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報告書

Status of study of long-term assessment of transport of radioactive contaminants in the environment of Fukushima (FY2018) (Translated document)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

論文

除染後の落葉広葉樹林林縁地における放射性セシウム流出量の経年変化

渡辺 貴善; 佐々木 祥人; 新里 忠史; 三田地 勝昭*; 伊藤 聡美

KEK Proceedings 2019-2, p.114 - 119, 2019/11

森林の除染作業では、森林の地面に堆積している落葉がすべて取り除かれて、土砂が露出した状態になる場合がある。その後、土砂が露出した地面が下草や落葉で覆われるようになると、雨による地面の侵食の大きさが変化し、放射性セシウムの流出量も変化すると考えられる。本件は、森林の除染後の放射性セシウムの流出と地面の被覆率の変化を調べたものである。除染された福島県内の落葉広葉樹林において、観測区画を設定し、除染後の3年間にかけて放射性セシウムの流出を観測した。観測の結果、沈着した放射性セシウムに対する流失した放射性セシウムの流出率は、年々減少していくことがわかった。対して、森林の地面の被覆率は年ごとに増加する傾向にあった。以上から、森林の除染後、下草や落葉による地面の被覆が増えるにつれて、放射性セシウムの流出率が低下していくことが確認された。

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(平成30年度版)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2019-002, 235 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出され、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌等が生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することに対する懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。原子力機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

報告書

ベリリウム枠及び$$gamma$$線遮へい板の製作及び交換作業

綿引 俊介; 塙 善雄; 浅野 典一; 檜山 和久; 伊藤 祥人; 坪井 一明; 深作 秋富

JAEA-Review 2012-013, 92 Pages, 2012/03

JAEA-Review-2012-013.pdf:6.74MB

今回の交換作業は、JMTRの更新計画によりベリリウム枠の曲がり量が許容限界に近づいているため更新した。また、$$gamma$$線遮へい板は今後の運転予定期間を考慮し、予防保全として更新した。ベリリウム枠及び$$gamma$$線遮へい板の製作は、発注から完成するまでに約2年を費やし、平成22年2月に製作が終了した。また、交換作業は、平成22年1月から約5か月かけて行った。本報告書は、ベリリウム枠及び$$gamma$$線遮へい板の製作及び交換作業についてまとめたものである。

論文

Technology development for the manufacture of Nb$$_{3}$$Sn conductors for ITER Toroidal Field coils

高橋 良和; 礒野 高明; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 名原 啓博; 松井 邦浩; 辺見 努; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 押切 雅幸; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

ITER計画において、原子力機構はトロイダル磁場(TF)コイル用Nb$$_{3}$$Sn導体の調達を行っている。製造しているNb$$_{3}$$Sn素線の量は、これまでの経験と比較して非常に大きく、要求されている超伝導性能はITERの工学設計活動(EDA)において製作・試験されたモデルコイルの性能と比較して非常に高いものであり、素線製造において、品質管理技術が重要である。導体製造技術においては、精度の高い外径寸法及びジャケットの溶接部において高い気密性が要求されているため、総合的な品質管理技術が要求される。2010年1月に導体製作装置が完成し、760mの銅ダミー導体が成功裏に製作され、導体製造技術が適正なものであることが立証された。そこで、2010年3月より、TFコイル用導体の製造を開始した。これらの技術の要点を記述する。

論文

Procurement of Nb$$_3$$Sn superconducting conductors in ITER

名原 啓博; 礒野 高明; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 辺見 努; 河野 勝己; 宇野 康弘*; 関 秀一*; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.270 - 275, 2010/08

Superconducting strands are applied to Toroidal Field (TF) coil, Poroidal Field (PF) coil and Centre Solenoid (CS) in ITER. Japanese share of TF conductor is 25% and that of CS is 100%. The TF conductor contains 900 Nb$$_3$$Sn superconducting strands. As described in the length of strand, the length of Japanese share is 23000 km. In order to generate the magnetic field of which maximum value is 11.8 T, 68 kA of current is sent through the conductor under the rated operation. Although the critical current must be high, the high critical current tends to make the hysteresis loss rise at the same time. The strands which satisfy these performances compatibly had been developed. In advance of the other parties, the production of TF strands started in 2008. To date, 3400 km long strands have been fabricated. Some of them are going to be cabled soon. The jacketing facility of TF conductor is being newly built. The procurement of strands for TF coil is underway.

