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吉田 竜*; 操上 広志; 長尾 郁弥; 高橋 成雄*; 眞田 幸尚
Journal of Environmental Radioactivity, 293, p.107900_1 - 10790_13, 2026/02
Following the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident in 2011, ambient dose rates in the surrounding region have gradually declined due to radioactive decay and decontamination efforts. However, spatial variations in dose rate reduction remain insufficiently understood, particularly in forested areas where contamination persists. This study investigates long-term trends in ambient dose rate changes using explainable AI techniques. A 12-year integrated dose rate map, combining fixed-point, walk, carborne, and airborne survey data, was used to analyze temporal and spatial patterns. We developed a predictive model using Light Gradient Boosting Machine (LightGBM) to estimate dose rate reduction ratios based on geographic and environmental features. SHapley Additive Explanations (SHAP) were applied to quantify the contribution of each variable and enhance model interpretability. Our findings revealed that land use significantly influences dose rate reduction, with urban and agricultural areas showing faster declines due to infrastructure and human activity including decontamination works, while forests exhibit slower reductions. Notably, topographical features such as elevation and slope affect dose rate trends in undisturbed forests, with valleys and depressions showing stagnation. This study provided the first visual validation of area-wide decontamination effects and demonstrates the utility of explainable AI in environmental radiation analysis. The proposed approach offers a robust framework for geospatial interpretation and supports future policymaking for regional recovery and forest utilization.
underwater radiation monitoring detectorJi, W.*; Lee, E.*; Ji, Y.-Y.*; 越智 康太郎; 吉村 和也; 舟木 泰智; 眞田 幸尚
Nuclear Engineering and Technology, 58(2), p.103933_1 - 103933_6, 2026/02
汚染予測地点の河川や貯水池の堆積物中の
Cs放射能濃度を推定するために、水中放射線in-situ検出器MARK-U1(Monitoring of Ambient Radiation of KAERI - Underwater)の性能を検証することを目的とした。さらに、高純度ゲルマニウム(HPGe)半導体検出器を用いて放射能を測定するため、コアサンプルを採取した。放射能を推定するために、測定されたスペクトルと試料中のCs放射能を比較して換算係数を導き出した。モンテカルロN粒子(MCNP)シミュレーションを実施し、in-situ測定に有効な線源形状を決定した。シミュレーション結果は、31.62%の偏差で、現場のMARK-U1モニタリング結果とよく相関した。これらの結果は、in-situ検出器の性能を検証するものである。したがって、この装置は、試料採取を必要とせず、in-situモニタリングによって水底堆積物中のCs放射能濃度を推定するために使用することができる。
, 
and 
particles from grayscale radiation imagesLaffolley, H.; 坪田 陽一; 辻 智也; 本田 文弥
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1082(Part 2), p.171029_1 - 171029_11, 2026/02
日本原子力研究開発機構(JAEA)は福島第一原子力発電所の廃炉作業において、多種多様な放射性試料を分析している。本研究は、多種多様な試料の特性評価プロセスの簡素化と省力化に資する多目的な分析ツールを開発することである。ハイブリッド半導体ピクセル放射線検出器であるMiniPIX TPX Standard検出器を基に、分析装置の開発を開始した。この検出器は、電離放射線の相互作用に基づくグレースケール画像を得ることができ、ピクセルの輝度はエネルギーに対応している。最終的な目標は、、、放射線を区別し、高度に汚染されたサンプルに対して簡便な線スペクトロメトリを含む2次元放射能マップを高速に生成する装置を構築することである。放射線と半導体との相互作用によって生成されたクラスタの形状は、その線種に応じた特徴的な形状となる。放射線画像のクラスタに対し、9つの特徴量に基づき、8つの教師あり機械学習モデルで学習と比較を行った。訓練データセットとしては線(
Am)、線(
Sr)、線(
Co及びCs)に対応する画像を用いた。最良のモデルは約80%の精度で粒子を識別でき、低エネルギー線のみの露光の場合には96%の精度に達し、1画像フレームあたり数マイクロ秒の処理時間で動作する。粒子の識別は100%の精度であった。
