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論文

福島原発周辺土壌中の$$^{36}$$Clの深度・蓄積量分布

太田 祐貴*; 末木 啓介*; 笹 公和*; 高橋 努*; 松中 哲也*; 松村 万寿美*; 戸崎 裕貴*; 本多 真紀*; 細谷 青児*; 高野 健太*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.99 - 102, 2019/02

福島第一原子力発電所事故により放出された放射性核種に長寿命の$$^{36}$$Cl(半減期: 30.1万年)がある。$$^{36}$$Clは放射性廃棄物の処理の際に土壌中における高い移動能と相まって重要な核種である。しかし、土壌中では無機塩素(Clinorg)が有機塩素(Clorg)に変換・保持されることで、その移動の機構は不明である。本研究では、汚染地域の無機$$^{36}$$Clの深度分布を得ることで$$^{36}$$Clの動態を検討し、事故による$$^{36}$$Cl汚染の程度を検討した。また、5cm表土に含まれる$$^{36}$$Clについても検討した。2017年における深度分布では、$$^{36}$$Cl濃度は表層で最も高くなり、深度とともに緩やかに減少した。一方で、$$^{36}$$Cl/Clはほぼ一定(平均値: 3.24$$pm$$0.55 ($$times$$10$$^{-12}$$))の値を示した。事故前の$$^{36}$$Cl/Clと比べると$$^{36}$$Cl/Clの増加を示し、事故由来の$$^{36}$$Clは土壌3.6g/cm$$^{2}$$(=5cm深)より深く移動していることが分かった。

論文

Radiocarbon variations in tree rings since 1960 near the Tokai nuclear facility, Japan

松中 哲也*; 笹 公和*; 高橋 努*; 細谷 青児*; 松村 万寿美*; 佐藤 志彦; Shen, H.*; 末木 啓介*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 439, p.64 - 69, 2019/01

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

炭素14による環境影響を評価するため、東海原子力発電所周辺で採取した松の切り株から加速器質量分析を使用して炭素14の量を測定した。1959年から2013年までの間において232-403Bq/kgCが確認され、1959-1965年および2011-2013年はバックグラウンドレベルだった。1966-2010年の間は東海原子力発電所および東海再処理工場の公開されている運転履歴にマッチした。一方、これらの炭素14から受ける放射線量は1年あたり3.9$$mu$$Sv以下であり、影響は十分無視できるレベルである。

論文

Application of the transient pulse method to measure clay permeability

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

Materials Transactions, 59(9), p.1427 - 1432, 2018/09

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

Radiocesium distribution in aggregate-size fractions of cropland and forest soils affected by the Fukushima nuclear accident

小嵐 淳; 西村 周作; 安藤 麻里子; 松永 武*; 佐藤 努*; 長尾 誠也*

Chemosphere, 205, p.147 - 155, 2018/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:56.97(Environmental Sciences)

福島原子力発電所事故の長期的な影響を評価するためには、土壌に沈着した放射性セシウムの挙動の理解が重要であるが、土壌の団粒構造が放射性セシウムの移動性や生物利用性に及ぼす影響は未解明である。本研究では、福島原子力発電所事故の影響を受けた農耕地及び森林の表層土壌を対象に、土壌の団粒化と放射性セシウムの団粒サイズ間における分布や抽出性を調べた。その結果、農耕地土壌では団粒の発達が乏しく、セシウムの多くは粘土サイズの土壌粒子に強く固定されているが、森林土壌では団粒が発達し、大きな団粒に比較的抽出されやすい状態で保持されているセシウムの割合が多いことが明らかになった。

論文

Permeability of granite including macro-fracture naturally filled with fine-grained minerals

奈良 禎太*; 加藤 昌治*; 二里 竜平*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 福田 大祐*; 佐藤 努*; 高橋 学*

Pure and Applied Geophysics, 175(3), p.917 - 927, 2018/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.61(Geochemistry & Geophysics)