口頭

Modelling microbially mediated redox processes in lake sediments

Sena, C.*; Molinero, J.*; 長岡 亨*; 阿島 秀司*; 伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 浅野 貴博; 吉川 英樹

no journal, , 

The oxidation of organic matter and reduction of inorganic components may play an important role in the geochemical evolution of deep geological repository. A jar-fermentor experiment with water and sediment samples was made, in order to assess the role of microbial respiration in the geochemical evolution of aquatic systems. During the experiment, the main geochemical parameters have been measured both in the aqueous phase and the headspace gas. A numerical model has been developed in order to quantify the role of each bacterial group that is believed to influence the geochemical evolution of both the aqueous and gaseous phases of the jar-fermentor. Numerical results show good agreement with measured data. Model results show that the initial concentration of bacteria, which is usually an unknown of the experiments, plays an important role in numerical results.

口頭

Modelling of the water-rock-microbes interaction in batch experiments

佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 浅野 貴博; 吉川 英樹

no journal, , 

室内実験にて、天野(2005)により深部地下環境由来の試料を用いた酸素を含む酸化状態から還元状態への変遷における水-岩石-微生物の相互作用の試験が行われている。結果として、対象試験である水-岩石の反応よりもはやく微生物の一連の呼吸作用で水-岩石-微生物反応系において還元状態になることが示されている。われわれは、微生物活動による酸化還元環境の変化を定量的に評価する目的で微生物影響評価コードの開発を行っている。本報告では、上記実験結果について解析を試みた結果を報告する。地球化学計算コードPHREEQC-2をベースにして、Monod式にて微生物増殖の計算を行えるようにした。解析の結果、好気性菌-硝酸還元菌-発酵菌・硫酸還元菌の順で微生物の増殖及び微生物量の変化がおこり、それに伴う微生物の呼吸作用の影響によるEhの低下及びpH,化学種の変化を再現することができた。

口頭

PHREEQC-2を用いた地下水組成への微生物影響評価

吉川 英樹; 佐々木 祥人; 浅野 貴博; 伊藤 剛志; 油井 三和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水中の化学成分に対して、地下水中の微生物活動による評価をすべく、PHREEQC-2を用いた微生物影響評価を行ったので報告する。酸化還元を基準に分類した6代謝群の微生物と発酵菌について解析する手法を構築し、湖底泥試料と岩石試料を用いた微生物反応試験について水質変化を解析した結果、ほぼ一致する結果が得られ、有効であることがわかった。

口頭

Biogeochemical modelling of water-rock-microbe system in Horonobe area, Japan

岩月 輝希; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 浅野 貴博; 天野 由記; 吉川 英樹; 中村 孝道*; 長岡 徹*

no journal, , 

幌延地域の地下深部における水-鉱物-微生物相互作用を解析するため、地球化学計算コードを用いた解析技術の開発を行った。実際の地下環境で観察される地下水の化学組成,鉱物組成,微生物組成及び室内実験で確認された水-鉱物-微生物相互作用プロセスに基づいて、その反応過程を再現するためのシミュレーション解析を行った結果、pHや酸化還元電位の経時変化を定量的に再現することができ、適用した解析技術が有効であることが確認された。

口頭

ITER TF超伝導コイル用Nb$$_3$$Sn素線の品質管理

名原 啓博; 礒野 高明; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 辺見 努; 押切 雅幸; 宇野 康弘*; 関 秀一*; et al.

no journal, , 

ITER TF超伝導コイル用Nb$$_3$$Sn素線の調達を進め、これまでに3年間でTFコイル約2個分の素線が製作された。これは素線長さで約1万kmにもなる非常に大量の生産であり、臨界電流やヒステリシス損失,残留抵抗比などの性能にばらつきが生じるが、本発表でその品質管理について報告する。

