桜井淳カリフォルニア事務所のブログ

桜井淳所長に拠れば、半導体には、n型とp型があり、前者は、たとえば、4価のシリコン(Si)半導体に5価のリン(P)を添加物として加えれば、結合で余った電子が多数キャリアとなり、電導に寄与し、いっぽう、後者は、シリコンに3価のボロン(B)を添加物として加えれば、結合で不足した正孔空間が多数キャリアとなり、電導に寄与し、普通は、シリコン単結晶に、リンかボロンを注入(Doping)しますが、注入物質の均質性の高いn型シリコン半導体を作成するには、従来の注入法ではなく、原子炉の熱中性子を利用し、核反応を利用して、リンを生成し、リンを均質に注入したに等しい現象を起こすことですが(そのような技術を一口にSilicon Dopingと言います)、その技術は、希な偶然の重なりにより成立しており、その詳細を記せば、天然のシリコンは、Si-28(abundance 92.2%), Si-29(abundance 4.7%), Si-30(abundance 3.1%)からなり、これら3核種の(n,γ),(n,p),(n,α),(n,2n)等を考慮し、放射性核種ができないことが条件になりますが、まず、Si-28について、Si-28安定(n,γ)Si-29安定、Si-28安定(n,p)Al-29(半減期2.25min.)、Si-28安定(n,α)Mg-25安定、Si-28安定(n,2n)Si-29(半減期4.2秒)、つぎに、Si-29について、Si-29安定(n,γ)Si-30安定、Si-29安定(n,p)Al-29(半減期6.6min.)、Si-29安定(n,α)Mg-26安定、Si-29安定(n,2n)Si-28安定、つぎに、Si-30について、Si-30安定(n,γ)Si-31(半減期2.62時間、これがβ崩壊してP-31安定となる)、Si-30安定(n,p)Al-30(半減期3.3秒)、Si-30安定(n,α)Mg-27(半減期9.46分)、Si-30安定(n,2n)Si-29安定となり、目的のSi-30(n,γ)Si-31以外の核反応では、すべて、安定核になるか、放射性核種でも半減期が非常に短いため、後々、取り扱いに困ることもありませんが、このような偶然の重なりは、希な例であり、ひとつ懸念すべきは、ダブルキャプチャ(double capture)現象、すなわち、Si-30(n,γ)Si-31(半減期2.62時間)(n,γ)Si-32(半減期280年)で、Si-32はβ崩壊してP-32(半減期14.3日),つぎに、β崩壊してS-32安定となりますが、Si-32とP-32は、半減期が長く、β線を放出するため、取り扱いが厄介になり(許容値を超えると、半導体としてだけではなく、放射性核種扱いになります)、しかし、直径約15cmのシリコン単結晶に熱中性子を照射し、熱中性子束とSi-30(n,γ)Si-31の中性子断面積から、目的とするP-31のドーピング量を計算・評価し、照射時間を決めているため、結果的に、長時間照射することがないために、問題になるほどのダブルキャプチャが起こっていないことになっているものと推定され、この技術を考案した研究者の着眼点は、すばらしいそうです(Silicon Dopingは、世界の多くの原子炉で実施中であり、日本での熱中性子照射(原子力機構のJRR-3MやJRR-4)による生産量は、国内需要の約10%に過ぎず、輸入に依存しています)。

桜井淳所長は、いろいろな人から電話やメールをいただきますが、6年前、突然、ある女性から、メールをいただき、近く開催される桜井所長が講師を務める連続5時間半の「学術セミナー(日本原子力情報センター主催「日欧で導入が検討されている米国式状態監視技術で原発の安全は守れるか ? 」、2002年12月6日、配布資料番号No.0212908)に参加したいが、自身の業務に直接関係することが何割くらいありますか」と質問してきたことがあり、その女性は、UCLA(University of California-Los Angels)学部卒であって、当時、外資系極東支局の支局長秘書をしておりましたが(名刺にはセールスマーケッティング・アシスタントと記されていました)、UCLAと聞き、仲間意識が湧いてきて、講演後、近くの喫茶店で、1時間ほど、UCLAに在学中の話を聞いたことがあり、経歴(日本で20歳台におカネを貯め、30歳台初めに、カリフォルニア州モントレー(サンフランシスコの南約200kmの太平洋岸にある街で、郊外に軍の研究施設があります)にある短大卒後(日本での準備期間中に英語の勉強をして挑みましたが、最初、講義内容が聞き取れず、また、宿題が多かったため、真剣に勉強せざるをえなかったそうです)、UCLAに編入学･卒業)からすれば(桜井所長は、その経歴は、日本で言えば、地方の短大や高専から東大に編入学するくらい希な例でしょうと質問したところ、「それほどでもなく、米国では、そのような機会が用意されており、入りやすく出にくい教育制度になっています」とのことでした)、大変、優秀な人であり、世の中には、上には上があるものだと深く感銘したことがあったそうです。