「放射性廃棄物処分に係わる生活圏被ばく評価に用いられるパラメータ調査専門研究会」活動報告

高橋 知之*; 深谷 友紀子*; 飯本 武志*; 宇仁 康雄*; 加藤 智子; Sun, S.*; 武田 聖司; 中居 邦浩*; 中林 亮*; 内田 滋夫*; et al.

保健物理(インターネット), 56(4), p.288 - 305, 2021/12

https://doi.org/10.5453/jhps.56.288

日本保健物理学会専門研究会「放射性廃棄物処分に係わる生活圏被ばく評価に用いられるパラメータ調査」に係る活動の成果を報告する。

Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.

Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01271-2

2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。

The Surface composition of asteroid 162173 Ryugu from Hayabusa2 near-infrared spectroscopy

北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.

Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04

https://doi.org/10.1126/science.aav7432

小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。

Incorporation of multinuclear copper active sites into nitrogen-doped graphene for electrochemical oxygen reduction

加藤 優*; 武藤 毬佳*; 松原 直啓*; 上村 洋平*; 脇坂 祐輝*; 米内 翼*; 松村 大樹; 石原 知子*; 徳島 高*; 野呂 真一郎*; et al.

ACS Applied Energy Materials (Internet), 1(5), p.2358 - 2364, 2018/05

https://doi.org/10.1021/acsaem.8b00491

Multinuclear metal active sites are widely used as catalytic reaction centers in metalloenzymes and generally show high catalytic activity. The oxygen reduction reaction (ORR) is an important reaction not only in oxygenic respiration but also in future energy generation devices such as polymer electrolyte fuel cells and metal-air batteries. Incorporation of multinuclear metal active sites in conductive materials such as carbon will allow us to develop highly active electrocatalysts like metalloenzymes. Herein, we report a copper-based ORR electrocatalyst with multinuclear copper active sites in nitrogen-doped graphene. Electrochemical measurements revealed that the obtained electrocatalyst showed the highest electrocatalytic activity for the ORR in the Cu-based electrocatalysts in neutral aqueous solution. In situ X-ray absorption spectroscopy revealed the incorporation of multinuclear copper sites.

隆起・侵食による地質・地表環境の長期的変動を考慮した地層処分の安全評価手法の開発

若杉 圭一郎; 山口 正秋; 小尾 繁*; 長尾 郁弥; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 江橋 健; 梅木 博之*; 新堀 雄一*

日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.15 - 33, 2017/03

https://doi.org/10.3327/taesj.J16.010

本研究では、我が国の幅広い地域で確認されており、かつサイト選定で影響を回避することが困難な隆起・侵食に着目し、これが高レベル放射性廃棄物地層処分に与える影響を定量的に把握するための安全評価手法を開発した。従来は、隆起速度と侵食速度が等しいとの仮定の下、処分場が一定の速度で地表に接近するという簡易な評価が行われていたが、本研究では、我が国で多く確認されている隆起速度と侵食速度が異なるケースを取り扱うことが可能なモデルを開発し、隆起・侵食に伴う起伏や処分場深度の時間変化、廃棄体ごとの風化帯/地表に到達する時間などを、地形発達モデルに基づき評価した。さらに、このモデルを用いて隆起・侵食を考慮した安全評価を試行した結果、我が国の最頻値の隆起速度(0.3mm/y)を想定したケースの総線量の最大値は、国際機関で示されている放射線防護基準のめやす値(300Sv/y)を下回った。さらに、既往のモデルによる評価との比較により、地表の起伏に起因して廃棄体が風化帯へ分散して侵入する効果を定量的に把握した。以上のことから、本評価手法を用いることにより、隆起・侵食を現象に即して取り扱うことが可能になったとともに、既往の評価の安全裕度を定量的に把握することが可能となった。

表層環境条件に応じた生活圏モデル構築手法の整備

長尾 郁弥; 加藤 智子; 鈴木 祐二*; 板津 透*

JAEA-Research 2016-003, 80 Pages, 2016/05

JAEA-Research-2016-003.pdf:14.15MB

我が国の高レベル放射性廃棄物地層処分における性能評価研究においては、個別の地域特性を考慮できる評価手法の検討を実施しており、生活圏評価においても、我が国の幅広い地質環境を対象とした地層処分研究開発第2次取りまとめの手法を発展させ、特定の地域情報を用いた評価に対応可能な生活圏モデル構築手法を確立させることを目指している。本報告書では、表層環境における物質移行・被ばくプロセスをジェネリックな観点から整理した基本マトリクスを整備し、その組合せで実際の場における定常的な生活圏モデルを構築する手法を示した。また、その手法の適用性を確認するため、仮想的な環境条件を設定したサイトに対する生活圏モデル構築の試行を行った。合わせて今後の検討における課題や着眼点を抽出するため、実際の処分場サイトを対象とした生活圏評価の先行事例を参考に、地表環境の状態と人間の生活様式を記述する上で重要となる項目を整理した。

