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石崎 修平; 早川 剛; 都築 克紀; 寺田 宏明; 外川 織彦
JAEA-Technology 2018-007, 43 Pages, 2018/10
JAEA-Technology-2018-007.pdf:5.67MB
北朝鮮が地下核実験を実施した際、原子力緊急時支援・研修センターは、原子力規制庁からの要請に基づき、国による対応への支援活動として、原子力基礎工学研究センターの協力を得て、WSPEEDI-IIシステムを用いて放射性物質の大気拡散予測計算を実施し、予測情報を原子力規制庁に提出する。本報告書は、北朝鮮による地下核実験に対する国及び原子力機構の対応体制を説明するとともに、平成28年9月及び平成29年9月に実施された5回目及び6回目の地下核実験を主たる対象として、原子力緊急時支援・研修センターが実施した大気拡散予測に関する一連の対応活動を記述する。さらに、予測計算に使用した計算プログラムシステムの概要について説明するとともに、北朝鮮地下核実験対応における今後の計画と課題を記述する。
Cs from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident; Simulations based on identical input data佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; Qu
lo, D.*; et al.
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(20), p.11748 - 11765, 2018/10
福島第一原子力発電所事故により放出されたCsの大気中の挙動を理解するため、大気拡散モデル相互比較が実施され、12モデルが参加した。モデルで考慮される過程に起因するモデル間の差異に焦点を当てた解析を行うため、全モデルで同じ気象場、水平分解能、及び放出源情報が使用された。モデルアンサンブルによる観測された大気中Cs濃度上昇イベントの捕捉率は40%であり、FMSは80を超えた。解析の結果、大気中Cs濃度上昇イベントの再現には気象場が最も重要な要素であり、気象場の再現性が高い場合のモデル間の差異は、沈着及び拡散過程に起因していることが分かった。また、沈着フラックスが小さいモデル及び拡散が強いモデルは高い性能を示したが、拡散が強いモデルは大気中Cs濃度を過大評価する傾向を示した。
門脇 正尚; 堅田 元喜*; 寺田 宏明; 鈴木 崇史; 長谷川 英尚*; 赤田 尚史*; 柿内 秀樹*
Atmospheric Environment, 184, p.278 - 291, 2018/07
被引用回数：1 パーセンタイル：59.32(Environmental Sciences)長寿命放射性ヨウ素(
I)は、大気環境における放射性核種の有用な地球化学トレーサである。本研究では、Iの大気濃度および沈着の観測を実施し、観測データから大気濃度および沈着の明瞭な季節変動を得た。さらに、大気中のI循環を支配する要因を明らかにすることを目的として、得られた観測データを用いて、移流、乱流拡散、大気沈着、光化学、ガス粒子変換、核燃料再処理工場からのIの排出、海洋および陸域からのIの揮発の各物理・化学過程を考慮した全球ヨウ素輸送モデルを開発した。全球ヨウ素輸送モデルは、我々が観測したIの大気濃度および沈着の季節変動、そして既往文献のIの降水中濃度の全球分布を良好に再現した。開発した全球ヨウ素輸送モデルを用いて人為起源と自然起源のIインベントリの強度を変化させる数値実験を実施し、地球全体のI循環に対する人為起源のIの影響を評価した。その結果、冬季においては、人為起源のIが主にユーラシアの北部に沈着する可能性があることが示された。一方で、夏季においては、自然起源のIが北半球中高緯度の沈着に支配的であった。これらの結果は、地球表面からのIの再飛散過程が全球規模でのI循環に重要であることを示唆している。さらに、冬季のユーラシア北部や北極域においては局所的に乾性沈着が寄与しており、乾性沈着が環境中のIの季節変化に重要な影響を及ぼすことが示唆された。
Cs plumes from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Evaluation of the model intercomparison data of the Science Council of Japan北山 響*; 森野 悠*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(14), p.7754 - 7770, 2018/07
