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論文

Trend of $$^{137}$$Cs concentration in river water in the medium term and future following the Fukushima Nuclear accident

中西 貴宏; 佐久間 一幸

Chemosphere, 215, p.272 - 279, 2019/01

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故の影響を強く受けた2河川において、河川水中の$$^{137}$$Cs濃度を2015年4月から2018年3月までの3年間調査した。その結果、事故後中期における、河川水中の溶存態および粒子態$$^{137}$$Cs濃度の減少傾向が明らかになった。両河川の溶存態および粒子態$$^{137}$$Cs濃度は同様の経時変化を示し、溶存$$^{137}$$Cs濃度は水温に関連した季節変動が観測されたが、時間とともに減少傾向を示した。溶存態$$^{137}$$Cs濃度の環境半減期は事故後初期の報告値よりも長く、溶存態$$^{137}$$Cs濃度の減少速度が時間とともに徐々に遅くなっていることを示唆した。溶存態$$^{137}$$Cs濃度の温度依存性は年々弱くなり、数十年にわたって同じ濃度レベルに留まる可能性が示された。

論文

Distribution and fate of $$^{129}$$I in the seabed sediment off Fukushima

乙坂 重嘉; 佐藤 雄飛*; 鈴木 崇史; 桑原 潤; 中西 貴宏

Journal of Environmental Radioactivity, 192, p.208 - 218, 2018/12

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

2011年8月から2013年10月にかけて、福島第一原子力発電所から160km圏内の26観測点において、海底堆積物および沈降粒子中の$$^{129}$$I濃度を観測した。2011年における海底堆積物中の$$^{129}$$I濃度は0.02$$sim$$0.45mBq/kgであった。同海域の海底への主な$$^{129}$$Iの沈着は事故後の半年以内に起こったと推測され、その初期沈着量は約0.36$$pm$$0.13GBqと見積もられた。ヨウ素は生物による利用性の高い元素であるが、事故由来の放射性ヨウ素を海産生物を介して摂取することによる被ばく量は、極めて低いと推定された。福島周辺の陸棚縁辺域(海底水深200$$sim$$400m)では、2013年10月にかけて表層堆積物中の$$^{129}$$I濃度がわずかに増加した。この$$^{129}$$I濃度の増加をもたらす主要因として、福島第一原子力発電所近傍の海底から脱離した$$^{129}$$Iの陸棚縁辺域への再堆積と、河川を通じた陸上からの$$^{129}$$Iの供給の2つのプロセスが支配的であると考えられた。

論文

Evaluation of sediment and $$^{137}$$Cs redistribution in the Oginosawa River catchment near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant using integrated watershed modeling

佐久間 一幸; Malins, A.; 舟木 泰智; 操上 広志; 新里 忠史; 中西 貴宏; 森 康二*; 多田 和広*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 182, p.44 - 51, 2018/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:38.23(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所の南西15kmに位置する荻ノ沢川を対象に、水循環流域シミュレーターGETFLOWSを用いて、流域内の土砂と$$^{137}$$Csの再分布を評価した。河道への$$^{137}$$Csの供給は主に河川近傍と森林のガリで発生し、河川から離れた森林域における寄与は小さいことが示唆された。森林内の表層土壌中の$$^{137}$$Csは、主に物理減衰と下方浸透、系外にわずかに流出することで減少していた。将来的に河川近傍から河川への$$^{137}$$Csの供給量が小さくなることが示唆された。

論文

福島県浜通り地方における河川敷の空間線量率分布

中西 貴宏; 大山 卓也; 萩原 大樹

KEK Proceedings 2017-6, p.107 - 111, 2017/11

福島県浜通り地方を流れる6河川(小高川,請戸川,高瀬川,熊川,富岡川,木戸川)の下流河川敷において、横断面における空間線量率分布とその経時変化を観測した。出水時に冠水した高水敷では、周辺と異なる空間線量率を示した。小高川・高瀬川・熊川は、流域と周辺の空間線量率の差分を反映し、小高川・高瀬川の高水敷では周辺よりも高い空間線量率、熊川では低い空間線量率を示した。一方、上流にダムが存在する請戸川・富岡川・木戸川では、ダムより下流の流域の影響を強く受けていると考えられた。

報告書

福島における放射性セシウムの環境動態研究の現状; 根拠となる科学的知見の明示をより意識した情報発信の一環として

鶴田 忠彦; 新里 忠史; 中西 貴宏; 土肥 輝美; 中間 茂雄; 舟木 泰智; 御園生 敏治; 大山 卓也; 操上 広志; 林 誠二*; et al.