Mathematical Modeling of Radioactive Contaminants in the Fukushima Environment

北村 哲浩; 操上 広志; 山口 正秋; 小田 好博; 齋藤 龍郎; 加藤 智子; 新里 忠史; 飯島 和毅; 佐藤 治夫; 油井 三和; et al.

Nuclear Science and Engineering, 179(1), p.104 - 118, 2015/01

https://doi.org/10.13182/NSE13-89

福島第一原子力発電所事故に伴い環境に放出されその後地表に降下した放射性物質の分布を予測することは重要で、速やかに進めて行く必要がある。このような予測を行うために、放射性物質として特に放射性セシウムに着目し、現在複数の数理モデルを開発している。具体的には、土壌の表層流出に伴う放射性セシウムの移行については土壌流亡予測式を用いた流出解析、河川における核種移行については河川解析コードTODAM・iRICを用いた移行解析、河口域における土砂堆積については3次元解析コードROMS等を応用した堆積解析を行っている。また、セシウムと土壌の吸着メカニズムについては分子原子レベルの分子挙動計算法を用いた解析を開始しており、最終目標として吸着係数等の把握を目指している。

東海再処理施設周辺の環境放射線モニタリング結果; 2010年度

住谷 秀一; 渡辺 均; 中野 政尚; 竹安 正則; 中田 陽; 藤田 博喜; 磯崎 徳重; 森澤 正人; 水谷 朋子; 國分 祐司; et al.

JAEA-Review 2012-015, 166 Pages, 2012/05

JAEA-Review-2012-015.pdf:3.53MB

核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構東海研究開発センター核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2010年4月から2011年3月までの間に実施した環境モニタリングの結果、及び大気,海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものであり、2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、東電福島第一原発事故)の影響が一部の試料にみられた。なお、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、東電福島第一原発事故の影響による平常の変動幅を外れた値の評価について付録として収録した。

放射性廃棄物の地層処分生物圏評価における利用を目的としたランダムウォーク法による移流分散計算方法の検討

板津 透; 加藤 智子; 前川 恵輔

日本地下水学会2011年春季講演会講演要旨, p.34 - 39, 2011/05

放射性廃棄物の地層処分の安全評価の一部である生物圏評価では、地下から地表付近に至る核種の移行を評価する。そのため、物質の移行距離が長い点、及び地下から最終的に到達することが想定される河川や海底等への物質の流入量を求める必要がある点、それらの計算を不均質場において数値分散をできるだけ低く抑える必要がある点等を考慮した移流分散解析手法が求められる。本研究では、このような生物圏評価に必要な機能を持つ解析手法としてランダムウォーク法を導入し、MODFLOWによる地下水流動解析結果を利用できるプログラムを作成した。そして、その精度を解析解との比較で確認するとともに、生物圏評価に適用するための手法について検討した。

GoldSimを用いたTRU第2次取りまとめ解析モデルの構築

蛯名 貴憲*; 稲垣 学*; 加藤 智子

JAEA-Data/Code 2010-029, 41 Pages, 2011/03

JAEA-Data-Code-2010-029.pdf:5.79MB

TRU廃棄物処分技術検討書-第2次TRU廃棄物処分研究開発取りまとめ-(以下、「TRU第2次取りまとめ」という)で実施された安全評価解析では、核種移行解析コードTIGERを用いて人工バリア及び天然バリアでの核種移行解析について決定論的な解析が実施された。TIGERでの核種移行解析では、人工バリア,母岩及び断層の各移行経路は個別に解析する必要があり、入出力に関する品質管理が課題であった。一方、汎用的シミュレーションソフトウェアGoldSimでは、バリア構成ごとやシナリオごとに特化した解析モデルと、これを用いた評価結果は一元的に管理される。今後、核燃料サイクルの最適化等に伴いTRU廃棄物に関する諸解析の実施が予測されることから、本検討ではGoldSimを用いてTRU第2次取りまとめの解析モデルを構築し、TIGERによる解析結果との比較を行い、本検討で作成された解析モデルの信頼性についての確認を実施した。