日本学術会議のモデル相互比較プロジェクト(2014)で提供された、福島第一原子力発電所事故時に大気中に放出されたCsの計算に用いられた7つの大気輸送モデルの結果を比較した。本研究では、東北及び関東地方に輸送された9つのプルームに着目し、モデル結果を1時間間隔の大気中Cs濃度観測値と比較することにより、モデルの性能を評価した。相互比較の結果は、Cs濃度の再現に関するモデル性能はモデル及びプルーム間で大きく異なることを示した。概してモデルは多数の観測地点を通過したプルームを良く再現した。モデル間の性能は、計算された風速場と使用された放出源情報と一貫性があった。また、積算Cs沈着量に関するモデル性能についても評価した。計算されたCs沈着量の高い場所はCsプルームの経路と一致していたが、大気中Cs濃度を最も良く再現したモデルは、沈着量を最も良く再現したモデルとは異なっていた。全モデルのアンサンブル平均は、Csの大気中濃度と沈着量をともに良く再現した。これは、多数モデルのアンサンブルは、より有効で一貫したモデル性能を有することを示唆している。
Ni
Mn
CoO
in a lithium-ion battery小西 宏明*; 平野 辰巳*; 高松 大郊*; 軍司 章*; Feng, X.*; 古月 翔*; 奥村 壮文*; 寺田 尚平*; 田村 和久
Journal of Solid State Chemistry, 262, p.294 - 300, 2018/06
パーセンタイル：100(Chemistry, Inorganic & Nuclear)LiNiMnCoO正極の充電過程において、各SOCでの電極電位は、放電過程より高い。この機構を明らかにするために、様々なSOCにおいて電気化学測定、XRD, XAFS測定を行った。その結果、LiNiMnCoOの格子状数や遷移金属の酸化状態が異なっていることが分かった。また、LiNiMnCoO中に、LiNi
MnCoOやLiMnO
に類似した構造が存在することも明らかになった。
NiMnCoO used for lithium ion batteries小西 宏明*; 平野 辰巳*; 高松 大郊*; 軍司 章*; Feng, X.*; 古月 翔*; 奥村 壮文*; 寺田 尚平*; 田村 和久
Journal of Solid State Chemistry, 258, p.225 - 231, 2018/02
被引用回数：3 パーセンタイル：20.17(Chemistry, Inorganic & Nuclear)リチウムイオン電池の正極材料であるLiNiMnCoOについて、充放電過程における構造変化について調べた。実験結果から、充電過程ではSOCが大きくなるとともに、LiMnO、LiNiMnCoO、LiMnOの順に結構構造が変化するのに対して、放電過程では、LiMnO、LiNiMnCoOの順に結晶構造が変化することが分かった。
寺田 宏明; 都築 克紀; 門脇 正尚; 永井 晴康; 田中 孝典*
JAEA-Data/Code 2017-013, 31 Pages, 2018/01
JAEA-Data-Code-2017-013.pdf:9.52MB
原子力緊急時の様々な大気拡散予測のニーズに対応するとともに、事前の環境モニタリング等の事故対応計画の策定に有効な情報をデータベースとして整備することが可能な大気拡散計算手法の開発を行った。本手法では、放出源情報のうち放出点以外の放射性核種、放出率、及び放出期間を特定することなく拡散計算を実施してデータベース化しておき、放出源情報を与えた際にその条件に基づく予測結果を即座に得ることが可能である。この計算を気象解析・予報データの更新に合わせて定常的に実行し、過去から数日先までの連続的なデータベースを整備することで、過去解析から短期の将来予測まで任意の期間及び放出源情報に対する計算結果を即座に作成可能である。この機能は、過去の様々な気象条件に対する拡散解析結果の分析により、モニタリング計画の最適化等の事前計画の立案に利用できる。また、様々な仮想放出源情報を用いた拡散解析により、緊急時対策を検討する上で想定すべき事象の把握が可能である。さらに、本手法に基づきモニタリング結果から放出源情報を逆推定して放射性物質の時空間分布を再現することで、モニタリングの補完として活用可能である。
門脇 正尚; 永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜*; 朱里 秀作*
Energy Procedia, 131, p.208 - 215, 2017/12