Cs in stream water in forested catchments佐久間 一幸; 吉村 和也; 中西 貴宏; 林 誠二*; 辻 英樹*; 舟木 泰智; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 1014, p.181397_1 - 181397_9, 2026/02
2011年福島第一原子力発電所事故により陸域環境へ多くの放射性セシウムが放出された。河川水中の溶存態放射性セシウムの発生源と季節変動を制御する要因を理解することは、環境放射能汚染の評価と低減に極めて重要である。2015年から2021年にかけ、渓流水、湧水、地下水、落葉溶出水、土壌間隙水、土壌浸透水における溶存態Cs濃度と溶存有機炭素(DOC)を調査した。源流域では、溶存態Cs濃度は地下水中の濃度と比較して湧水直後に増加した。約3年間の渓流水モニタリングにおいて、溶存態Cs濃度は水温、DOC濃度、K
濃度と相関を示した。三成分混合モデルにより、渓流水の組成は主に地下水、森林落葉層/表土、土壌間隙水に由来することが明らかとなった。特に夏季の渓流水には土壌間隙水が顕著に影響しており、降水に従い地下水位の変動が要因と考えられる。溶出水も冬季の渓流水に比べ夏季の渓流水により影響を与えていた。これらの知見は、溶存態Csの季節変動が、温度依存性のある森林落葉層/表土からの溶出と土壌間隙水からの寄与増加によって駆動されることを示唆している。本研究は森林源流域河川における溶存態Csの発生源と季節的駆動要因を特定した初めての研究である。
addition on decontamination of radioactive Cs in soil via heat treatment下山 巖; 小暮 敏博*; 奥村 大河*; 馬場 祐治*
Journal of Environmental Management, 397, p.128239_1 - 128239_11, 2026/01
大気条件および真空条件の両方で、放射性Csで汚染された福島土壌を熱処理し、NaCl添加の場合と比較することで、CaCl添加の熱的土壌除染に対する有効性を調査した。CaClを添加した場合、大気・真空いずれの条件下でも約740
Cで95%を超える除染率が得られ、NaCl添加よりもやや高い効果を示した。風化黒雲母に吸着した非放射性Csの熱処理による除去においても、CaClはNaClより明確に高い効果を示した。NaClが真空条件下で土壌中の粘土鉱物に急速イオン交換(RIE)を引き起こすのに対し、CaClは大気条件および真空条件の両方で熱処理初期にRIEを誘起し、その後、粘土鉱物の分解と相変態を促進して放射性Csの除去に寄与することが明らかとなった。これらの結果から、CaClは単独でも熱処理に有効な添加剤であることが示された。
Shi, W.*; 町田 昌彦; 山田 進; 岡本 孝司*
Measurement, 258(Part D), p.119444_1 - 119444_15, 2026/01
Clarifying the distribution of radioactive sources within nuclear facilities is crucial for ensuring worker safety during decommissioning and for responding to accidents. However, air dose rate measurements in restricted areas are often limited due to complex structures and high radiation levels in contaminated rooms. To address this, we have proposed a machine learning-based approach, the Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO), to reconstruct radioactive source distributions in simplified room models. LASSO method indicates the good performance of reconstructing radioactive source with high accuracy inside simple room model. However, in more complex environments, obstacles can degrade reconstruction accuracy. To overcome these limitations, we developed an optimized scheme based on the LASSO method to improve inverse estimation in complex rooms. In this scheme, the impact of shielding structures is mitigated by normalizing the radioactive contributions from sources. A series of numerical simulations demonstrate that the optimized approach outperforms the non-optimized version in accurately reconstructing source distributions. Furthermore, experiments in a room with complex structures validate the effectiveness of the optimized method. The inverse estimations performed on experimental data confirm that the use of a normalized contribution matrix significantly improves accuracy by reducing the influence of shielding. Conclusively, this paper optimizes LASSO scheme for reconstructing radioactive source distributions in complex building room using air dose rate measurements. It shows significant improvements over existing scheme and is verified to be successfully applied in complicated situations with high accuracy. We confirm that optimized LASSO scheme holds significant promise for future monitoring and decommissioning projects in both operational and damaged nuclear facilities.