JAEA-Review 2017-018, 86 Pages, 2017/10

JAEA-Review-2017-018.pdf:17.58MB

2011年3月11日の東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故以降、福島環境安全センターでは、福島の環境回復に向けた取組みとして、事故により環境中に放出された放射性物質のうち特に放射性セシウムの分布状況を評価し将来予測を行うとともに、森林から河川水系を経て海洋に至る環境や我々の生活圏での放射性セシウムの移動状況に係る調査研究「環境動態研究」に取り組んでいる。この度、最新の成果をとりまとめるとともに他機関の関連する最新の成果も参照しまとめたことから、研究成果報告書類として報告する。なお、本成果は、外部への情報発信の一つである福島部門ウェブサイトにおけるQAページを、根拠情報となる科学的知見を含め「根拠に基づく情報発信」として更新するにあたり、コンテンツとして活用されるものである。

論文

Post-deposition early-phase migration and retention behavior of radiocesium in a litter-mineral soil system in a Japanese deciduous forest affected by the Fukushima nuclear accident

小嵐 淳; 西村 周作; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 武藤 琴美

Chemosphere, 165, p.335 - 341, 2016/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:18.89(Environmental Sciences)

福島原子力発電所事故の環境・公衆影響を評価するためには、地表面に沈着したセシウムのリター-土壌系における挙動を把握することが重要であるが、特に沈着後初期段階におけるこの挙動に関する知見は少ない。本研究では、事故後すぐに落葉広葉樹林においてライシメーターを設置し、4年間にわたってリター-土壌境界層及び土壌層内におけるセシウムの下方移行量を直接測定した。その結果、セシウムの下方移行量はすべての深さにおいて年々減少し、リター層に沈着したセシウムが速やかに土壌へ移行するとともに、土壌表層5cm以内で急速に移動性を失う様子を捉えることに成功した。この結果により、日本の落葉広葉樹林では、土壌-植生間におけるセシウムの循環は長期にわたって継続しないことが示唆された。

論文

Year-round variations in the fluvial transport load of particulate $$^{137}$$Cs in a forested catchment affected by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

松永 武; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 武藤 琴美; 都築 克紀; 西村 周作; 小嵐 淳; 乙坂 重嘉; 佐藤 努*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 310(2), p.679 - 693, 2016/11

AA2015-0821.pdf:3.78MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:23.48(Chemistry, Analytical)

福島第一原子力発電所事故に由来する放射性Csの森林集水域からの流出挙動とその変動要因を解明するために、渓流水中の懸濁態放射性Csの流出量を2012年から2年間連続して測定した。懸濁態$$^{137}$$Csの流出は、流域からの懸濁物質の流出と密接な関係があり、降雨量の多い8-9月に増加した。$$^{137}$$Csは懸濁物質中の粘土鉱物に強く結びついており、流下中に水中に溶存しないことが、鉱物同定及び抽出実験の結果より示唆された。また、単位懸濁物質量あたりの$$^{137}$$Cs濃度は、2012年から徐々に低下していた。これらの結果より、懸濁態$$^{137}$$Csの流出量は、降雨量に関連した懸濁物質量の変動と、懸濁物質中の$$^{137}$$Cs濃度の経年変化の両方の影響を受けて変化していることが明らかとなった。

論文

懸濁態及び溶存態Csの森林から河川への流出とその変化傾向

武藤 琴美; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 西村 周作; 小嵐 淳; 都築 克紀; 中西 貴宏; 松永 武

KEK Proceedings 2015-4, p.252 - 257, 2015/11

福島第一原子力発電所事故により大気中に放出された放射性Csの多くは森林に沈着し、現在も残留している。本研究では森林から河川への放射性Csの流出挙動を評価するために、北茨城市の森林を集水域とする小河川に放射性Csの連続捕集装置を設置し調査を行った。放射性Csは粒径の異なる懸濁態と溶存態Csに分け、それぞれについて流出挙動を評価した。調査期間は2012年12月から2014年11月である。懸濁物はカートリッジフィルターを用いて捕集し、粒径毎に4種類(2000$$mu$$m以上, 500-2000$$mu$$m, 75-500$$mu$$m, 75$$mu$$m以下)に篩別した。溶存態はCs吸着剤を充填したカラムに通水させ捕集した。フィルター及びカラムの交換は約1ヶ月毎に行い、各試料は乾燥させてGe半導体検出器で$$gamma$$線測定を行った。調査の結果、流量の増加が懸濁態・溶存態$$^{137}$$Csの流出量に影響を与えることが明らかになった。粒径別に見ると、懸濁態全体に対する流出量の割合は粒径75$$mu$$m以下のものが最大だったが、流量が特に多い期間に粒径75-2000$$mu$$mの比較的大きな粒子が増加した。流出量全体では懸濁態の割合が多いが、冬期は溶存態の割合が増加する傾向が見られた。

