硝酸トリウム溶液中のナノ金粒子へのレーザー照射による壊変促進実験

放射性物質の水溶液中のナノ金属に対してレーザー光を照射することで放射線が低減されるというShafeev博士の実験を幾つか紹介しました。

このShafeev博士が2009年にSimakin博士と共著で硝酸トリウム溶液中のナノ金粒子にレーザーを照射することで核反応を促進したとする実験結果を論文にしていました。

Initiation of nuclear reactions under laser irradiation of Au nanoparticles in the presence of Thorium aqua-ionsA.V. Simakin, G.A. Shafeev
(Submitted on 23 Jun 2009) 

Initiation of nuclear reactions in Thorium nuclei is experimentally studied under laser exposure of Au nanoparticles suspended in the aqueous solution of Th(NO3)4 (232Th). It is found that the reaction pathway depends in which water, either H2O or D2O, the laser exposure is carried out. Saturation of the liquids (H2O or D2O) with gaseous H2 or D2, respectively, enhances the nuclear reactions under laser exposure allowing their excitation at peak intensity as low as 1010 W/cm2. Enhanced gamma-activity of the probe is observed after the end of laser exposure for several hours. 

Comments: Reported at E-MRS 2009 conference, June 8-12, Strasbourg, France

論文は以下にPDFで公開されています。

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0906/0906.4268.pdf

Wikipadiaによるとトリウムは以下のような特徴を持っています。

天然に存在する同位体は放射性のトリウム232一種類だけで、安定同位体はない。しかし、半減期が140.5億年と非常に長く、地殻中にもかなり豊富（10 ppm前後）に存在する。水に溶けにくく海水中には少ない。 トリウム系列の親核種であり、放射能を持つ（アルファ崩壊）ことは、1898年にマリ・キュリーらによって発見された。

論文には複数の測定データが載っています。Table 1とTable 2は、重水中でレーザ照射をした前後の各放射性物質の濃度を示しています。表の左の方はガンマ線検出器によるカウント、右の方は原子吸光分析装置（AAS）による濃度測定結果のようです。

この結果を見ると、Cs137等の放射性物質の濃度は照射後に下がっていることが分かります。Table 1では、より正確と思われるAASの測定でも、トリウム濃度が下がり、逆にバリウム濃度が上昇しています。不思議ですが、Table 2ではAASで測定したトリウム濃度が若干上昇しています。ちなみに、どの程度の異常さなのかを統計的に検定しておいて欲しいところですね。

Table 3には、重水ではなく軽水（H2O）の溶液を使った結果が示されています。これまた、AASの結果を見ると、トリウムの濃度が減少しています。一方、他の核種からのガンマ線はどれも増加しています。トリウムの核分裂が促進されたようにも見えます。

Fig 2aでは、レーザ照射前後でアクチニウム232が増えたことが示されています。ただ、アクチニウム232はトリウム系列に属している訳でもなく、Wikipediaによると半減期119秒なので、この元素が検出されるのは異常なことだと言えるでしょう。

さらに、Fig 2bには、ガンマ線の低エネルギー領域の輻射の増加が示されています。これもまた放射性物質の増加があった事を示しているように見えます。

以上のようなデータから、メカニズムは不明ながら、ナノ金粒子に対するレーザ照射が放射性元素の何らかの核変換を引き起こしたと考えられているようです。ちなみに、この論文では、特に、表面プラズモン共鳴の周波数を意識しているようには思えませんでした。

核廃棄物の処理に革新をもたらす可能性を秘めた研究だと思います。今後の展開に期待したいと思います。

以上

ロシアNOWに載ったShafeev博士の金属ナノ粒子へのレーザー照射による放射線低減実験

ロシアNOWというサイトに、Shafeev博士の放射線低減実験に関する記事が載り、FacebookやTwitterで話題になっています（元記事のURLが変わったようです。新しいURLは ここ です。魚拓は ここ にあります）。

「放射能を中和させる方法を発見」 | ロシアNOW via kwout

Facebookだとこちらになります。

プロホロフ一般物理研究所マクロキネティクス非平衡プロセス実験所のゲオルギー・シャフェエフ所長率いる同研究所のチームは最近、一部の放射性元素は、特殊溶液中でレーザーに露光すると、すばやくかつ簡単に中性化することを発見。つまり、特定の化学的環境...
Posted by ロシアNOW on 2015年7月16日

この記事は、おそらく、「Shafeev博士のレーザー照射による半減期短縮実験（セシウム137）」で紹介した論文に示された実験を取り上げています。セシウム137塩の水溶液の中で、金のナノ粒子を標的にして、波長510.6nmと578.2nm、パルス幅15nsのレーザを2時間照射したら、セシウム137の放射線強度が70%削減された、というものです。

