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論文

長野県柳沢遺跡における青銅器の埋蔵環境と青銅器由来成分の挙動

三ツ井 誠一郎; 村上 隆*; 上田 典男*; 平林 彰*; 廣田 和穂*

文化財科学, (77), p.1 - 14, 2018/10

長野県中野市の柳沢遺跡から出土した弥生時代の銅鐸及び銅戈の埋蔵環境を調査した結果、赤銅鉱が安定に存在しうる、比較的酸素の影響を受けにくい条件であったことが確認できた。また、土壌中の青銅器由来成分の分布を調査した結果、Cu及びPbは、埋納坑から少なくとも2m程度離れた場所まで移動しているのに対し、Snは青銅器近傍に残存する傾向があることが確認できた。これらの挙動の違いは各元素の溶解度の違いによって説明することができる。また、Snの挙動は青銅器の長期腐食状態に影響している可能性がある。

論文

地層処分研究開発における出土遺物の知見の活用

三ツ井 誠一郎

埋蔵文化財ニュース, (171), p.10 - 17, 2018/03

地層処分研究開発の一環として、地層処分で想定される現象に類似した天然現象(ナチュラルアナログ)を対象とする研究、「ナチュラルアナログ研究」が実施され、予測モデルの概念や評価手法の妥当性の検証に利用されている。原子力機構が実施してきた金属製遺物等を対象とした研究を含め、国内外でのナチュラルアナログ研究の成果を通じ、出土遺物から得られる知見を地層処分研究開発にどのように活用されているかを紹介する。

論文

Volume reduction of cesium contaminated soil by magnetic separation; Pretreatment of organic matters

堀江 裕貴*; 行松 和輝*; 三島 史人*; 秋山 庸子*; 西嶋 茂宏*; 関山 富男*; 三ツ井 誠一郎; 加藤 貢

Journal of Physics; Conference Series, 871, p.012102_1 - 012102_7, 2017/07

 パーセンタイル:100

By the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, a large amount of soil was contaminated by radioactive cesium. We developed a new volume reduction method of contaminated soil combining classification and magnetic separation. In magnetic separation, 2:1 type clay minerals, which adsorb cesium strongly and show paramagnetism, are removed from soil suspension of silt and clay, and then the contaminated soil can be separated into two groups that is high and low dose soil. However, there is an issue that the clay aggregates induced by organic matters prevent 2:1 type clay minerals from selective separation magnetically. The purpose of this study is to disperse aggregates by means of the alkaline K$$_{2}$$CO$$_{3}$$ solution treatment for selective separation of 2:1 type clay minerals. Firstly, particle size distribution was measured and the dispersion by K$$_{2}$$CO$$_{3}$$ treatment was investigated. Moreover, the radioactivity of passed soils after magnetic separation was measured to investigate the effect of dispersion treatment before magnetic separation. The result showed the possibility of more selective separation for 2:1 type clay minerals by treatment of organic matters.

論文

Development of performance assessment models for glass dissolution

後藤 考裕*; 三ツ井 誠一郎; 高瀬 博康*; 黒澤 進*; 稲垣 学*; 柴田 雅博; 石黒 勝彦*

MRS Advances (Internet), 1(63-64), p.4239 - 4245, 2016/00

原子力発電環境整備機構と原子力機構は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマを対象に2011年度から共同研究を進めている。我々は、この共同研究の一環として、鉄オーバーパックの腐食に伴うFeケイ酸塩の生成やオーバーパックの亀裂内の腐食生成物を通じたSiの移行など、様々なプロセスを考慮したガラス溶解モデルを開発している。モデル開発の目的は、ガラス溶解に関連するプロセスの相対的重要度の評価及び説得力のあるセーフティケースの作成に向けた更なる研究開発課題の特定である。感度解析では、1千年から1千万年を超える範囲のガラス固化体寿命が見積もられた。これはFeケイ酸塩の生成やガラス変質層内の物質移行特性など、主要なプロセスに関する現時点での理解に不確かさによるものである。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,3; NUMO-JAEA共同研究報告書(2013年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 吉川 英樹; 小田 治恵; 石寺 孝充; et al.