今渕 貴志; 川端 邦明
Proceedings of 2026 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2026), p.1105 - 1109, 2026/01
This paper describes a fully automated method for generating 3D pipe models with wall thickness from 3D point cloud data. In decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, rapid 3D modeling of plant structures is essential for dose assessment and remote operation planning. In our method, pipe regions are first discriminated, then scanned along three orthogonal axes to extract pipe instances, followed by geometric fitting with wall thickness for use in shielding calculations. Finally, generated models are exported in Computer-Aided Design (CAD) and Building Information Modeling (BIM) formats for using facility management. Our method was validated on a 3D point cloud measured in a mock-up plant environment. We confirmed a high conversion rate and reduced processing time by restricting computation to pipe regions. The outputs models imported into existing software without errors.
谷藤 祐太; 今渕 貴志; 川端 邦明
Proceedings of the 31st International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 31st 2026), p.1011 - 1016, 2026/01
福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業では、濁りや浮遊物、レンズの汚染、放射線起因ノイズなどにより劣化したロボットカメラ映像を用いて作業を行う必要があり、クリーンな参照画像は得られない。本研究では、Noise2Noise(N2N)によるノイズ除去とFSRCNNによる超解像を組み合わせた軽量な画像復元パイプラインを検討した。その結果、N2N→FSRCNNの構成が、NIQEおよびPIQEによる画質評価指標および主観評価の両面において、ノイズや不自然なテクスチャを抑制しつつ視認性を安定的に向上させることを確認した。
高橋 弘毅*; 加藤 徹*; 山下 圏*; 土井 章男*; 今渕 貴志
Artificial Life and Robotics, 13 Pages, 2026/00
To create accurate 3D models from video footage, it is essential to use high-quality videos without floating objects that could interfere with the process. In this study, we applied the Segment Anything Model (SAM) and Generative Image Inpainting to enhance the quality of video frames by detecting and removing floating objects on a frame-by-frame basis. The results demonstrated the effectiveness of this approach in detecting and eliminating such objects, contributing to the improvement of video quality.
Batsaikhan, M.; 大場 弘則*; 狩野 貴宏; 赤岡 克昭; 若井田 育夫*; 岩田 圭弘; 坂本 寛*
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 21 Pages, 2026/00
This study presents the development and application of a fiber optic laser-induced breakdown spectroscopy system designed for remote, in situ analysis of nuclear fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The system was deployed for the first time in a hot cell under high radiation to analyse an actual Boiling Water Reactors spent fuel sample as an exemplar of FDNPS fuel debris. The system successfully identified the main fuel components along with several long lived fission products and related markers such as Sr, Cs, Mo, Ba, and Rb. The emission intensity of the Ba, Rb, and Cs near the periphery region was slightly higher than at the center of the fuel. This indicates a higher concentration of these elements in that area.
Dechenaux, B.*; Brovchenko, M.*; 荒木 祥平; 郡司 智; 須山 賢也
Annals of Nuclear Energy, 223, p.111555_1 - 111555_11, 2025/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)The safe retrieval of the fuel debris generated during the Fukushima Daiichi nuclear accident poses a number of challenges, among which an important one is to ensure the criticality safety of the recovery operations. At the heart of the problem lies the intrinsically heterogeneous nature of the problem, and the appearance of complex and disordered media whose neutronic properties are difficult to accurately characterize and reproduce in neutron transport simulations. Typically, a similar, simpler, problem is encountered in the modeling of assemblies with missing fuel rods. In both problems, the availability of experimental facilities capable of validating both the nuclear data and the simulation schemes in heterogeneous configurations is crucial. The modified STACY installation has been specially designed to provide and carry out critical experiments, allowing for highly non-uniform configurations, that will directly support fuel debris recovery operations, but can also be used for other experimental programs. The present work describes a method to consistently and orderly sample non-uniform core configurations in the modified STACY facility, and proposes two critical heterogeneous core configurations. They have the advantage to present a high sensitivity to the water thermal scattering law, whose importance was found to be more significant for more heterogeneous configurations. The proposed experiments will contribute to the exploration and validation of heterogeneous critical systems.
