ウラン鉱床を利用したナチュラルアナログ研究,1; ウラン系列核種の放射非平衡について

The Natureal analogue study in uranium deposit, 1; A Study on radioactive disequilibrium of uranium-series nuclides

野原 壯   ; 瀬尾 俊弘 ; 落合 洋治

Nohara, Tsuyoshi; Seo, Toshihiro; Ochiai, Yoji

岐阜県東濃地域にある月吉ウラン鉱床は第三紀に形成された砂岩型ウラン鉱床であり、この鉱床を利用してナチュラルアナログ研究を進めている。その一環として還元環境下の岩石中における天然ウラン系列核種(U-238,U-234,Th-230,Ra-226)の挙動を解明するため、放射平衡-非平衡の研究を実施した。ウラン鉱化体の分布は東西方向の基盤の古河川構造によって規制されており、サンプルは鉱化体から6つのボーリングの岩芯と坑道を使って合計185個採取した。鉱化体は地下水水流系に沿って上流部、中流部、下流部、最下流部の4つに区分している。鉱化作用は中流部で最も顕著である。鉱床の形成は10Maに始まったと考えられる。化学分析と及びスペクトル分析を行い、以下の結果が得られた。SUP234/U/SUP238/UとSUP230/Th/SUP234/Uの放射能比(185サンプル)は0.8から1.2の間にある。地域的には、地下水流の中流部から下流部にかけて230/Th/234/Uの放射能比が1より小さいものが多い。このうち中流部では、ウラン含有量の比較的少ない部分で230/Th/234/Uの放射能比の値がほぼ1なのに対し、ウラン含有量の比較的多い岩石中ではこの値が1より小さい。SUP226/Ra/SUP230/Thの放射能比(185サンプル)は、0.6から5.1まで大きく変化する。以上の結果と核種の化学的性質や半減期に基づいて考慮した結果、以下の結論が得られた。(1)月吉鉱床では、ウランとトリウムは過去百万年間大きく移行していないと考えられる。(2)中流部から下流部にかけて、ウランは過去数十万年以内に濃集した可能性がある。特に中流部では、鉱化の著しい部分で濃集が起きている傾向が観察される。(3)ラジウムは過去数千年以内に移行していると考えられる。

The Tsukiyosi uranium deposit, which is called Tertiary sandstone-type, can be regarded as a potentially useful analogue for geological isolation of radioactive wastes in Japan. In order to understand the geochemical behaviour of U-series nuclides (U-238, U-234, Th-230, Ra-226) under reducing condition, a study on radioactive disequilibrium of rocks was carried out. A total of 185 rock specimens were collected from 6 boreholes and gallery in the uranium mineralized zone, which is situated in paleo-river system, in the direction of east-west. In the system of groundwater flow, the mineralized zone was divided into four: the upper, the middle, the lower, and the lowermost reaches from the west to the east. The initial mineralization were occurred at the period of 10 Ma, and mostly focused on the middle reaches. The following results are obtained by the chemical analysis and alpha and gamma spectorometry. Activity ratios of U-234/U-238 and Th-230/U-234 (for 185 specimens) are mostly within the range of 1.2 and 0.8. In the middle reaches to lower reaches of groudwater flow, activity ratios of Th-230/U-234 are occasionally less than unity. In the middle reaches, the ratios of Th-230/U-234 are less than unity at particularly highly mineralized parts, while the ratios are nearly equal to unity at poorly mineralized parts. Activity ratios of Ra-226/Th-230 (for 185 specimens) were a wide range between 0.6 and 5.1. Combination of the result above-mentioned with chemical properties and decay constants of the nuclides leads to the following conclusions. (1)Uranium and thorium have not migrated significantly during the last one million years. The magnitude of the uranium migration is probably within the range of several ten centimeter. (2)Uranium at the middle to lower reaches has been concentrated during the past several hundred thousand years. It is noteworthy that uranium of severely mineralized parts at the middle reaches have highly redistributed. (3)Radium has been probabl