JAEA-Research 2014-030, 457 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2014-030.pdf:199.23MB

原子力機構(JAEA)がこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、原子力発電環境整備機構(NUMO)が今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定すること等を目的として、2011年度よりJAEAとNUMOは以下の3つのテーマについて共同研究を進めている。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討: 水理地質構造モデル構築手法の事例調査に基づいて、得られた知見を評価ツリーとして整理し、モデルの不確実性やそれらの評価項目への影響等についての検討を行った。(2)シナリオの構築方法に関する検討: 状態設定手順を実務的な観点から、さらに見直すとともに、セメント影響とガラス溶解挙動について、知見の体系的な整理と不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定方法に関する検討: 母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

鳥取市良田中道遺跡出土袋状鉄斧の埋蔵環境と腐食

三ツ井 誠一郎

一般国道9号(鳥取西道路)の改築に伴う埋蔵文化財発掘調査報告書,17; 良田中道遺跡, p.221 - 230, 2015/03

2012年6月に鳥取市良田中道遺跡の古墳時代以降の水田土壌から出土した袋状鉄斧は、原形を留めるなど遺存状態が良好であった。この要因を調べるため、埋蔵環境と腐食状態に関する調査・分析を実施した。埋蔵環境として、湧水水質(酸化還元電位、溶存酸素濃度等)の分析、鉄電極の腐食速度(自然腐食速度)等の測定を現地で実施した。鉄斧の腐食状態については、X線CT装置を用いた腐食層厚の計測、ポータブルX線回折・蛍光X線分析装置を用いた鉄斧表面の腐食生成物等の分析を実施した。その結果、腐食生成物層の厚さはおおむね1mm前後であり鉄斧内部は金属鉄であること、表面に生成した菱鉄鉱(FeCO$$_{3}$$)が腐食反応を抑制していた可能性があることなどを確認した。

論文

妻木晩田遺跡出土鉄器の埋蔵環境と腐食

三ツ井 誠一郎

妻木晩田遺跡発掘調査研究年報2014, p.27 - 44, 2015/03

AA2014-0727.pdf:4.39MB

鳥取県西伯郡大山町富岡・妻木・長田から米子市淀江町福岡に所在する国内最大級の弥生集落遺跡である妻木晩田遺跡からは鉄製品が多数出土している。これら出土した鉄製品の腐食状態を把握するため、蛍光エックス線(XRF)及びエックス線回折(XRD)、エックス線コンピュータトモグラフィ(X線CT)を用いた非破壊分析を行った。また、腐食と埋蔵環境の関係の参考情報とするため、発掘調査が実施されていた箇所において埋蔵環境調査を行った。その結果、X線CT分析により測定した腐食層厚は遺跡にて測定したプローブ腐食速度から推定される腐食量と較べて1$$sim$$2桁程度小さく、鉄遺物表面に検出された腐食生成物が腐食反応を抑制していたことが示唆された。

論文

境矢石遺跡出土鉄器の非破壊分析

三ツ井 誠一郎

一般財団法人米子市文化財団埋蔵文化財発掘調査報告書,6; 一般国道180号(南部バイパス)道路改良工事に伴う埋蔵文化財発掘調査報告書V; 鳥取県西伯郡南部町; 境矢石遺跡,2, p.35 - 48, 2015/00

鳥取県南部町境矢石遺跡からは見掛け上保存状態の良い考古学的鉄製品が多数出土している。これら出土した鉄製品の腐食状態を把握するため、蛍光エックス線(XRF)及びエックス線回折(XRD)、エックス線コンピュータトモグラフィ(X線CT)を用いた非破壊分析を行った。また比較のため、保存状態の悪い博労町遺跡から出土した鉄製品についてもあわせて分析を行った。その結果、境矢石遺跡と博労町遺跡の鉄製遺物の腐食状態の違いは両遺跡の立地場所の違い、すなわち丘陵部と海浜部における埋蔵環境条件の違い、を反映していることが示唆された。

報告書

平成23年度福島第一原子力発電所事故に係る福島県除染ガイドライン作成調査業務報告書

木原 伸二; 天澤 弘也; 坂井 章浩; 仲田 久和; 久語 輝彦; 松田 規宏; 大泉 昭人; 笹本 広; 三ツ井 誠一郎; 宮原 要

JAEA-Research 2013-033, 320 Pages, 2014/07

JAEA-Research-2013-033.pdf:119.17MB

自治体等による除染計画の策定及び除染活動の実施の際に必要となる知見・データの蓄積をすることを目的に、森林に隣接した家屋、傾斜地等を含む南相馬市ハートランドはらまち、並びに家屋,畑,牧草地,果樹園等を含む伊達市下小国地区を対象として面的除染を実施した。除染エリアの地形、土地の利用状況等に応じて容易に実施可能な除染方法を用いた結果、除染後の空間線量率の平均値はおおむね除染前の1/2まで低減した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化,2; NUMO-JAEA共同研究報告書(2012年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 早野 明; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 三ツ井 誠一郎; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2013-037, 455 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-037.pdf:42.0MB