新里 忠史
福島県の木質バイオマスの燃料利用に関する調査研究事例集(インターネット), p.2 - 6, 2025/12
東京電力福島第一原子力発電所の事故により、福島県の県土の約7割を占める森林の多くが放射能汚染を被り、事故から10年以上が経過した時点においても汚染が継続している。森林に沈着した放射性物質のうち、セシウム137は半減期が約30年と長いことから、その移動や分布に関する知見は、今後の森林利用にかかわる重要な科学的知見となる。本稿では、原子力機構が実施した森林を対象としたセシウム137の長期観測に基づいて、森林からの放射性セシウム流出量、森林内の放射性セシウムの分布、樹木に含まれる放射性セシウム濃度の経年変化および樹木の放射性セシウムの吸収量にかかわる知見を解説する。
Battulga, B.*; 中西 貴宏; 池之上 翼; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
Journal of Hazardous Materials, 500, p.140593_1 - 140593_11, 2025/12
Plastic debris is widely recognized as a major environmental challenge, yet its interactions with radionuclides remain poorly understood. Here, we investigated the behavior and fate of plastics and associated radiocesium (Cs) in the coastal river environments of Fukushima, Japan, to elucidate their interactions and the role of plastics as vectors for Cs transport into the coastal ocean. At four river mouth sites, we characterized the properties of plastics, including microplastics, and elucidated the activity concentration of Cs associated with them. Our findings reveal that Cs was concentrated in biofilms on plastics, but the radioactivity of biofilm-associated plastics was lower than that of the surrounding natural media. Furthermore, we estimated the daily fluxes of plastics (1.3-301.4 kg/day) and associated Cs (5-6,752 Bq/day) in the studied rivers across different seasons. This study provides the first quantitative assessment of plastic-associated Cs flux in the riverine environments.
中村 勇気*; 小島 良洋*; 山下 拓哉; 下村 健太; 溝上 伸也
Journal of Nuclear Science and Technology, 62(12), p.1226 - 1230, 2025/12
In 2011, at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident, it has been reported that several Units of containment vessel had failed, and large quantity of radionuclides had been released into the environment, however, the detail of accident progression with core melt, reactor and containment vessel failure, has still large uncertainties. Especially for the Unit 2 and Unit 3, even they had succeeded in the initial core cooling, at last lost cooling system and fell into severe accident into large release of the fission product into the environment. To clarify these uncertainties in accident scenario, considering the latest information and several insights, the latest accident scenario for Unit 2 and Unit 3 are studied using the severe accident analysis code in this study. It is shown that both Units would result in the thermal stratification in the containment water which encouraged the containment pressure increase at the early phase of the accident. On the other hand, it would be also possible that containment leakage happened to decrease the containment pressure at the later phase of the accident.
Ji, Y.-Y.*; Joung, S.*; Ji, W.*; 越智 康太郎; 佐々木 美雪; 眞田 幸尚
Journal of Radiological Protection, 45(4), p.042501_1 - 042501_11, 2025/12
本研究では、LaBr
(Ce)検出器を用いた韓国原子力研究院の無人航空機搭載型ガンマ線スペクトロメトリーシステムの開発と実地検証について報告する。FDNPP付近における日本原子力研究開発機構との共同調査では、高度に基づく減衰補正を適用後、信頼性の高い線量率推定が得られたが、傾斜地では差異が生じた。緊急対応用途における精度向上のため、地形データの組み込みが推奨される。
松尾 一樹; 井上 和美; 國分 祐司; 藤田 博喜
KEK Proceedings 2025-2(インターネット), p.124 - 129, 2025/12
福島第一原子力発電所の廃炉作業において、作業者による放射性物質の内部取り込みが発生した場合には、内部被ばくによる線量評価を行うために様々な線放出核種や純線放出核種を対象としたバイオアッセイが必要となる。このバイオアッセイの手順に関して、放射能測定法シリーズのような標準マニュアル等はこれまでに制定されていない。そこで、本研究では、複数の放射性元素(Sr、U、Pu、Am、Cm)を対象としたより迅速な分析法の確立を目指し、文献を調査して分析手順を作成し、その手順が利用できる可能性を評価するために、化学分析回収率を求めた。なお、この検討には、模擬便と模擬尿を使用した。作成した分析法を用いて回収率を求めたところ、模擬尿(n=3)では、Puについては55%-75%程度、Uについては50%-80%程度、Amについては90%-100%程度であった。一方、模擬便(n=3)については、回収率がPuについては50%-70%程度、Uについては90%程度、Amについては100%前後であった。なお、模擬便においては、図の分析フローではUの回収率が低下したため、UTEVAレジンをTEVAとDGAの間に加えた。なお、Srについては回収率測定中である。作成したバイオアッセイ系統分析法の分析フローに対して、回収率取得実験を実施した。その結果、本研究で検討した線放出核種については50%以上の回収率を得られたため、本分析手順はバイオアッセイに利用できる可能性が示された。