口頭

幌延の原位置微生物による酸化還元影響の評価,3; PHREEQC-2による解析

吉川 英樹; 伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 長岡 亨*; 中村 孝道*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水化学に対する微生物活動による影響を評価すべく、幌延の原位置微生物を用いた室内試験結果についてPHREEQC-2を用いて解析した。その結果、酸素消費等の挙動が微生物影響で再現できることがわかった。

口頭

PHREEQCによる酸化還元状態変化に関する微生物影響解析手法の開発,1; 微生物影響解析手法の適用性検討

伊藤 剛志; 佐々木 祥人; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価に資するために、地下水化学に対する微生物活動による影響を評価すべく、幌延深地層研究所で採取した原位置試験を実施した結果についてPHREEQC-2を用いて解析した。その結果、酸化還元電位等の挙動が微生物影響で再現できることがわかった。

口頭

PHREEQCによる酸化還元状態変化に関する微生物影響解析手法の開発,2; 微生物増殖パラメータデータベース化の検討

吉川 英樹; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志; 天野 由記; 岩月 輝希

no journal, , 

地下水化学に対する微生物活動による影響を評価するためのPHREEQC-2を用いた微生物影響評価解析手法に必要な,微生物増殖パラメータについてデータベース化を行った。原位置試験解析に利用した各パラメータの選定についてデータベースを用いた検討結果を示す。

口頭

Microbially mediated redox processes in lactate stimulation with sedimentary rock and groundwater

長岡 亨*; 中村 孝道*; 佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 伊藤 剛志*; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹

no journal, , 

地下水の酸化還元状態は放射性核種の移行挙動やバリア材の腐食に影響する可能性があることから、地層処分施設近辺の地下水の変化を調べることは重要である。そこで、ジャーファーメンターを用いて深地層から採取した堆積岩と地下水の酸化還元反応に対する微生物群集の応答を調べた。初期に空気に曝露して酸化状態にした後に空気を遮断し、処分場の掘削、廃棄物の運搬、埋め戻し時を模擬した条件で行った。試験期間中は溶液中の酸化還元電位,溶存酸素濃度, pHや溶存イオン種,酸可溶鉄,ヘッドスペース中のガスの測定を行った。また酸化還元状態の変化に伴う微生物叢の変化を調べるために、懸濁液中の微生物のDNAを抽出し、PCR-DGGE法による解析を行った。懸濁液の酸化還元電位は空気の曝露を遮断した後は+100mVから-600mVまで低下した。またPseudomonas属細菌による好気呼吸、Shewanella属による鉄還元や、水素発酵などの逐次的な最終電子受容プロセスが見られた。これらの結果は微生物活動が地層処分施設における地球化学変化に影響を与えることを示した。

口頭

微生物影響評価解析手法の開発,1; 酸化還元試験における微生物反応による還元雰囲気形成予測

吉川 英樹; 天野 由記; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志*; 伊勢 孝太郎; 岩月 輝希

no journal, , 

140m地下坑道内で埋め戻し試験を実施し、坑道の埋め戻しに伴う酸化還元変化に関する微生物反応の寄与が示唆された。

口頭

福島県阿武隈山地の林野火災に係る放射性セシウム環境動態への影響

新里 忠史; 佐々木 祥人; 渡辺 貴善; 三田地 勝昭*; 伊藤 聡美; 倉元 隆之*; 新井 宏受*; 野村 直希*; 林 誠二*; 玉置 雅紀*

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故に由来する放射性物質のうち、$$^{137}$$Csは半減期が約30年と長く、今後長期にわたり分布状況をモニタリングし、その影響を注視していく必要がある。福島県の約7割を占める森林域では、これまでの長期観測により$$^{137}$$Csは森林内に留まる傾向が明らかになりつつあるものの、住民帰還が進む中では、様々な状況の森林における$$^{137}$$Cs環境動態の把握が重要と考えられる。本論では、2017年春に発生した福島県浪江町での林野火災に係る$$^{137}$$Cs環境動態について、延焼地と非延焼地における$$^{137}$$Csの分布状況及び森林斜面からの流出状況に関する調査結果を報告する。