論文

A Passive collection system for whole size fractions in river suspended solids

松永 武; 中西 貴宏; 安藤 麻里子; 竹内 絵里奈; 都築 克紀; 西村 周作; 小嵐 淳; 乙坂 重嘉; 佐藤 努*; 長尾 誠也*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1291 - 1295, 2015/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Chemistry, Analytical)

河川中の懸濁物に含まれる放射性核種を研究する目的で、従来にない簡便な受動型の捕集方法を開発し、実証した。これは複数のカートリッジフィルターを備えた大型ホルダーを用いるものである。河川水は河床勾配を利用して、上流からホースによりフィルタホルダーに自然に導く。この方法により、長期にわたる無人捕集が可能になる。従来法に比較して大きな量(数十グラム以上)を捕集することになるので、通例の放射性核種濃度分析に加えて、懸濁物の特性分析も行うことができる長所を持つ。この手法は、懸濁物に含まれる化学物質の研究にも利用できるであろう。

論文

Vertical and lateral transport of particulate radiocesium off Fukushima

乙坂 重嘉; 中西 貴宏; 鈴木 崇史; 佐藤 雄飛; 成田 尚史*

Environmental Science & Technology, 48(21), p.12595 - 12602, 2014/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:45.16(Engineering, Environmental)

福島第一原子力発電所から約100km東方の沖合に、2011年8月から約2年間にわたってセジメントトラップを設置し、事故由来の放射性セシウムの海底への輸送フラックスを見積もるとともに、鉛同位体濃度等を指標として沈降粒子の輸送過程を解析した。$$^{137}$$Cs粒子束は観測期間の初期に高く、季節的に変動しながら全体として減少傾向を示した。この放射性セシウムの粒子束は、主に2つのモードで制御されていた。一つ目は表層水中で放射性セシウムを取り込んだ粒子の急速な鉛直輸送(鉛直モード)であった。このモードは、特に事故後の早い段階で支配的であり、観測点付近の海底における放射性セシウムの分布を形成したと推測された。二つ目のモードは、海底付近に運ばれた粒子状放射性セシウムの再移動であった(水平モード)。福島周辺の広域で採取した海底堆積物中の$$^{137}$$Cs/$$^{210}$$Pb比を沈降粒子と比較することにより、水平モード時に堆積物が移動する範囲は数十km程度であると推定された。

論文

$$^{137}$$Cs vertical migration in a deciduous forest soil following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

中西 貴宏; 松永 武; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

Journal of Environmental Radioactivity, 128, p.9 - 14, 2014/02

 被引用回数:53 パーセンタイル:4.77(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故に伴って森林地表面に沈着した$$^{137}$$Csは、長期にわたって潜在的移動性の高い$$^{137}$$Csの主要な起源となる。森林土壌における$$^{137}$$Csの移動性を評価するため、ライシメーター法によって浸透水とともに鉛直移動する$$^{137}$$Csを調査した。本調査は、広葉樹林土壌において事故後2か月後から2年間実施した。その結果、落葉落枝層の$$^{137}$$Csの大部分が事故後1年以内に土壌鉱物層へ移動したことが示された。また、$$^{137}$$Csの移動は表層土壌に阻害され、年間に10cm以深まで浸透する$$^{137}$$Csは沈着量のわずか0.1%であった。さらに、鉛直分布からは検出不可能なわずかな$$^{137}$$Csの移動を捉えることができた。現在及び将来に渡って大部分の$$^{137}$$Csは表層土壌に保持されるが、微量とはいえ無視できない量の生物利用性$$^{137}$$Csが土壌中に存在することが示された。

論文

Seasonal and snowmelt-driven changes in the water-extractable organic carbon dynamics in a cool-temperate Japanese forest soil, estimated using the bomb-$$^{14}$$C tracer

中西 貴宏; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 國分 陽子; 平井 敬三*

Journal of Environmental Radioactivity, 128, p.27 - 32, 2014/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:76.07(Environmental Sciences)