パーセンタイル：100原子力施設事故によって大気中に放射性物質が放出された際に、放射性物質の時空間分布を再現可能な大気拡散シミュレーションは、緊急時対応や被ばく評価に対して有効である。本研究では、データ同化手法及び最新の領域気象モデルを用いて大気拡散シミュレーションを改良し、福島第一原子力発電所事故由来の放射性物質の時空間分布を再構築する。大気拡散シミュレーションは原子力機構が開発した大気拡散モデルGEARNによって行われた。大気拡散シミュレーションのための気象場は、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法と領域気象モデルWRFで計算された。シミュレーションの再現性は、放射性核種の沈着量及び大気濃度の計算値と実測値の比較から評価した。福島第一原子力発電所の付近において、観測されたCs-137とI-131の沈着量の空間分布をシミュレーションは良好に再現した。特に、発電所から北西方向及び南方向で観測されたCs-137の高い沈着量分布の再現性の向上が顕著であった。東日本の広域においても、モデル過大評価であったCs-137の沈着量の再現性が向上した。これらは、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法によって、再現性の高い風速場が得られたことに起因すると考えられる。本研究で再構築された大気拡散過程は、福島第一原子力発電所事故の線量影響評価の見直しや、日本国内の原子力施設における緊急時対応に対して有効な情報となる。
永井 晴康; 寺田 宏明; 都築 克紀; 堅田 元喜; 太田 雅和; 古野 朗子; 朱里 秀作
EPJ Web of Conferences (Internet), 153, p.08012_1 - 08012_7, 2017/09
パーセンタイル：100福島第一原子力発電所の事故時に放出された放射性物質による住民の被ばく線量を評価するために、計算シミュレーションにより放射性物質の時間空間分布を再構築する。本研究では、放出源情報の精緻化及び大気拡散シミュレーションの高精度化により、放射性物質大気濃度・沈着量の時間空間分布データベースを開発し、住民の行動パターンや移行モデルと組み合わせた推計に活用する。大気拡散シミュレーションの改良としては、新規気象モデルの導入と沈着過程の精緻化を行った。改良モデルは、東日本スケールにおけるCsの沈着分布を良好に再現したが、福島第一原子力発電所近傍では沈着分布の再現性が低下した。この結果は、放出源情報を改良モデルシミュレーションに対して最適化することにより、さらなる精緻化が必要であることを示している。
門脇 正尚; 堅田 元喜; 寺田 宏明; 永井 晴康
Atmospheric Pollution Research, 8(2), p.394 - 402, 2017/03
被引用回数：1 パーセンタイル：83.76(Environmental Sciences)世界版緊急時環境線量情報予測システム(WSPEEDI)は、粒子法による大気拡散モデルGEARNを用いている。総観規模より大きな計算対象領域においては粒子法のもつ統計誤差や計算機資源の確保が問題となる。本研究では、WSPEEDIの長距離の大気拡散シミュレーションにおける性能向上のために、有限差分法に基づく大気拡散モデルGEARN-FDMを開発した。移流拡散方程式は質量保存を満たす移流スキームとクランクニコルソン法で解かれる。水平拡散を計算するために、サブグリッドスケールの水平拡散の効果をパラメタリゼーションとして導入した。モデルの妥当性を欧州大気拡散実験データを用いて検証した結果、濃度分布や最大濃度の観測時刻、プリューム到達時刻は良好に再現された。計算による測定値の再現度を評価する統計値も、従来モデル同等以上の結果が得られ、モデルの妥当性を確認した。シミュレートされた水平拡散係数は沿岸や山岳で大きく、それらの場所をプリュームが通過するときに強い拡散が生じていた。水平拡散による輸送を正確にモデル化することは、放射性核種輸送計算をするうえで重要であることが示唆される。
C accumulated in vegetation around a nuclear facility; Application of a sophisticated land surface C model to the Rokkasho reprocessing plant, Japan太田 雅和; 堅田 元喜; 永井 晴康; 寺田 宏明
Journal of Environmental Radioactivity, 162-163, p.189 - 204, 2016/10
被引用回数：3 パーセンタイル：71(Environmental Sciences)陸面Cモデル(SOLVEG-II)を用いて、植生の炭素取り込みが原子力施設周辺の植生への炭素14(C)の蓄積に及ぼす影響を評価した。SOLVEG-II、気象モデルおよび大気拡散モデルを結合したモデル計算を、2007年の六ヶ所再処理工場(RRP)の試験運転中のCO移行に適用した。RRP周辺の水田における白米中C比放射能の計算値は観測値と一致した。RRPからのCO連続放出を仮定した数値実験の結果から、収穫時の稲のC比放射能と大気中C比放射能の年平均値が異なることが示され、これは大気中CO濃度の季節変動と稲の成長に起因したものであった。CO放出を日中に限定したところ、日中の光合成による高いCO取り込みの効果によって、夜間に放出を限定した場合に比べて稲のC蓄積が顕著に増加した。以上より、長期連続あるいは日内の短期CO放出時のCの経口摂取による被ばく評価では、各々、植物の成長段階と光合成を考慮する必要があることがわかった。