多くの分野で岩石の透水性に関する情報は重要なものである。特に、き裂や間隙が岩石の物理的特性や移行特性に与える影響を把握することは重要である。地下水の浸透により細粒の鉱物がき裂に充填されるが、このような岩石の透水性については十分調査されていない。このため、本研究では、粘土と鉱脈が充填された岩石の透水試験を実施した。その結果、細粒鉱物が充填されたマイクロフラクチャーを含む供試体の透水係数は健岩部のそれと同等の透水係数であった。粘土を含む場合は透水性が高くなるものの、充填物が無いき裂がある供試体よりは透水性が小さかった。

論文

粘土の透水係数測定へのトランジェントパルス法の適用

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 岡崎 勇樹*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 67(3), p.318 - 323, 2018/03

放射性廃棄物の地層処分においては、岩盤を天然バリアとして使用する。このことから、低透水性の岩盤やき裂を充填している粘土の存在は、より好ましい環境を提供すると考えられる。室内での透水係数の測定方法のうち、トランジェントパルス法は低透水性の材料の透水係数測定に有効であるが、粘土に適用された事例は無く、かつ、そのままの方法・手順では適用が困難である。このため、供試体の下流側の圧力を下げる場合で透水係数を求める方法を提案し、変水位法で得られた値と比較して問題ないことを確認した。

論文

Effect of flowing water on Sr sorption changes of hydrous sodium titanate

高畠 容子; 柴田 淳広; 野村 和則; 佐藤 努*

Minerals (Internet), 7(12), p.247_1 - 247_13, 2017/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:67.24(Mineralogy)

福島第一原子力発電所で発生している放射性汚染水の処理に使用されている含水チタン酸ナトリウム(SrTreat)の使用中におけるSr収着能の変化と変化の原因を明らかにするために検討を実施した。含水チタン酸ナトリウムでは99時間の模擬処理水の通水にて表面構造が変化し、H$$^{+}$$に対する緩衝能やSr収着割合が低下した。そのため、含水チタン酸ナトリウムは使用開始初期に変性が起こり、Sr収着能が低下するため、未使用の含水チタン酸ナトリウムのSr収着能を利用して求めた使用済み含水チタン酸ナトリウムのSr含有量は、実際よりも過大量となると想定された。

論文

東日本原子力施設周辺の年輪内における1960年以降の炭素14濃度変動

松中 哲也*; 笹 公和*; 高橋 努*; 細谷 青児*; 松村 万寿美*; 末木 啓介*; 佐藤 志彦

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.76 - 79, 2017/06

原子力施設の稼働に伴い放出する$$^{14}$$C放出量を松の木の年輪に含まれる$$^{14}$$Cを測定することで評価した。結果、(1)東海原子力施設周辺における1967-2010年単年輪内の$$^{14}$$C濃度は、北半球バックグラウンドに比べ2.6-70Bq kg$$^{-1}$$C高かった。(2)単年輪内の余剰$$^{14}$$C濃度は、2つの原子力発電所からの$$^{14}$$C放出量変動の影響を受けて、稼働開始時期と終了時期におよそ応答して増加傾向と減少傾向を示した。(3)再処理施設からの$$^{14}$$C放出量が比較的多かった3つの時期(1980年, 1985年, 1992年付近)に余剰$$^{14}$$C濃度の増大が認められた。(4)主として東海原子力施設に由来すると考えられる単年輪内余剰$$^{14}$$Cは、食物摂取による実効線量に換算すると最大で3.9$$mu$$Sv yr$$^{-1}$$程度であった。