小荒井 一真; 松枝 誠; 渡辺 勇輔; 寺島 元基
KEK Proceedings 2025-2(インターネット), p.151 - 156, 2025/12
本発表では、迅速分析手法を福島県沖で採取されたヒラメに適用し、組織内自由水トリチウム(TFWT)、OBTの形態ごとの定量を実施した。また、海藻中のTc-99、I-129の分析手法を開発するために、海藻中のRe(Tcのアナログ元素)と安定Iの定量分析や放射光測定を実施した。
森下 祐樹; 中間 茂雄; 越智 康太郎; 卜部 嘉*; 菅野 麻里奈*
Radiation Measurements, 189, p.107513_1 - 107513_6, 2025/12
放射性セシウム汚染が重大な環境上の懸念を引き起こした。この研究では、環境監視のためにCe:GPSシンチレーターとコンパクトな光電子増倍管(PMT)を使用したコンパクトなガンマ線スペクトロメータを開発した。分光計は、潮解性のないCe:GPSシンチレーターの高エネルギー分解能の性能を活用した。性能評価は、Cs線源の測定と商用のNAI(TL)サーベイメーターとの比較を通じて評価された。汚染された環境における放射性セシウムの効果的かつ携帯用モニタリングのスペクトロメータの可能性が実証された。このポータブルで耐久性のあるスペクトロメータは、環境放射線監視とリモートセンシングテクノロジーのアプリケーションに有望である。
島田 亜佐子; 飯田 芳久; 丸山 結
ACS Omega (Internet), 10(46), p.56533 - 56538, 2025/11
Oxygen dynamic reactions with Zr, Mo, and Ru were elucidated to analyze Mo isotopes originating from the reactor core of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. The main products were ZrO, MoO, and Ru, respectively. The measured Mo isotope ratio in a mixed solution containing 1 ng/mL each of Zr, Mo, and Ru, using ICP-MS/MS with 0.30 mL/min flow rate of oxygen reaction cell, agreed within 4 % with that of the Mo solution, indicating that MoO was successfully separated from ZrO and Ru. The developed method was applied to analysis of Mo isotopes in smear samples collected in reactor buildings at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, following dissolution and extraction chromatographic separation. A clearly elevated high Mo/Cs ratio was observed in the smear sample collected on the 2nd floor of the fuel handling machine room on the operating floor in Unit 2. In contrast, the ratios for smear samples collected from other floors of the Unit 2 reactor building were comparable to the composition in the reactor core.
Sr at subfemtogram levels via online isotope dilution and laser ablation inductively coupled plasma tandem mass spectrometry柳澤 華代; 松枝 誠; 古川 真*; 高貝 慶隆*
Analytical Chemistry, 97(50), p.27980 - 27987, 2025/11
The quantitative mapping of radioisotopes in solids is crucial for understanding their microscale localization and migration. However, conventional radiometric and mass spectrometric techniques are only capable of bulk measurements without spatial resolution. Imaging plates provide spatial resolution, but they lack selectivity and cannot quantify radioisotopes that only emit beta radiation, such as Sr. Here, the first system for isotope-specific quantitative mapping of a pure beta emitter is demonstrated that integrates online isotope dilution (ID) with laser ablation inductively coupled plasma tandem mass spectrometry (LA-ICP-MS/MS). In a case study, ultra-trace levels of Sr were accurately quantified without requiring matrix-matched certified reference materials (CRMs) for calibration or chemical separation. Severe isobaric/polyatomic interference (e.g., Zr, 
Ge
O, 
Y
H, and 
NiO) was efficiently suppressed by O reaction in a dynamic reaction cell, which greatly improved the abundance sensitivity and allowed sub-femtogram amounts of Sr to be quantitatively imaged. The background equivalent concentration (BEC) was 0.14 ng g
(7.0 
10
Bq g) per data point, and the measurement time was within 1 s. Validation with CRMs and Sr samples confirmed accuracy of 88
116% relative to reference values. The proposed system is a versatile platform that can be applied to the practical mapping of radioactive solids, which has broad implications for nuclear waste disposal, environmental remediation, and radiation protection.
