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宮川 和也; 奥村 文章*
no journal, ,
深部地下環境の調査の一環である地下水中に溶存している炭化水素ガスの調査手法の一つとして、ボーリング調査で得られた岩石片の吸着ガスを、IsoJarTMなどのプラスチック容器を用いたヘッドスペースガス法により評価する手法がしばしば用いられる。しかしながら、この方法により得られた結果は、しばしば大きなばらつきを示す。本研究では、上述の手法により得られた結果を、幌延深地層研究センターの地下施設を利用して、真空バイアル法により得られた結果と比較した。その結果、ばらつきの原因が微生物活動によるメタン酸化反応によるものであることが明らかになり、これが試料の採取・保管方法に起因することを明らかにした。以上のことから、微生物活動を抑制する添加剤の使用法と合わせて、正しい値を得るための要点を整理した。
望月 陽人; 宮川 和也; 石井 英一; 笹本 広; 佐藤 稔紀
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設・操業時には、坑道内の大気が掘削損傷領域(EDZ)内の割れ目を通じて岩盤中に拡散し、坑道周辺の岩盤や地下水が酸化状態に変化することが想定される。このため、地下研究施設を利用し、坑道掘削が岩盤や地下水の酸化還元状態に与える影響を評価する手法を検討することが必要である。本研究では、幌延深地層研究センターのEDZより採取したコア試料の酸化還元状態を調査し、掘削後の経過年数や壁面からの距離との関係について考察した。色調分析の結果、坑道掘削後の経過年数や壁面からの距離に応じた明瞭な値の変化は認められなかった。XRDおよびSEM-EDXより、還元環境で安定である黄鉄鉱がいずれの割れ目表面においても存在することが示された。以上の結果より、今回調査を行った幌延の調査坑道のEDZでは、岩盤の酸化がほとんど進んでいないことが示唆された。
宮川 和也; 石井 英一
no journal, ,
炭酸塩はその形成時に、地下水水質の変遷履歴などの古水理地質情報を記録している可能性があり、地下に形成された炭酸塩脈は、過去の環境の変遷を知る手掛かりになる。本研究では、北海道北部の新第三系海成堆積岩である声問層と稚内層中に見られる炭酸塩の産状に見られるコントラストについて、CO
の供給の観点からその成因を検討した。その結果に基づき、炭酸塩脈の形成プロセスを次のように整理した。声問層のような比較的浅部にあり、有機物の続成作用であるダイアジェネシス期を経る過程においては、地下水中のCOは、有機物の微生物分解や低温熱分解により供給されると共に、微生物活動によりCH
へと還元される。一方で、稚内層のような比較的深部にあり、ダイアジェネシス期を経てカタジェネシス期を経験した後に隆起した地層では、有機物の低温熱分解あるいは微生物分解は十分に進んでおり、有機物は分解しにくい状態にあると考えられる。このため、このような地層中では、微生物によるCO還元反応によりCOが消費される結果、平衡反応の移動により炭酸塩が沈殿しやすいことが考えられる。声問層のような環境では、COの消費とともに、有機物分解によりCOが供給されるため、炭酸塩は沈殿しにくいことが考えられる。このように、炭酸塩脈のコントラストの成因が説明される。ここで得られた知見は、本地域のみでなく他の地域における炭酸塩の成因を考察する上で有益な示唆を与えることができる。
渡辺 勇輔; 林田 一貴; 村上 裕晃; 岩月 輝希
no journal, ,
放射性廃棄物の地層処分事業では深度300m以深の地質環境に大規模な坑道群が掘削される。本研究ではこのような坑道群の掘削-閉鎖時の人的擾乱による地質環境の変化とその形成メカニズムを観察することを目的として、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所の深度500mの花崗岩において坑道の一部を閉鎖する試験(再冠水試験)を実施した。
横山 立憲; 國分 陽子; 三ツ口 丈裕; 村上 裕晃; 平田 岳史*; 坂田 周平*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 丸山 誠史*; Chang, Q.*; et al.
no journal, ,
炭酸塩鉱物は岩盤中に普遍的に産出し、その年代学的情報は地質環境変遷を解読する上で有用な制約因子となる。このような鉱物試料の局所分析手法として、LA-ICP質量分析がある。この手法においては、質量分析装置の経時的なドリフトや、試料のマトリクスの違いに起因する元素分別効果を補正する必要があり、一般的には未知試料と標準試料を交互に測定する。一方、炭酸塩鉱物のLA-ICP質量分析で用いる標準試料の選定・開発は十分に進んでおらず、この手法を用いた年代測定において大きな障害となっている。本研究では、LA-ICP質量分析法による炭酸塩鉱物の局所領域年代測定に有用な標準試料を探求した。Becker et al. (2002)において、湿式法によりU-Pb年代測定が実施された蒸発岩Castile Formation中の方解石(CFC試料)について、LA-ICP質量分析法によるU-Pb同位体分析を実施した結果、CFC試料はU-Pb年代測定を行う上で適度なU及びPb濃度を有しており、さらにU/Pb比の均一性が比較的高いことが判明した。また、Pb同位体比の測定については、標準ガラスを標準試料として用いた場合でも、安定した測定ができることがわかった。CFC試料の評価と並行して、U及びPbの濃度・同位体組成が均質な炭酸塩標準試料の人工作製を試みた。UとPbを含む標準溶液を添加した水溶液から人工的に方解石粉末を沈殿させる作製法では、U/Pb比の異なる3種の試料を作製することに成功した。
奥村 雅彦
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故によって環境中に放出された放射性セシウムは、土壌中の雲母粘土鉱物に強く吸着されていることが知られており、原子レベルの構造が吸着メカニズムに強く関係していると考えられているが、その詳細は今もわかっていない。そこで、我々は、雲母粘土鉱物に存在すると考えられている、平面サイト, エッジサイト, ほつれたエッジサイト, 層間サイトの4つの吸着サイトについて原子レベルのモデルを構築し、密度汎関数法と分子動力学法を用いて解析を行い、特異な吸着特性のメカニズムを明らかにした。
小暮 敏博*; 下山 巖; 本田 充紀; 馬場 祐治; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一
no journal, ,
福島県を中心に発生した放射性汚染土壌の安全かつ有効な除染法の開発が急務となっている。1994年にSpaldingは石灰石とNaClを添加して1000
C以上に加熱することで99%以上のCsを気化できることを報告した。国内でも複数企業により同様の手法の開発が進められているが、我々はさらにエネルギーコスト等の低い加熱処理による除染プロセスの開発を目指して、風化黒雲母や実汚染土壌からの放射性Csの脱離メカニズムを明らかにし、プロセスの最適化を進めている。まずは風化黒雲母や実汚染土壌にNaCl, KCl CaClなどの塩を加えて加熱することでどのような化学反応が起こり、どの程度吸着させたCsが取り除かれることを調べている。特にCaClを添加し、低圧雰囲気下のもと700Cで加熱することで、風化黒雲母に吸着させたCsをほぼ100%脱離することができた。このとき風化黒雲母はaugiteやwadaliteという塩素を含むざくろ石構造の珪酸塩鉱物に分解し、これにより固定されていたCsが放出されることが明らかになった。またこの手法を実汚染土壌に適用しても、99%に近い放射能を取り除くことに成功した。