ロシアNOWの記事は、若干日本語として意味が通じにくい部分があります。特に気になった点は以下の通りです。

• 「放射能を中和」： 「放射性物質を無害化」と書いた方が良かったと思います。「中和」とは全く別の事象なので。
• 「一部の放射性元素は、特殊溶液中でレーザーに露光すると、すばやくかつ簡単に中性化することが判明した」： これも「中性化」ではなく、「無害化」または「非放射性元素へと変換できることが判明した」と書いた方が良かったと思います。
• 「中性バリウム」： おそらく非放射性のバリウムのことだと思います。セシウム137は、ベータ線とガンマ線を出して、バリウム137に変化します。
• 「物質の減衰速度は化学的環境すなわちその原子の外殻電子に依存する。ナノ粒子が局所的にレーザー電磁場を強化できるおかげで、我々が電子配置を変えられることは明らか」： これは意味が分かりません。「局所的にレーザー電磁場を強化できる」は、おそらく局在表面プラズモン共鳴を言ってるのだと予想しますが、他の主張が良く分かりません。
• 「土壌へのレーザー浸透力はマイクロメーターで測定されるため、これを使ってチェルノブイリなどの陸上で放射線を中和させることはなかなかできないだろう。」： おそらく、「土壌へのレーザーの浸透力はマイクロメーターレベルに限定されるので、これで陸上の放射能を低減させることは難しいだろう」と言いたかったのだと思います。

今回の記事には、以下のような私が理解していなかった（知らなかった）話が幾つか書いてあり、たいへん興味深く読みました。

• 「ゲオルギー・シャフェエフ所長」
  ⇒ Shafeev博士を「シャフェエフ博士」と読めば良いことが分かって助かりました。
• 「発見は実験所でレーザー照射によるナノ粒子生成の実験が行われていた時に、偶然起こった。溶液中の金属から、ナノ粒子は文字通り叩き出される。研究者はさまざまな金属と溶液で実験した。研究チームが放射性トリウム232の溶液中に金を浸したところ、溶液はナノ粒子の生成とともに、放射線を放出しなくなった。」
  ⇒ この現象を発見した経緯が明らかにされています。どうやら、金属のナノ粒子を生成する実験をしていた時に、たまたま放射性物質の溶液を使った際に、放射線低減が起こったのがキッカケのようです。
• 「福島原発事故で知られているセシウム137の半減期は30年だが、整えられた条件のもとでは、1時間以内に中性バリウムに変わる。」
  ⇒ 論文には、セシウム137の放射線が低減した後の元素分析結果は書かれていなかったと思うのですが、どうやら非放射性のバリウムが検出されているようですね。
• 「シャフェエフ所長のチームは現在、ドゥブナ合同原子核研究所の結果検証を待っている。超高純度ゲルマニウムをベースにした敏感型ガンマ線スペクトロメータを物理学実験所に持ち込む。これによって、プロセスをリアルタイムで観察できるようになる。対照実験はセシウム137で行われる。」
  ⇒ これは重要なニュースでした。現状、Shafeev博士のチーム以外での追試は出ていないと思いますので、このドゥブナ合同原子核研究所での実験結果が待たれます。
• 「ドゥブナ合同原子核研究所核反応実験室の上級研究員であるサルキス・カラミャン氏はこう話す。「このプロセスを自分の目で見ないと、説明探しができない。私は実験核物理分野で50年以上仕事をしているが、レーザー光または特定の化学的環境のもとで核の崩壊が急に加速するとは信じ難い」」
  ⇒ 実に真っ当な意見だと思います。そして、こんな現象が起こるとは信じ難い、と思いながらも、実際に追試を実行する姿勢が素晴らしいと思います。
• 「「もちろん、土壌を集めて、ろ過することは可能。だが、溶液の方が作業しやすい。つまり、タンクからトリチウムやセシウムを含む汚染水が流出し続けている福島で、この開発が多くを是正するかもしれない」とシャフェエフ所長。」
  ⇒ 福島第一原発で増え続ける汚染水の処理にShafeev博士が着目していると分かりました。

以上

Shafeev博士のレーザー照射による半減期短縮実験（セシウム137）

以前、「Shafeev博士のレーザー照射による半減期短縮実験」の記事でウラニウム232に対するレーザー照射で半減期が短縮されたという興味深い実験結果を紹介しました。

この実験を行ったG.A. Shafeev博士は、ウラニウムとナノ金粒子の組合せの他にも様々な組合せでの半減期短縮を報告しているようです。

今回は、セシウム137の半減期短縮の実験結果を示した以下の論文を紹介します。

Laser-induced caesium-137 decay
E.V. Barmina, A.V. Simakin, G.A. Shafeev
Quantum Electronics 44 (8)  791 –792  (2014)

論文自体は以下のサイトからPDF全文をダウンロードできます。
Laser-induced caesium-137 decay - IOPscience
http://m.iopscience.iop.org/1063-7818/44/8/791/article

要約を以下に引用します。

Abstract.  Experimental data are presented on the laser-induced beta decay of caesium-137. We demonstrate that the exposure of a gold target to a copper vapour laser beam (wavelengths of 510.6 and 578.2 nm, pulse duration of 15 ns) for 2 h in an aqueous solution of a caesium-137 salt reduces the caesium-137 activity by 70%, as assessed from the gamma activity of the daughter nucleus 137mBa, and discuss potential applications of laser-induced caesium-137 decay in radioactive waste disposal.