論文

オマーンオフィオライトに湧出する高アルカリ泉周辺における二次鉱物の生成とその要因

安楽 総太郎; 松原 勇武*; 森本 和也*; 佐藤 努*

粘土科学, 55(2), p.17 - 30, 2017/00

放射性廃棄物処分場の高pH環境下で生成が予想される主要な鉱物であるブルーサイトとLDHが、それぞれ違うサイトにおいて確認された。LDHの生成が確認されたサイトでは、ブルーサイトに関しても過飽和であったが、その生成は確認されなかった。つまり、一定のAl濃度が溶存している環境では、Mgの消費先として、LDHがブルーサイトよりも優先的であるということが明らかとなった。これは、陰イオン交換能をもつLDHの生成する条件が広がることを意味するため、処分評価上重要な知見である。また、生成したLDH相の陰イオン交換サイトを設定することで、各種陰イオンの層間へのインターカレーションを計算した。その結果、Siの選択係数が非常に高いことが必要になることから、その消費先としては、溶液組成から過飽和であることが確認されたMgとSiの非晶質な鉱物であるMSHの生成の可能性も示唆された。カルシウム炭酸塩の生成に関しては、アラゴナイトの生成が支配的であったため、本研究においては、カルサイトの生成を除外した平衡モデルによりその生成量を予測したが、概ね良い一致を示した。カルサイト生成がMgの濃度により速度論的に抑制されているのであれば、上述のLDHとブルーサイト、さらにはMSHの生成によるMgの消費の記載がより正確になることで、Mg濃度をパラメーターとしてカルサイトとアラゴナイトを含めたカルシウム炭酸塩の生成を速度論的に表現することが可能と考えられる。

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:30.73(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

岩石の透水試験における環境温度の制御の重要性

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 福田 大祐*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 65(7), p.489 - 495, 2016/07

放射性廃棄物の地層処分において、岩盤の透水性は重要な情報となる。透水試験において温度などの周辺環境の変化が測定結果に及ぼす影響を把握することは重要である。岐阜県産の土岐花崗岩を用いて、温度条件を変化させた透水試験をトランジェントパルス法で実施した。その結果、供試体の上流側と下流側に接続されている貯留槽の圧力差は、配管や継手の容積を含めた貯留槽容積が上流側と下流側で異なることや周囲の温度が変化したときに貯留槽や配管への熱伝達が上流側と下流側で異なることなどに起因して、温度変化が起きたときにそれに敏感に反応して変化していることが観察された。透水試験においては、大きな温度の変動はもちろんのこと、微小な温度変化でさえ、実験データに影響を及ぼすことが確認された。

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:53.03(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

Improvement of the position monitor using white light interferometer for measuring precise movement of compact ERL superconducting cavities in cryomodule

阪井 寛志*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*; 青戸 智浩*; 林 恭平*; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1787 - 1789, 2014/07

リニアコラーダーやERL、X-FELのような将来光源において超伝導空洞のアライメントは重要な項目の一つである。液体ヘリウム温度まで冷却するとき空洞の変位をより正確に測定するため、測定ターゲットと参照点との間の光の干渉を用いる位置モニターを新たに開発した。このモニターをコンパクトERLの主空洞に適用し、2K冷却における変位を10$$mu$$mの分解能で測定することに成功した。

論文

Cabling technology of Nb$$_3$$Sn conductor for ITER central solenoid

高橋 良和; 名原 啓博; 尾関 秀将; 辺見 努; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 河野 勝己; 押切 雅幸; 宇野 康弘; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4802404_1 - 4802404_4, 2014/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:21.62(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER計画において、原子力機構は中心ソレノイド(CS)コイル用導体の調達を担当している。導体の単長は最大910mであり、通電電流値は13Tの磁場中において40kAである。導体はケーブル・イン・コンジット型と呼ばれるもので、576本のNb$$_3$$n素線と288本の銅素線で構成される撚線を、矩形の中に円形の穴がある高マンガン鋼(JK2LB)製ジャケットに挿入し、ジャケットを圧縮成型したものである。撚線は5段階の撚線で構成され、6本の4次撚線を中心チャンネルの周りに撚り合せたものである。最近、従来の設計より短い撚りピッチの撚線の導体が短尺導体試験(サルタン試験)において繰り返し通電による超伝導性能劣化がない非常に良い特性を示した。しかし、撚りピッチが短いため、同じ外径の撚線を製作するには、より大きなコンパクションを撚線製作時に加える必要があるので、コンパクション・ローラを工夫し、超伝導素線へのダメージを小さくする必要がある。本講演では、この短い撚りピッチの撚線の製作技術及び素線へのダメージの検査方法などについて報告する。

