資金規模が非常に大きいこともあり、今後施設の必要性、規模、その他技術的問題点等について調査検討が行われることとなっている。このため、この調査検討の結果を待って具体的な研究開発の方針を決定すべきものと判断される。

　大強度高エネルギー陽子線（含：重陽子線）、大強度高エネルギー中性子線及び冷中性子線（加速器発生）は、核融合炉材料研究、核燃料増殖、TRU核種の核種変挨、短寿命RI生産、核反応研究等の原子力分野を中心に広範なニーズがあり、さらに、物質・材料系科学技術、ライフサイエンス等への波及効果があるが、中心的な課題は、大強度高エネルギー陽子線又は重陽子線をベースとする大強度高エネルギー中性子線の発生技術の研究開発である。重陽子線をベースとするものは、核融合炉材料研究の上で強いニーズがあり、過去のFMIT（核融合材料照射試験施設：米国）計画の検討を通じてその意義及び仕様等がかなり明確になっているが、資金規模が非常に大きく、現在、国際協力による共同建設の可能性が検討されている。

　一方、陽子線をベースとするものについては、核融合炉材料研究に加え、核燃料増殖、TRU核種の核種変換写さらに幅広い応用が期待されるが、資金規模はさらに大きい。このため、これらについては、建設計画の具体化を促進するために、上記の方式の比較検討を含めた調査研究を速やかに進めることが適当と考えられる。

（ハ）大強度単色陽電子ビームについては、基礎技術の蓄種がかなりあり、ここ数年で優れた基礎的な技術闘発成果が得られる見通しがあるため、今後適切な研究開発体制を組み、本格的取組みを開始すべきであると判断される。

　大強度単色陽電子ビームは、電子の運動量分布、電子密度や物質のゆらぎの測定、表面研究、高速反応研究等広く材料科学、固体科学に新しい計測手段を提供するものと期待されている。

　ビーム発生技術、取扱い技術等基礎技術も、大学を中心とするこれまでの研究によりかなり蓄積され、世界的にもトップレベルの位置にあり、研究のさらなる進展は国際的貢献度も大きい。

　このため、電子リニアックの大電流化等基礎技術の開発をさらに進め、最先端の陽電子研究利用施設（ポジトロンファクトリー）の整備を目指して、本格的技術開発に取り組むのが適当であると判断される。なお、本施設は大学、民間等からの共同利用の要請が強く、また共同利用可能なまでに技術が蓄積されてきていると判断されるため、共同利用施設とすることが望ましい。

　主な技術開発課題は、ビームを効率よく発生させるための新しいターゲット部の開発、計測・分析精度の向上のためのビーム制御技術（パルス化、マイクロビーム化等）の向上、陽電子の状態を正確に把握する陽電子計測技術の向上等である。

　また、研究開発を推進するに当たっては、これまで各々の機関で個別に蓄積されてきた知見を結集して行う必要があり、具体的には大学及び日本原子力研究所が中心となり、電子技術総合研究所、理化学研究所等と密接な連携を保ちつつ、共同研究・利用体制を確立することが望ましい。

（ニ）自由電子レーザー、チャネリング放射光及びレーザーコンプトン散乱γ線は、基礎技術の蓄積が必ずしも十分でないが、ビームの強度、性質等から判断して非常に望ましい利用が期待できるため、体系的な研究開発計画の下に基礎技術の蓄積をさらに推進すべきと考えられる。これらは、いずれも高品質電子線をベースとするものであり、高品質大電流電子線の加速技術等基礎技術の蓄積をさらに進める必要があるが、これらのビームはいずれも単色、高強度、エネルギー可変の高品質ビームであり、SORでは対応できない高精度の計測・分析、物質の創成・分離等に秘めて有効なものとして強い期待が集まっている。このため、これらの高品質ビームの利用実現に向けて研究開発に取り組むのが適当と判断される。

　主な技術開発課題は、高エネルギー電子線の高品質化、大電流化等の加速器技術及びアンジュレーター技術、ミラー技術等のビーム発生技術と、ウラン濃縮などの同位体分離、放射性廃棄物の群分離技術、材料分析・評価技術、γ線標準技術等利用技術の開発である。

　また、研究開発を推進するに当たっては、加速器技術等の基礎技術の開発については日本原子力研究所、電子技術総合研究所、理化学研究所等関係機関の力を結集して実施し、利用技術については、これらの機関が、関連する機関と密接な連携を保ちつつ、各目的に応じた開発を推進していくことが望ましい。

　以上のような各種放射線の高度利用に関する研究開発を進めるに当たっては、高度利用の基礎となる放射線と物質の相互作用、ビームの計測技術等基礎的研究も重要であり、これらに関する研究も積極的に進める必要がある。

　また、放射線の高度利用分野の加速器技術等ハード面の技術開発は近年めざましいものがあるが、得られたビームを制御、管理及び利用するソフト面の技術開発が遅れている。このため、ビームの制御、計測、情報処理等を高精度・高効率に行ったり、新しい利用法を創出するソフト面の技術開発の推進が重要である。

イ高度利用の可能性
　RI等は、放射線の照射利用と並んで、古くから医学、生物学、農林水産、理工学等の分野においてトレーサーとして幅広く用いられ、生命現象の解明、診断、物質の動態解明等に大きな役割を果たしてきた。これらの研究は、新しいRIの利用、オートラジオグラフィー等の手法開発やシンチレーションカウンター等の測定機器の開発に負うところが大きい。

