一号機由来の放射性粒子の生成過程の検討

Study on the generation process of radioactive particles emitted from Unit 1 of FDNPP

石井 達也*; 末木 啓介*; 松尾 一樹*; 黒澤 正紀*; 佐藤 志彦   ; 小畠 雅明  ; 福田 竜生  ; 吉井 賢資  ; 谷田 肇  ; 岡根 哲夫  ; 足立 光司*

Ishii, Tatsuya*; Sueki, Keisuke*; Matsuo, Kazuki*; Kurosawa, Masanori*; Satou, Yukihiko; Kobata, Masaaki; Fukuda, Tatsuo; Yoshii, Kenji; Tanida, Hajime; Okane, Tetsuo; Adachi, Koji*

2011年3月、福島第一原子力発電所事故によって、放射性セシウムを高濃度に含む不溶性の放射性粒子が放出された。放射性粒子の物理的, 化学的な性質を調べることは、事故発生時の原子炉内部の情報を理解することにつながると考えられている。放射性粒子はType-A(2, 3号機由来)とType-B(1号機由来)に大別される。Type-BはType-Aとは異なり、大きさが数百mと大きく、不定形であり、元素分布は不均一である。そのため、生成過程や生成環境も異なると考えられる。そこで、放射性粒子の原料や元素の化学状態等について議論し、Type-Bの放射性粒子の生成過程を検討した。放射性粒子は、福島第一原子力発電所から北北西に2km地点にある工場敷地内のダスト試料から取り出した。Type-Bの放射性粒子2個を断面加工し、母材部分や重元素部分について、SEM-EDS分析をした。また大型放射光施設SPring-8 BL22XUにて、硬X線光電子分光(HAXPES)を行い、放射性粒子表面の元素の化学状態を分析した。そしてこれらによりType-Bの放射性粒子の原料とCsの化学状態を考えることで、どのように粒子が形成され、高放射能を持つようになったかを推察する手掛かりが得られた。

Radioactive particles were released into the environment by the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP). They have information to understand the inside of the reactor during the accident. Now, nobody knows the generation process of radioactive particles. In this study, we analyzed (1) elements of particles' cross section with SEM-EDS to reveal what is the material and (2) chemical states of elements on particles' surface with HAXPES. (1) Radioactive particles are composed of the two parts. One is the basic material and the other is the heavy elemental materials. We considered the basic material was soda-lime glass and the heavy elemental materials included lead glass. (2) HAXPES brought out that the chemical states of Cs on particles, surface was different in the Na-poor areas and the Na-rich areas. In the Na-poor areas, the chemical state of Cs showed CsFeSiO mainly, but zero valence partly. In the Na-rich areas, the chemical state of Cs couldn't be identified. For above analyses, we can reveal the generation process of radioactive particles.