Cs/Cs in the environment to identify the reactor units that caused atmospheric releases during the Fukushima Daiichi accident茅野 政道; 寺田 宏明; 永井 晴康; 堅田 元喜; 三上 智; 鳥居 建男; 斎藤 公明; 西澤 幸康
Scientific Reports (Internet), 6, p.31376_1 - 31376_14, 2016/08
被引用回数：10 パーセンタイル：8.68(Multidisciplinary Sciences)This paper investigates the reactor units of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station which generated large amounts of atmospheric releases during the period from 12 to 21 March 2011. The Cs/Cs ratio measured in the environment can be used to determine which reactor unit contaminated specific areas. Meanwhile, atmospheric dispersion model simulation can predict the area contaminated by each dominant release. Thus, by comparing both results, the reactor units which contributed to dominant atmospheric releases was determined. The major source reactor units from the afternoon of 12 March to the morning of 15 March corresponded to those assumed in our previous source term estimation studies. A new possibility found in this study was that the major source reactor from the evening to the night on 15 March was Units 2 and 3 and the source on 20 March temporally changed from Unit 3 to Unit 2.
I and Cs discharged into the atmosphere寺田 宏明; 茅野 政道
気象研究所技術報告,76(インターネット), p.77 - 80, 2015/10
原子力機構では、公衆の被ばく線量評価のため、福島第一原子力発電所事故により大気中に放出されたヨウ素とセシウムのソースタームの推定に取り組んできた。推定には、環境モニタリングと単位放出(1Bq h
)を仮定した大気拡散シミュレーションを組み合わせた逆推定手法を適用した。環境モニタリングデータとしては、福島県内を主とする東日本域で測定されたヨウ素及びセシウムの大気中濃度と空間線量率を用いた。大気中濃度と空間線量率の計算には、SPEEDIとWSPEEDI-IIを用いた。この手法により、2011年3月12日から4月5日までのIとCsの放出率及び総放出量を推定した。
永井 晴康; 寺田 宏明; 茅野 政道; 堅田 元喜; 三上 智; 斎藤 公明
Proceedings of 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16) (USB Flash Drive), p.4044 - 4052, 2015/08
原子力機構は、福島第一原子力発電所事故による放射性物質の大気放出量を、環境モニタリングと大気拡散モデルによる大気中核種濃度または空間線量率の比較解析により推定した。この放出量推定を改良するために、より精緻な推定手法の開発と過酷事故解析及び観測データの新たな情報の利用を検討している。その第一段階として、福島原発1から3号機内インベントリと地表沈着測定におけるCs/Cs放射能比情報を利用した。大気拡散シミュレーションの放出率設定において、Cs/Cs放射能比の時間変化を考慮することで、地表沈着測定におけるCs/Cs放射能比空間分布を説明できることを示した。この結果は、どの原子炉からどのタイミングで放出があったかを推定するために有効であり、福島原発事故の過酷事故解析にも有用な情報となることが期待される。
堅田 元喜; 茅野 政道; 小林 卓也; 寺田 宏明; 太田 雅和; 永井 晴康; 梶野 瑞王*; Draxler, R.*; Hort, M.*; Malo, A.*; et al.