　最近では、これらの成果を基礎として、新しいライフサイエンスの研究が進展しており、これらの研究等に不可欠な特異的標識化合物の開発が重要になっている。特に、医学分野では、各種の研究や検査・診断に放射性医薬品が広く用いられてきたが、最近では特に超短寿命のポジトロン核種を用いた薬剤が重要になっているほか、農林水産分野では、農薬の薬理作用、各種物質の生体や環境中での動態をより詳細に把握するための新しい標識化合物の開発等が望まれている。

　また環境中における物質挙動の解明に有効な手段として近年次第にアクチバブルトレーサーが用いられるようになってきたが、農林水産分野、理工学分野で新しいトレーサー利用技術の開発等が望まれている。

　このような観点から、新しいトレーサー利用に関する研究開発に重点を置く必要があるが、今後のトレーサーの高度利用の可能性について整理すると、おおむね表－2のとおりである。

表－２トレーサー利用における今後の高度利用の可能性

ロ　具体的な取組み
　トレーサー利用については、既に多くの核種や標識化合物の利用が技術的に確立され、広範な利用が行われており、新しいトレーサー利用を含め、この分野での今後の健全な発展を図るためには、RI等が安定的に供給されることが不可欠であり、今後ともその確保に努めることが重要である。

　トレーサーの高度利用のための研究開発が目指すところは、従来もそうであったように、測定技術を含め、新しい標識化合物、核種等の利用を可能にする技術の体系を創出することであるが、特に近年、これらの研究開発は、医学、生物学、農林水産等のいわゆるライフサイエンス分野の研究に貢献するものであるとして注目を浴びている。具体的には、次のような研究開発課題が重要なものとして挙げられる。

（イ）標識化合物及び標識化技術の開発
　標識化には、化学合成により標識化合物を作る方法と、中性子等により測定試料自体を直接標識化する方法があり、前者については、短時間の半減期を持った標識化合物、特定の生命現象等の解明に必要な特異的標識化合物等の開発に重点が移ってきており、有機合成技術とともに、合成された標識化合物が生体内等で如何に作用するか等の解明が重要である。

　特に最近では、ポジトロン放出核種で標識した超短寿命RI標識化合物が、生体内での生命現象をより詳細に把握し得るものとして期待されている。超短寿命RI標識化合物の開発については、その寿命の短さから国が整備された施設を持つなど、国の役割が重要である。

　主な技術開発課題は、ポジトロン放出核種の効率的な生産技術の開発、目的に応じた有効な標識化合物の開発、超短時間標識法の開発等であり、これには、放射線医学総合研究所、大学、その他国の関係機関が連携して進めることが望ましい。　一方、中性子等により測定試料自体を直接標識化する方法については、原子炉あるいは加速器からのビームによる標識化技術の開発が重要である。

　このための主な技術開発課題は、ビームの制御技術等効率的な照射技術の開発と、標識化に伴って生じる妨害元素の影響の解明等であり、これらについては、日本原子力研究所とその他国の関係機関が連携して進めることが望ましい。

（ロ）測定・解析技術の開発
　トレーサーの高度利用には、標識化合物及び新核種の開発と相まって、測定機器の技術的性能向上が不可欠である。

　近年エレクトロニクス及びソフトウェアー技術の進歩により、計測制御技術が発展し、シンチレーションカウンター、オートラジオグラフィ、インビボイメージング等の分野で、測定・解析技術の著しい改良、改善が民間部門に期待されている。特に、ポジトロン放出核種で標識した超短寿命RI標識化合物を利用する場合は、現在開発されているポジトロンCTの解像度をさらに高めることが重要な課題である。また、S/N比の高い画像を得るための装置開発、物質の動態を三次元的に把握するための装置開発、さらには、ポジトロンCT、NMR－CT、Ⅹ線CT等を総合的に組み合わせて情報処理を行うシステムの開発等により、一層高度な情報が得られるものと期待されている。これらの技術開発課題については、放射線医学総合研究所等の国の機関と民間とが連携して、相互の技術的蓄積を持ち寄り、取り組んでいくことが望ましい。

（ハ）新トレーサー手法の開発等
　野外におけるトレーサー手法としては、アクチバブルトレーサー法が既に実用化され、広く利用されているが、サンプリングが不可能な場合等の新しいトレーサー手法として、ホウ素等による中性子の吸収を利用した中性子吸収トレーサー法や重水の光核反応による中性子を検出する重水トレーサー法が期待されている。前者については一部実用化されているが、今後さらに中性子吸収測定系等の改良が必要であり、また後者については、高エネルギーγ線源の開発及び低バックグラウンド中性子計測法の開発が必要である。これらの技術開発課題については、日本原子力研究所を中心に取り組んでいくことが望ましい。

　また、RIトレーサーやアクチバブルトレーサーに用いられる新核種の開発については、今後のトレーサー利用の新たな発展の基礎となるものであり、国の機関を中心に基礎的な研究開発を行っていくことが望ましい。

①これらの先端的技術分野は、様々な分野の高度な技術の結集が必要である。このため、従来の役割分担では必ずしも効率的な研究開発は困難であり、中心的機関を明確にして、各々の分野で十分な研究開発ポテンシャルを有する大学、特殊法人、国立試験研究機関、民間等の力を結集してこれに当たることが不可欠である。そのため、産・学・官によるプロジェクト体制の整備など産・学・官の連携の拡大・強化を図り、総合的・計画的・効率的な研究開発を推進する必要がある。

②また、研究開発には、優れた人材の確保はいうまでもなく、必要な装置や施設も大型加速器等に多額の資金が必要になる。このため、ビーム利用については、国際的にも先端的なものとして必要な装置や施設を中心的機関に拠点的に整備し、関係機関が共同利用していく体制の整備が重要である。トレーサー利用についても、ポジトロン核種等超短寿命核種の生産・利用体制の整備が重要であり、地域的な拠点施設の整備を検討する必要がある。