原子力機構(JAEA)及び原子力発電環境整備機構(NUMO)は、平成24年度に引き続き、JAEAがこれまで蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後行う精密調査地区の選定等の処分事業に直接適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくことを目的として、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて検討した。(1)水理の観点からみた母岩の適性を評価する方法に関する検討については、平成24年度に引き続き、結晶質岩を対象とした地下水移行時間の評価ツリーを拡充するとともに、新たに堆積岩を対象とした評価ツリーを作成した。(2)シナリオの構築に関する検討については、平成24年度の状態設定手順を実務的な観点から見直し、緩衝材を対象として試行した。また、安全機能への不確実性の影響について解析的検討を行った。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討については、母岩の分配係数を対象に、国内外の事例調査をもとに複数の条件変換手法を含む設定手法を整理し、堆積岩及び花崗岩への適用を通じ妥当性や課題を確認した。さらに、溶解度について、溶解度制限固相の決定を含む設定手法を検討し、主要核種への適用を通じ妥当性や課題を確認した。

論文

本高弓ノ木遺跡5区出土鉄器の非破壊分析

三ツ井 誠一郎

一般国道9号(鳥取西道路)の改築に伴う埋蔵文化財発掘調査報告書,8; 本高弓ノ木遺跡(5区)I,3, p.241 - 258, 2013/10

鳥取県鳥取市本高弓ノ木遺跡の古墳時代前期(4世紀)の水路遺構から出土した鉄製鋤先の腐食状況について、X線CT装置を用いた腐食状態の観察、ポータブルX線回折・蛍光X線分析装置を用いた表面の腐食生成物等の分析を実施した。また比較のため、同時代の宮谷26号墳より出土した刀子並びに良田中道遺跡より出土した鉄斧についても同様な分析を実施した。その結果、鋤先と鉄斧については腐食生成物として菱鉄鉱を検出するとともに、遺物の内部に金属鉄が残存することを確認した。菱鉄鉱による腐食反応の抑制が既往の実験的研究で確認されており、鋤先と鉄斧の腐食状態についても菱鉄鉱の形成が関係している可能性がある。

論文

Decontamination of school facilities in Fukushima-city

吉川 英樹; 飯島 和毅; 笹本 広; 藤原 健壮; 三ツ井 誠一郎; 北村 暁; 操上 広志; 時澤 孝之; 油井 三和; 中山 真一

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1518, p.269 - 275, 2013/10

福島県東京電力福島第一原子力発電所で発生した事故に起因する児童生徒等への放射能・放射線の影響をできるだけ低減させるため、直ちに講ずることが可能な対策を検討することを目的として、日本原子力研究開発機構は、福島市内に位置する中学校及び幼稚園を対象に調査を行った。今回の事故に伴い放出され、土壌中に残留している主な放射性元素は分析の結果、$$^{134}$$Csと$$^{137}$$Csであった。放射性物質の大部分が存在すると考えられる表層付近の土を剥離し、それを敷地内の別の場所に掘削した穴に入れた後、遮蔽のため別の穴から採取した放射性物質を含まない深部の土で覆った方法を試験的に実施した。1mでの高さによる線量が2.5$$mu$$Sv/hから0.15$$mu$$SV/hに低減することができた。

論文

An International initiative on long-term behavior of high-level nuclear waste glass

Gin, S.*; Abdelouas, A.*; Criscenti, L.*; Ebert, W.*; Ferrand, K.*; Geisler, T.*; Harrison, M.*; 稲垣 八穂広*; 三ツ井 誠一郎; Mueller, K. T.*; et al.