森林土壌における溶存態有機炭素(DOC)の動態に関してさまざまな研究がなされてきたが、主要な供給源である土壌有機物と落葉落枝の寄与程度については評価が定まっていない。われわれは、日本の冷帯林土壌におけるDOC供給源の季節変化について、水抽出有機炭素(WEOC)の炭素同位体($$^{14}$$C・$$^{13}$$C)から推定した。融雪期は、落葉落枝からのDOC供給の影響が大きかった。一方、梅雨期には、微生物活動の促進による土壌有機物起源WEOCの増加が示された。夏から秋にかけても土壌有機物を起源とするWEOCが支配的であった。これらの結果から、DOCの供給源と動態に対して季節や環境の変化が強い支配因子であることが明らかになった。

論文

Carbon isotopes of water-extractable organic carbon in a depth profile of forest soil imply a dynamic relationship with soil carbon

中西 貴宏; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 國分 陽子; 平井 敬三*

European Journal of Soil Science, 63(4), p.495 - 500, 2012/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:33.36(Soil Science)

森林土壌における水抽出有機炭素(WEOC)の起源と動態を解明するために、非イオン系網状アクリル系樹脂DAX-8によって化学分画したWEOCの$$^{13}$$Cと$$^{14}$$Cを測定した。深さとともに高くなるWEOCの$$delta$$$$^{13}$$Cは、疎水性酸画分に対する親水性画分の割合増加を反映していた。また、WEOCの$$Delta$$$$^{14}$$Cから、WEOCの主要な起源は鉱質土壌層に存在する古い有機物であることを示した。これらの結果は、これまで提案されてきた、疎水性酸画分の選択的吸着と鉱質土壌層からの潜在的溶存有機物の浸出というプロセスを強く支持するものであった。このような土壌有機物に強く関係したWEOCの動態は、土壌における炭素の輸送・蓄積過程に対して重要な役割を担っているといえる。

論文

Experimental results of laser wakefield acceleration using a femtosecond laser pulse

神門 正城; Ahn, H.; 出羽 英紀; 小瀧 秀行; 上田 徹*; 上坂 充*; 渡部 貴宏*; 中西 弘*; 小方 厚*; 中島 一久

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 38(8B), p.L967 - L969, 1999/08

 被引用回数:19 パーセンタイル:33.05(Physics, Applied)

われわれは世界で初めて、T$$^{3}$$レーザーと呼ばれる小型の超短・大出力レーザー(典型的なパラメータは、100fs,$$>$$2TW)によって作られるレーザー航跡場へ17MeV,1nc,10psの電子ビームのシングルパルスを同期させて入射して電子加速を行った。その結果、理論的に予想される最も高いエネルギー利得が得られる共鳴密度(4$$times$$10$$^{17}$$cm$$^{-3}$$)よりも高い密度において、100MeVを越えるエネルギー利得を得た。これは高密度領域では、イオン化フロントにおける密度勾配でレーザーが変調を受け、効果的に航跡場を励起しているためだと考えられる。

論文

Short pulse X-ray generation via backward Thomson scattering on relativistic electron beam

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; 吉井 康司*; et al.

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.565 - 567, 1999/00

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、lnC,500fsの電子ビームの発生に成功した。サブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させた。レーザーと電子ビームの衝突のタイミングや、衝突点でのレーザーのポジションを変化させ電子ビームをレーザーでスキャンし、X線シグナルの測定を行い、後方トムソン散乱によるX線であることを確認した。

論文

BNL/KEK/SHIフォトカソード高周波電子銃の性能試験

神門 正城; 小瀧 秀行; 出羽 英紀; 近藤 修司; 吉井 康司*; 上田 徹*; 渡部 貴宏*; 上坂 充*; 酒井 文雄*; 小方 厚*; et al.