これを見ると、「セシウム137塩の水溶液の中で金を標的にして、波長510.6nmと578.2nm、パルス幅15nsのレーザを2時間照射したら、セシウム137のアクティビティが70%削減された」という実験だったようです。

この実験で標的となった金のナノ粒子の写真がFigure 1に出ています。

次のFigure 2がレーザー照射前後のセシウムの放射線の強さを示しています。黒い棒が照射前で、ピンクと黄色の棒が照射後です。これを見ると、レーザーを照射した直後に４分の１程度まで放射線強度が低下しているのが分かります。面白いことに、この後、長時間照射しても強さに変化は殆ど無かったそうです。

ナノ粒子のプラズモン共鳴がどのような仕組みで放射線低減に寄与するかは分かりませんが、非常に重要な実験結果だと思います。引き続き関連論文を見て行きたいと思います。

論文（埋め込み表示がうまく行かないかも・・・）：


以上

Shafeev博士のレーザー照射による半減期短縮実験

常温核融合をブログEGO OUTで扱っているPeter Gluckさんが非常に興味深い記事を2015年5月18日に掲載されました。Shafeev博士の一連の論文の重要性について書いてます。
THE REAL SIGNIFICANCE OF THE SHAFEEV PAPER FOR LENR

以下の写真は、その記事の中で引用されているMK.RUの記事に貼ってあったものを引用しています。原文がロシア語なのでGoogle翻訳の助けを借りました。

「ロシアオープン」：そして、ウランはリンゴの花になりますか？ - 科学技術 - MK via kwout

EGO OUTの記事は以下のように述べています。

4) On the Russian site http://www.lenr.seplm.ru/This paper appeared:
Russian Discoveies: And on uranium  will blossom apples too?
Nuclear waste can be converted into fertilizer
by Georgy Shafeev
http://www.mk.ru/science/2015/05/14/i-na-urane-budut-yabloni-cvesti.html 

I was a bit puzzled first but then I realized that this is something very important connected with nano-plasmonics. Axil Axil, in a message has cited an other paper with Shafeev co-author: 

Accelerated alpha-decay of 232U isotope achieved by exposure of its aqueous solution with gold nanoparticles to laser radiation
A.V. Simakin, G.A. Shafeev
Wave Research Center of A.M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, Vavilov Street, Moscow 119991, Russian Federation
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1112/1112.6276.pdf 

What Shafeev and Co. does is of utmost importance for understanding how LENR really works and you will know soon how and why.

ここで参照されている論文からアブストラクト部分を以下に引用します（赤字は引用者による）。

Accelerated alpha-decay of 232U isotope achieved by exposure of its aqueous solution with gold nanoparticles to laser radiation

A.V. Simakin, G.A. Shafeev

Wave Research Center of A.M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, Vavilov Street, Moscow 119991, Russian Federation 

Abstract

Experimental results are presented on laser-induced accelerated alpha-decay of Uranium-232 nuclei under laser exposure of Au nanoparticles in aqueous solutions of its salt. It is demonstrated that the decrease of alpha-activity strongly depends on the peak intensity of the laser radiation in the liquid and is highest at several terawatt per square centimeter. The decrease of alpha-activity of the exposed solutions is accompanied by the deviation of gamma-activities of daughter nuclides of Uranium-232 from their equilibrium values. Possible mechanisms of the laser influence on the alpha-activity are discussed on the basis of the amplification of the electric field of laser wave on metallic nanoparticles. 

この論文は非常に面白い実験結果を示しています。素人の理解では以下が特徴となっているように思います。

• 論文では、ウラニウム232（半減期68.9年）の塩化化合物の水溶液の中に金のナノ粒子を入れて、レーザーを照射したところ、アルファ崩壊が加速される現象が報告されている。
• 物質によって決まる定数だと考えられている半減期が縮まるのですから、極めて異常な事象が起こっている事になります。
• ナノ銀による放射線低減実験に似ていますが、金のナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴を起こさせる波長のレーザー照射をしている点が大きな違いであり、特徴です。
  （冒頭に引用した写真は、実験でレーザー照射している光景だと思われます）
• アルファ崩壊の加速は、レーザーを照射した一瞬で起こるようです。論文の中では、69年の半減期がレーザーフィールドの中では５μ秒になる「In other words, the half-life of 232U in the laser field is 5 μs instead of 69 years.」と表現されています。

Shafeev博士は、この論文以外にも、様々な核種や様々なナノ粒子で同様の現象を確認しているようです。今後も研究成果を調べて行きたいと思います。最後に上記の論文を埋め込み表示しておきます。

以上