論文

Na-montmorillonite dissolution rate determined by varying the Gibbs free energy of reaction in a dispersed system and its application to a coagulated system in 0.3M NaOH solution at 70$$^{circ}$$C

小田 治恵; Walker, C.; 千野 大輔*; 市毛 悟; 本田 明; 佐藤 努*; 米田 哲朗*

Applied Clay Science, 93-94, p.62 - 71, 2014/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.84(Chemistry, Physical)

pH12, 70$$^{circ}$$Cの0.3M NaOH水溶液中におけるNaモンモリロナイトの溶解速度について、フロースルー式実験とバッチ式実験とを組合せて調べた。フロースルー式実験ではSiとAlの濃度を変化させた分散系で行い、Naモンモリロナイト溶解速度を溶解反応のギブス自由エネルギー(dGr)の非線形関数として求めた。この溶解速度式を用いてバッチ式実験のシミュレーションを行い、溶解速度式のdGrがより高くなる凝集系への適用性と、凝集系で生じる二次鉱物生成が及ぼす溶解速度への影響を調べた。シミュレーションはNaモンモリロナイト溶解量や溶液中のSiとAlの濃度の実験結果をよく再現することができた。本研究によって、分散系で求めた溶解速度式が、より高いdGrの領域にある凝集系に適用可能であることと、バッチ系での溶液中のSiとAlの濃度がアナルサイムの沈殿によってコントロールされたことを示した。

論文

Precise measurement of superconducting cavity movement in cryomodule by the position monitor using white light interferometer

阪井 寛志*; 青戸 智浩*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*; 林 恭平*; et al.

Proceedings of 16th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2013) (Internet), p.291 - 296, 2014/02

超伝導空洞のアライメントはリニアコライダーやERL, X-FELのような次世代光源の重要開発項目の1つである。液体ヘリウム温度まで冷却するときの空洞変位をより精密に測定するため、我々は白色干渉計を用いた位置モニターを開発した。この位置モニターは測定ターゲットと参照点との干渉を測定することにより位置を測定している。この測定においてはクライオモジュールの外側から測定することができる。このシステムをコンパクトERLの主加速器モジュールに取付け2Kまでの冷却において10ミクロンの精度で変位を測定することができた。

論文

鉄との相互作用による緩衝材への変質影響評価; 影響要因に関する解析的検討

笹本 広; Wilson, J.*; 佐藤 努*

原子力バックエンド研究(インターネット), 20(2), p.39 - 52, 2013/12

本報告では、高レベル放射性廃棄物の地層処分環境において緩衝材が被ると予想される変質のうち、オーバーパックの候補材である炭素鋼(鉄)と緩衝材(ベントナイト)の相互作用を対象とし、鉄による緩衝材の変質影響に関する既往の知見を整理するとともに、それを踏まえた鉄との相互作用による緩衝材の長期的な変質評価のための手法を諸外国における先行事例も参考にしつつ開発した。変質評価手法の開発にあたっては、鉄-ベントナイト相互作用に伴う長期的な変質影響の評価で考慮すべき主要な現象を概念モデルとして整理した。概念モデルで考慮した現象のうち、緩衝材の変質に影響を与えると考えられる主要な反応・プロセスとして、(1)オーバーパックの腐食反応に伴うFe$$^{2+}$$の供給、(2)圧縮ベントナイト中でのFe$$^{2+}$$の拡散、(3)スメクタイト結晶端へのFe$$^{2+}$$の収着や層間でのイオン交換、(4)スメクタイトの鉱物学的変化に伴う二次鉱物の生成を抽出した。これらの主要な反応・プロセスを対象に、緩衝材の変質への影響が最も大きいと考えられる要因を解析的に検討した。

