Iron-induced association between selenium and humic substances in groundwater from deep sedimentary formations

寺島 元基; 遠藤 貴志*; 紀室 辰伍; 別部 光里*; 根本 一昭*; 天野 由記

Journal of Nuclear Science and Technology, 60(4), p.374 - 384, 2023/04

https://doi.org/10.1080/00223131.2022.2111376

For better understanding of impact of natural organic matters (NOM) on facilitating migration of Se in underground environments, association mechanism between Se and humic substance (HS) in groundwater was investigated by incubation experiments using groundwater sample under abiotic and biotic conditions and speciation analyses by an isolation technique with DAX-8 resin and a size exclusion chromatography coupled on-line to UV-Vis and ICP-MS detection (SEC-UV-ICP-MS). Selenite added into the groundwater was reduced to elemental Se only when microbial activity was stimulated by a nutrient. The speciation analysis by the isolation technique showed the presence of Se associated with HS and that proportion of the associate to total dissolved Se is highest in the reducing condition. The SEC-UV-ICP-MS analyses of alkaline extracts from the DAX-8 resin showed that Se was coeluted with Fe as well as HS, regardless of microbial activity and redox conditions. Logarithmic peak areas of Se and Fe coeluted with HS in the SEC chromatograms was linearly correlated in the moderately oxidizing condition (r = 0.947, p 0.01 with addition of Se; r = 0.995, p 0.01 without the addition of Se). The SEC chromatogram of Se coeluted with HS in the reducing condition was well matched with those of Se-Fe-HS ternary complex in the moderately oxidizing condition. Therefore, these suggest that the association between Se and HS in groundwaters can be dominated by a formation of Se-Fe-HS ternary complex.

Hydrochemical disturbances measured in groundwater during the construction and operation of a large-scale underground facility in deep crystalline rock in Japan

岩月 輝希; 萩原 大樹; 大森 一秋; 宗本 隆志; 尾上 博則

Environmental Earth Sciences, 74(4), p.3041 - 3057, 2015/08

https://doi.org/10.1007/s12665-015-4337-3

岐阜県瑞浪市の超深地層研究所において、深度500mまでの坑道掘削及び維持管理時の地下水の水理・化学変化の観測を行った。その結果、水位低下や深部地下水の湧昇に伴う地下水の水質変化とそのプロセスを把握することができた。また、観測結果から大規模地下施設を結晶質岩に建設する時の留意点を整理することができた。

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2013年度)

大森 一秋; 長谷川 隆; 宗本 隆志; 増田 薫*; 青才 大介*; 乾 道春*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2014-019, 121 Pages, 2014/12

JAEA-Data-Code-2014-019.pdf:56.12MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響を把握することを目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において2013年度に実施した地下水を対象とした地球化学調査によって得られたデータを取りまとめたものである。

瑞浪超深地層研究所における深度500mまでの地球化学調査および調査技術開発

岩月 輝希; 湯口 貴史; 大森 一秋; 長谷川 隆; 宗本 隆志

JAEA-Research 2013-021, 63 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-021.pdf:13.42MB

瑞浪超深地層研究所計画第2段階の調査研究では、「地表からの調査予測研究段階(第1段階)」において構築された地球化学モデルの妥当性を確認するとともに、施設建設が周辺の地球化学特性に与える影響の観測とそれに基づく将来予測を行った。第3段階の調査研究では、坑道で利用する調査技術として地下水の酸化還元電位の観測技術、コロイド/有機物の調査技術の開発を行った。深度500mまでの調査研究の結果、堆積岩及び花崗岩における施設操業、維持管理時の水質変化が、塩分濃度の異なる地下水の混合状態の変化に起因することが明らかになった。また、坑道周辺の地下水の水質が将来的に花崗岩浅部の地下水の組成に変化していくことが明らかになった。これらの結果に基づき、第1段階及び第2段階の調査にかかわる留意点として、地球化学特性の擾乱にかかわる高透水性の地質構造に焦点を当てたモニタリングの考え方や多変量解析の有効性を提示することができた。

再処理特別研究棟廃液貯槽LV-2の一括撤去作業,2; 撤去作業

金山 文彦; 萩谷 和明; 砂押 瑞穂; 村口 佳典; 里見 慎一; 根本 浩一; 照沼 章弘; 白石 邦生; 伊東 慎一

JAEA-Technology 2011-011, 36 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-011.pdf:2.53MB

再処理特別研究棟(JRTF)では、廃止措置の一環として、平成8年度より設備・機器等の解体を実施している。平成18年度から、湿式再処理試験で発生した廃液を貯蔵していた廃液長期貯蔵施設において、地下1階LV-2室に設置された廃液貯槽LV-2を、コンクリートセル内で解体するのではなく、他の施設に一括で搬出し解体する一括撤去工法に関する安全性の確認試験を進めている。その一連の作業として、LV-2室天井開口,廃液貯槽LV-2を建家外へ搬出、LV-2室天井の閉止等の撤去作業を行った。これらの作業を通して、作業手順を確認するとともに、作業工数,放射線管理,廃棄物に関するデータを収集した。また、得られたデータを用いて、作業効率等の分析を行った。