Materials Today, 16(6), p.243 - 248, 2013/06

 被引用回数:141 パーセンタイル:1.71(Materials Science, Multidisciplinary)

ガラスの長期溶解速度の支配機構に関する共通認識を得るため、使用済燃料の再処理に伴い発生する高レベル廃棄物の閉じ込め材料としてホウケイ酸ガラスを採用している国々が科学的協力を強化することとなった。共通認識の獲得は、性能評価及び地層処分の安全性実証に利用される信頼性の高い予測モデルの開発に向けて最も重要な課題である。この協力構想には、材料科学分野の最新ツールを利用して基礎又は応用研究を行っている多数の研究機関が参加している。本論文では、この協力構想に参画している6か国におけるガラス固化に関する経緯、現在の政策、地層処分計画を紹介し、ガラスの長期挙動に関する共通及び各国のニーズを示す。また、この協力構想の提案及びこれまでに得られた成果を概括する。

論文

大阪府八尾市大竹西遺跡出土鉄剣の非破壊分析

三ツ井 誠一郎

八尾市立歴史民俗資料館研究紀要, (24), p.73 - 80, 2013/03

AA2013-0015.pdf:2.54MB

大阪府八尾市大竹西遺跡より出土した弥生時代の鉄剣の腐食状態を把握するため、X線CT分析による腐食層の厚さの測定、及びX線回折・蛍光X線(XRDF)分析による腐食生成物の同定と腐食層の組成分析を実施した。その結果、腐食層の平均的な厚さはほぼ全体に均一であった。また腐食生成物として菱鉄鉱(FeCO$$_{3}$$)及び針鉄鉱($$alpha$$-FeOOH)を確認した。

報告書

概要調査段階における設計・性能評価手法の高度化; NUMO-JAEA共同研究報告書(2011年度)(共同研究)

柴田 雅博; 澤田 淳; 舘 幸男; 牧野 仁史; 早野 明; 三ツ井 誠一郎; 谷口 直樹; 小田 治恵; 北村 暁; 大澤 英昭; et al.

JAEA-Research 2012-032, 298 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-032.pdf:33.68MB

原子力機構(JAEA)と原子力発電環境整備機構(NUMO)は、概要調査段階における処分場の設計・性能評価に関連する主要な技術テーマについて、原子力機構が蓄積してきた技術やノウハウを、NUMOが今後の処分事業に適用できるよう、実施主体の視点に沿って実用化を図っていくための具体的な考え方と進め方を策定するとともに、必要な開発課題と今後の計画を明らかにすることを目的として、2011年度に共同研究を実施した。実施テーマと概要は以下の通り。(1)対象母岩の選定に関する検討:母岩特性のうち水理に着目し、母岩特性を評価するための項目、及び地下水移行時間の評価手法について、地質環境の調査・評価と関連付けたうえで整理した。(2)シナリオの構築に関する検討:シナリオ構築手順を具体化するとともに、ガラス固化体の溶解と核種の浸出、オーバーパックの腐食、緩衝材の長期変遷について、現象理解に関する最新の知見を構造的に整理した。(3)核種移行パラメータの設定に関する検討:緩衝材の分配係数と拡散係数、母岩の分配係数を対象として、パラメータ設定の方法論を検討し、その方法論に従った試行を行った。(4)知識情報の品質確保に関する検討:知識情報の品質を確保するための考え方や手法を、(2)シナリオの構築で検討した状態設定に対する論拠に関する情報を例として検討した。

論文

Long-term corrosion of 2,000-year-old ancient iron sword

三ツ井 誠一郎; 藤井 淳弘*; 樋口 めぐみ*; 西村 公助*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1475, p.545 - 550, 2012/06

1997年1月に大阪府八尾市大竹西遺跡の弥生時代後期初頭(1世紀前半)の遺構面から出土した鉄剣は、鋳造鉄剣としては畿内最古級である。直線的な鎬の形状が明瞭に残存するなど、本鉄剣の遺存状態が極めて良好であったことから、その埋蔵環境と腐食状況に関する調査・分析を実施した。埋蔵環境として、湧水水質,酸化還元電位、溶存酸素濃度等の分析,鉄電極の腐食速度(プローブ腐食速度)等の測定を1997年2月に現地で実施した。鉄剣の腐食状況については、X線CT装置を用いた腐食層厚の計測、ポータブルX線回折・蛍光X線分析装置を用いた鉄剣表面の腐食生成物等の分析を実施した。その結果、鉄剣が酸化還元電位や溶存酸素濃度が低い環境に埋蔵されていたこと、最大腐食速度はプローブ腐食速度に比べ2桁程度小さいこと、腐食生成物として検出した菱鉄鉱が腐食反応を抑制していた可能性があることを確認した。