Proceedings of 24th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.128 - 130, 1999/00

レーザー航跡場加速実験のための高品質電子ビーム源として1.6セルフォトカソード高周波電子銃(以下、RFガン)の開発を進め、東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設において1997年8月よりRFガンの性能試験を行ってきた。本年3月にフォトカスケード照射用のレーザーシステムが更新され、レーザーのエネルギー安定度が格段に向上し、それに伴い電子ビームの電荷量の安定度が従来の7$$sim$$20%(rms)から1%(rms)に向上した。また、レーザーパルス長も20ps(FWHM)から6ps(FWHM)に短縮化され、電子ビームのパルス長も短縮化された。また、レーザーエネルギー安定化に伴い、銅カソードの量子効率がRFエージングと真空度に関連して変化する現象を観測した。真空度を10$$^{-10}$$程度まで向上することで、量子効率は1.4$$times$$10$$^{-4}$$まで増加し、2.7nC/bunchの電子ビームを確認した。レーザーシステムの更新により、低エミッタンス,短バンチの高輝度電子パルスを安定に発生できことが可能になった。

論文

Recent progress of laser wakefield acceleration experiments at KEK/U.Tokyo/JAERI

中島 一久; 中西 弘*; 小方 厚*; 原野 英樹*; 上田 徹*; 上坂 充*; 渡部 貴宏*; 吉井 康司*; 出羽 英紀; 細貝 知直; et al.

Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.809 - 811, 1998/01

光量子科学センターレーザー加速研究グループは高エネルギー加速器研究機構、東京大学原子力工学施設と共同でテーブルトップテラワットレーザーを用いたレーザー航跡場加速実験を実施し、17MeVの電子ライナックからのビームをピーク出力2TWパルス幅90fsのレーザーパルスによる航跡場において200MeV以上まで加速することに成功した。またこれを裏付ける航跡場の直接測定矢レーザーパルスの自己チャネリングの観測にも成功しており加速実験結果と良い一致を示している。さらにレーザー加速実験の高度化のためのフォトカソード電子銃を用いた高品質電子源の開発、高精度エネルギー測定のためのエマルジョン検出器を用いたスペクトロメーターの開発、高強度レーザーパルスの長距離伝播のためのキャピラリー放電プラズマ導波路の開発についても述べ、今後のレーザー加速実験計画について発表する。

論文

Experiments of high energy gain laser wakefield acceleration

出羽 英紀*; H.Ahn*; 原野 英樹*; 神門 正成*; 木下 健一*; 近藤 修司; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 中西 弘*; 小方 厚*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 410(3), p.357 - 363, 1998/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.59

17MeV電子線形加速器と2TW、90fsレーザーパルスを同期させ、プラズマ中でレーザー航跡場加速実験を行い、100MeVを越える加速電子を観測した。レーザーのスポットサイズの測定を行いレーザーのチャネリングを確認した。周波数領域干渉計によってプラズマの電子密度揺動を測定し、加速実験の結果と矛盾しない結果を得た。

論文

A Short pulse X-ray generation via laser thomson scattering on relativistic electron beams

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; H.Ahn*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.449 - 451, 1997/00

短パルスのX線は、物理、化学、医療等、様々な分野への応用が考えられている。このトムソン散乱は、短パルスのX線の発生方法の1つである。90°トムソン散乱の場合、発生するX線のパルスは、電子ビームのサイズに依存し、電子ビームのサイズが小さいほど、短パルスのX線が発生する。2TWのT$$^{3}$$レーザーと17MeVの電子ビームを用いて、トムソン散乱によるX線の発生の実験を行った。X線のディテクタとして、シンチレータとX線ストリークカメラを用いた。シンチレータによるX線のシグナルは、ただ1つのタイミングにおいてのみあらわれた。次に、X線ストリークカメラによっての測定を試みた。しかし、X線をフォーカスしていなかったため、X線ストリークカメラに入るフォトン数が少なく、測定することができなかった。今後、パルス圧縮した電子ビームとレーザーとを正面衝突させることによるX線発生を計画している。これには、(1)タイミングジッターによる影響を減少させられる、(2)発生するX線のエネルギーが電子ビームとレーザーのエネルギーによって決定される、(3)X線のパルス幅が電子ビームのパルス幅によって決定されるという利点がある。

論文

Development of high duty operation RF photoinjector

酒井 文雄*; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 近藤 修司; 出羽 英紀*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 木下 健一*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.473 - 475, 1997/00

コンパクトな加速器としてレーザ加速器が注目されており、原研、KEK、東大の共同研究において、加速実験が行われている。効率的な電子加速を行うためには、単パルス、低エミッタンスの電子源が必要であり、低エミッタンスの電子源としてRFフォトカソードガンを導入した。本ガンはBNL/KEK/SHIの共同研究により開発した物で、50Hzの高繰り返しを目的に開発された物である。今回は、予備実験として、繰り返し10HzにてRFフォトカソードガンの特性を取得した。実験の結果、電荷1nC、パルス幅5ns、エミッタンス2$$pi$$mm・mrad(水平方向)が得られており、ほぼ仕様を満足するものであった。

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