口頭

福島県阿武隈山地の森林域における放射性セシウム環境動態に関する長期モニタリング

新里 忠史; 渡辺 貴善; 三田地 勝昭*; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 阿部 寛信

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故(以下、1F事故)に由来する放射性物質のうち、$$^{137}$$Cs(以下、Cs)は半減期が約30年と長く、今後長期にわたり分布状況をモニタリングし、その影響を注視していく必要がある。本論では、福島県阿武隈山地の森林域でこれまでに実施してきた林内の移動観測及び林外への流出観測の結果を整理し、今後の課題を考察する。観測地は阿武隈山地の森林計6地点である。林内のCs移動と林外への流出を同時観測する地点として、生活圏に隣接するコナラ林とスギ林の未除染地を各1地点選定した。林外への流出観測地として、山岳地、コナラ林の除染地、林野火災跡地と非延焼地のスギ林に各1地点を設定した。2013年以降の5年間にわたる観測結果から、いずれの森林環境においてもCs移動と流出率は最大数%であり、1F事故からの経過年数とともに低下する傾向にあることから、Csは今後とも林内に留まる傾向にあると考えられる。また、スギ林内におけるCs存在量の約9割が地下部のリター層と土壌層に存在し、地下部では1F事故からの経過とともに、リター層から土壌表層にCs存在量の重心が移動していた。ただし、林床のCs存在量の約70-80%が土壌表層0-6cmに分布していた。以上の結果は、森林内のCs分布が、栄養分の吸収を担う樹木細根の分布と類似していることを示しており、林内での移動や林外への流出が限定的であることを踏まえると、今後は林床から林産物へのCs移行プロセス解明とフラックス算出が中心課題と考えられる。

口頭

落葉広葉樹の有機物の分解度合の違いにおける溶存態放射性セシウムの挙動

佐々木 祥人; 新里 忠史; 三田地 勝昭*; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故により放出された放射性セシウムのうち、7割近くが森林に沈着した。それらは、森林内に留まるものと考えられる。生物に取り込まれやすい溶存態放射性セシウムの発生源の一つであると考えられるリター等の有機物からの放射性セシウムの溶出については、未解明な部分が多い。本報告では、落葉広葉樹の有機物の分解度合の違いにおける溶存態放射性セシウムの移行挙動について調査した結果について報告する。福島県内の落葉広葉樹林で採取したリターを用いて分解度合の異なる有機物を作り、そこから溶出する溶存態放射性セシウムの溶出率を比較した。分解度合の異なる有機物(リター, 腐葉土, 腐植)から溶出してきた溶存態放射性セシウムの溶出率は、リターが最も高く、分解が進んだ腐葉土, 腐植においてはリターの溶出率の1/10程度になっていた。このことから林床における有機物からの溶存態放射性セシウムの溶出においては、その分解段階により溶出しやすさが異なることが明らかになった。

口頭

Above- and belowground distribution of radiocesium released from TEPCO' FDNPP accident in the mountainous forest of Fukushima

新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 三田地 勝昭*; 渡辺 貴善

no journal, , 

An understanding of the environmental dynamics of radiocesium, especially $$^{137}$$Cs with long half-life of 30 years, released from the TEPCO's Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident is crucial issue to estimate future redistribution and forest-products activities of radiocesium in forested environment of Fukushima, Japan. In this paper, we discuss above- and belowground distributions of radiocesium in a Japanese cedar plantation forest based on 2015-2017 investigations. The belowground $$^{137}$$Cs occupied 90% of the total $$^{137}$$Cs inventory in the Japanese cedar forest. Most of $$^{137}$$Cs was distributed until a depth of 10 cm, where the highest $$^{137}$$Cs inventory in the fine root. This result indicates that $$^{137}$$Cs is absorbed by the tree fine root from the soil layer with inorganic elements, nutrients, and water, although its amount is very limited.

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