地球化学データベースの開発研究

片岡 伸一*; 北尾 秀夫*; 立川 博一*; 島田 隆*; 前田 一人*; 根本 和明*; 柳沢 一郎*

PNC TJ1216 98-002, 676 Pages, 1998/02

PNC-TJ1216-98-002.pdf:17.64MB

本研究では、性能評価上重要となる、我が国の地下水水質を設定する上で必要な鉱物等の信頼性の高い熱力学データを整備するとともに、地下水水質のモデリングで必要となる情報の整理、モデリングのレビューなどを行った。また、地層処分システムの性能評価において重要なSe鉱物に関して、地下水環境下での信頼性の高い熱力学データを取得した。(1)鉱物等の熱力学データベースの開発研究・信頼性の高い熱力学データベースを開発するとともに、これらのデータを地球化学コードPHREEQE用のフォーマットに変換した。・最新の反応速度定数を収集し本データを用いて平衡モデルの適用性について検討した。(2)地下水水質モデリングに関する研究・最新の地球化学コードならびに前後処理ソフトウェアを導入した。・地球化学コードPHREEQEのベンチマーク解析(PHREEQC,EQ3/6)を実施した。・熱力学データベースの変換に伴う作業に対して品質保証活動を実施した。(3)Fe-Se鉱物の熱力学に関する実験的研究・ベントナイト共存下でのSe系およびFe-Se系についてのSeの溶解度測定を実施した。Seの固相は、確認できなかったが、液相Se濃度は、試験開始1ケ月でほぼ平衡に達した。液相Se濃度は,pH7で約110mol/lになり、pH9で約110mol/lとなった。・Fe-Se熱力学試験としてFe(S,Se)固溶体生成を確認する試験を実施した。Se固相としては、一部の試料からSe固相(六方晶)を同定した、またFeSe2と見られる固相データも得られた。固溶体の生成については、分析中である。・これら2試験の結果から、液相Se濃度は、Se単体(六方晶)に制限されていると考えられる。・Fe-Se鉱物の熱力学に関するモデル化のための調査とFe-Se系の解析を実施した。

機械潤滑油の高圧相転移挙動の把握,1; ジシクロヘキシルの相転移特性

根元 和明*; 平山 朋子*; 松岡 敬*; 服部 高典

no journal, , 

車の動力伝達に使用されるCVT(トラクションドライブ式)変速機において、高温高圧高シア下におかれている機械潤滑油の微視的状態を調べることは、より効率のよい潤滑油を開発するうえで必要不可欠である。しかしながら、そのような条件下での、油の微視的構造(固体か、非晶質なのかさえ)はほとんどわかっていない。本研究では、その手始めとして比較的簡単な分子構造を持つ2種類の油(n-hexane, Dicyclohexyl)に対して、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた高圧下光学顕微鏡観察及び、マルチアンビルプレス(MAP)高圧発生装置を用いた放射光X線回折を行い、高圧下における油の相転移挙動を調べた。DACを用いた光学顕微鏡観察では、これまで報告されていた固化圧(数万気圧)よりもずいぶん低い圧力(数千気圧以下)で固化が始まることがわかった。また、MAPを用いた放射光X線回折から、固化した物質は、これまで信じられてきた非晶質状態でなく、結晶状態であることがわかった。これらのことは、これまでマクロな挙動から推測されてきた油の高圧状態を覆すものであり、微視的な視点に立った研究が油の機械特性を理解するうえで重要かつ有力であることを示すものである。

グリムゼル試験場で採取した結晶質岩の微細間隙構造と放射性核種の拡散に関する研究

高橋 宏明; 舘 幸男; 根本 一昭

no journal, , 

グリムゼル試験場で採取した結晶質岩マトリクスの微細間隙に、Csイオン及びX線造影剤を遠心力により通水することで調製した試料の間隙構造をマイクロX線CT及びEPMA等により測定した。放射性核種の拡散機構を理解するために、拡散実験により得られた放射性核種の拡散係数と微細間隙構造との関係を検討した。

圧縮ベントナイト中の収着拡散データ取得評価手法の開発,2; Amの収着拡散の間隙水の炭酸と塩濃度依存性評価

石井 康雄; 戸村 努; 根本 一昭; 岡崎 充宏; 舘 幸男

no journal, , 

高収着性核種であるAmの圧縮ベントナイト中の核種の収着・拡散現象を評価するため開発した薄層削り出し法により、圧縮系収着・拡散データの信頼性の高い取得し、炭酸濃度依存性,塩濃度依存性について評価した。

地下水中のコロイド粒子と調査手法について

宗本 隆志; 大森 一秋; 岩月 輝希

no journal, , 

地下水中のコロイド粒子は地球表層環境に普遍的に存在し、水中での沈降速度が遅く、元素の吸着能が高いため、水溶液中における元素の移動性に影響を及ぼす可能性がある。ボーリング孔からの地下水およびコロイドの採取方法は、地下水の被圧・嫌気状態を保持したまま採取できる一方で、孔内に人為的に生成したコロイド粒子が地下水の採取時に混入することで地下水中の元素の濃度に影響を及ぼすことが明らかとなっている。本研究では、瑞浪超深地層研究所における研究坑道から掘削したボーリング孔で採取した地下水を対象として、コロイド粒子の影響の少ない品質の高い地下水の採取方法およびコロイド粒子が元素の移動性に及ぼす影響についての評価・検討を行った。地下水およびコロイドの採取方法について、ボーリング孔内の地下水を排出し、入れ替えることによって、人為的なコロイドの影響の少ない採取方法を確立した。コロイドによる元素の移動性について、FeやAlを含むコロイドによって、Uの移動性が変化する可能性が示唆された。一方で、核種のアナログ元素(REEs)については、地下水の入れ替わりによる影響が少ないことが明らかとなった。