論文

Initial dissolution rate of a Japanese simulated high-level waste glass P0798 as a function of pH and temperature measured by using micro-channel flow-through test method

稲垣 八穂広*; 牧垣 光; 出光 一哉*; 有馬 立身*; 三ツ井 誠一郎; 野下 健司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(4), p.438 - 449, 2012/04

 被引用回数:13 パーセンタイル:18.43(Nuclear Science & Technology)

マイクロチャンネル流水溶解試験法(MCFT法)を用いて、模擬ガラス固化体の初期溶解速度($$r$$$$_{0}$$)のpH依存性,温度依存性を評価した。その結果、25$$^{circ}$$Cにおいてはシングルパスフロースルー法(SPFT法)などによる既往の結果と同様にV字型のpH依存性を示すことがわかった。しかしながら、70, 90$$^{circ}$$CにおいてはpHが中性の条件で$$r$$$$_{0}$$が一定となるU字型のpH依存性を示し、SPFT法等と異なる結果となった。また、90$$^{circ}$$Cにおいては、pHが8から11の範囲でSPFT法と較べて$$r$$$$_{0}$$が大きく、pH依存性の傾きも大きいことがわかった。温度依存性についてはどのpHにおいてもアレニウス則に従うが、pHの増加に伴ってみかけの活性化エネルギーが増加するという結果となり、溶解メカニズムがpHによって変化することが示唆された。

論文

青銅器の埋蔵環境について

三ツ井 誠一郎

長野県埋蔵文化財センター発掘調査報告書,100; 中野市柳沢遺跡, p.139 - 146, 2012/03

長野県中野市の柳沢遺跡から出土した弥生時代の銅戈及び銅鐸の埋蔵環境を調査した結果、赤銅鉱が安定に存在しうる、比較的大気の影響を受けにくい条件であったことが確認できた。また、土壌中の青銅器由来成分の分布を調査した結果、銅及び鉛は、埋納坑から少なくとも2m程度離れた場所まで移動しているのに対し、錫は青銅器近傍に残存する傾向があることが確認できた。錫の挙動は青銅器の長期腐食状態に影響している可能性がある。

論文

福井県若狭町西塚古墳出土鉄製品及び青銅製品の腐食状態

三ツ井 誠一郎; 吉川 英樹; 徳田 誠志*; 清喜 裕二*

日本文化財科学会第28回大会研究発表要旨集, p.54 - 55, 2011/06

遺跡から出土する鉄製遺物は表面が厚い腐食生成物に被覆され原形を留めていないことが多いが、青銅製遺物は一部腐食生成物に被覆されるものの原形のまま出土する傾向がある。このような遺存状態の違いの要因としては、それぞれが埋蔵されていた環境の条件のほか、遺物そのものの材料の特性が関係しているものと考えられる。本研究では、福井県若狭町の西塚古墳より出土した鉄製及び青銅製遺物を対象に、X線CT装置を用いた腐食量(体積)の計測、ポータブルX線回折・蛍光X線分析装置を用いた遺物表面の腐食生成物の同定等を行い、同一の環境条件における材質による腐食状態の違いについて検討を行った。その結果、鉄製遺物に較べて青銅製遺物の腐食量が小さい傾向があること、酸化的な環境で形成される腐食生成物が遺物表面に存在することがわかった。青銅製遺物表面に錫石(酸化錫鉱物)が検出されたことから、青銅製遺物の腐食が錫石によって抑制された可能性が考えられる。

論文

Roles of conceptual model development for realistically quantifying radionuclide migration

宮原 要; 舘 幸男; 北村 暁; 三ツ井 誠一郎; 澤田 淳; 柴田 雅博; Neall, F.*; McKinley, I. G.*

Proceedings of 2011 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWMC 2011) (CD-ROM), p.292 - 298, 2011/04

日本の地層処分計画における公募方式による複数の処分候補地を比較評価するため、処分場閉鎖後の安全評価ではできるだけ現実的に核種移行現象を取り扱うことが求められる。現実的なモデルやパラメータ設定のためには、理論の裏付け,室内,野外試験,ナチュラルアナログによる知見や情報を総合した現象理解を踏まえる必要があり、データ取得手法の信頼性をチェックする等のこれまでの紋切り型の品質保証手続きは役に立たない。本研究では、この問題を掘り下げたうえで、知識工学手法を適用した解決策を提案する。

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