論文

Comparison of the vertical distributions of Fukushima nuclear accident radiocesium in soil before and after the first rainy season, with physicochemical and mineralogical interpretations

松永 武; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 長尾 誠也*; 佐藤 努*; 永井 晴康

Science of the Total Environment, 447, p.301 - 314, 2013/03

 被引用回数:77 パーセンタイル:3.27(Environmental Sciences)

福島事故由来の土壌中放射性セシウムの分布に及ぼす降雨の影響を研究した。福島市の15地点で放射性セシウムの蓄積量・深度分布を、梅雨時期の降雨をはさむ、事故後約4.5か月後と事故後約3か月で比較した結果、ほとんど変動がなかった。これは、事故後の初めての梅雨時期降雨は研究地域の放射性セシウムの分布にほとんど影響しなかったことを意味している。同時に、福島事故由来の土壌中放射性セシウムの高い不動性が示唆される。その理由を土壌の粒径分布,鉱物分析,放射性セシウムの選択抽出分析を加えて論じた。水・酢酸アンモニウムで抽出される交換性の放射性セシウムの比率は最大で10%程度に限られ、上記の不動性を支持している。一方、粘土鉱物含量と不動性との間に直接の相関は認められなかった。また、土壌粒子の細かい成分が多いほど、そして土壌pHが酸性より中性であるほど交換性放射性セシウムの比率が増える特徴が見いだされた。すなわち、粘土鉱物の効果が実際の土壌で不明瞭な結果に関して、粒径やpH等の効果を受ける非特定吸着サイトへ吸着の効果により粘土鉱物への吸着現象が目立たなくなっているためという可能性がある。

論文

セメント系材料由来のアルカリ性条件における緩衝材の鉱物学的変遷シナリオに基づく化学反応・物質移動連成解析

小田 治恵; 本田 明; 高瀬 博康*; 小曽根 健嗣*; 佐々木 良一*; 山口 耕平*; 佐藤 努*

粘土科学, 51(2), p.34 - 49, 2013/02

TRU廃棄物の地層処分では、核種の物質移動を抑制するための人工バリア要素として、低透水性のベントナイトを用いた緩衝材が考えられている。セメント由来の高アルカリ性環境では、ベントナイト緩衝材の化学的・鉱物学的変化が生じ、その結果として物質移動特性が変化する可能性がある。本研究では、生起し得る変遷経路とその過程で生じる二次鉱物を抽出し、緩衝材の鉱物学的変遷シナリオを構築した。そして、シナリオに沿った解析ケースを設定し、人工バリア領域の化学反応・物質移動解析を実施した。この結果、準安定相が生成し、安定相が生成しないケースでは、他ケースに比べて、ベントナイトの主要構成鉱物であるスメクタイトの変質が最も進行することがわかった。一方、本解析結果から求められた緩衝材の拡散係数及び透水係数は、すべてのケースにおいて、セメント系材料との界面のごく近傍を除けば、10万年程度の間初期と同等か、拡散係数では若干の低下、透水係数では数倍以内の上昇が見られた。

論文

Directional control of spin-wave emission by spatially shaped light

佐藤 琢哉*; 照井 勇輝*; 守谷 頼*; Ivanov, B. A.*; 安藤 和也*; 齊藤 英治; 志村 努*; 黒田 和男*

Nature Photonics, 6(10), p.662 - 666, 2012/10

 被引用回数:120 パーセンタイル:0.83(Optics)

将来のスピントロニクス技術においてスピン波はジュール発熱のない情報キャリアとして期待されている。スピン波放出の方向制御はスイッチングデバイスを実現するのに必要とされてきた。われわれは、円偏向の形状制御したパルス光を利用した制御方法について提案する。磁性体上に集光されたパルス光は逆Faraday効果によってスピン波を生成する。このスピン波の波数分布は集光パルスの空間強度分布によって決定される。この技術の原理を理論的にまた実験的に示し、エネルギーの流れる方向を、楕円状パルス光の長軸方向を磁場に平行又は垂直にすることで、制御することに成功した。

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