Atmospheric Chemistry and Physics, 15(2), p.1029 - 1070, 2015/01
被引用回数：88 パーセンタイル：0.81(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所事故時の大気放出量の詳細な時間変化を大気拡散モデルWSPEEDI-IIと海洋拡散モデルSEA-GEARN-FDMを用いた結合シミュレーションと環境モニタリングデータを組み合わせた逆推定法によって推定した。放射性ヨウ素のガス態(I, CHI)およびその他の粒子態(CsI, Cs, and Te)の乾性・霧水沈着、雲内への取り込み、凝結核活性、氷相の湿性沈着を計算する新しいスキームをWSPEEDI-IIに導入した。事故起因の放射性物質の大量放出は、2011年3月12日午後の1号機のウェットベントおよび水素爆発時、13日午前中の3号機のベント後、14日深夜の2号機での3回のSRV開操作時、15日の午前および夕方から夜間、そして16日の午前中に起こったことが明らかになった。新しい推定放出量を用いたWSPEEDI-IIのシミュレーションによって、局地および領域スケールの航空サーベイによるIとCsの積算沈着量と空間線量率の分布が再現された。さらに、新しいソースタームを3つの異なる大気拡散モデルを用いて領域・全球スケールで試験した。シミュレーション結果から、Csの全推定放出量の27%が東日本の陸面に沈着し、その大部分は森林地域であったことが示された。
I and Cs discharged from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant into the atmosphere永井 晴康; 堅田 元喜; 寺田 宏明; 茅野 政道
Radiation Monitoring and Dose Estimation of the Fukushima Nuclear Accident, p.155 - 173, 2014/03
原子力機構は、福島第一原子力発電所から大気放出されたヨウ素とセシウムの放出源推定を行ってきた。はじめに、環境モニタリングデータとSPEEDI及びWSPEEDIの大気拡散計算を用いて暫定的な放出源推定を行った。次に、局地域詳細拡散解析により、プラント北西部の高線量地帯形成過程の解明を行った。この解析と新規公開データを用いた解析により、2011年3月12日から15日までの事故初期段階におけるI及びCsの放出率と放出総量の再評価を行った。さらに、東日本域の拡散計算結果と放射性核種降下量測定データとの比較により、放出源推定結果の妥当性を確認した。
Kr concentration in Japan寺田 宏明; 永井 晴康; 山澤 弘実*
Journal of Nuclear Science and Technology, 50(12), p.1198 - 1212, 2013/12
被引用回数：6 パーセンタイル：39.84(Nuclear Science & Technology)数十から数百km(中距離)スケール領域におけるKr濃度測定値を用いて、日本の六ヶ所再処理施設からの放出率を用いた拡散シミュレーションを実施することで、原子力緊急時対応システムWSPEEDI-IIのラグランジュ型大気拡散モデルを検証した。2008年4月及び9月のKrの週平均濃度計算値は、測定値とファクター2の精度で一致したが、2kmから54kmの気象モデルの水平格子解像度についての感度解析から、計算結果の格子解像度依存性が示唆された。そこで、比較的高解像度の拡散シミュレーションにおける冗長な拡散効果を減少させるため、感度解析結果をもとに水平拡散パラメータの経験的な修正を試みた。この修正により、濃度計算値の格子解像度依存性が軽減された。
近藤 裕昭*; 山田 哲二*; 茅野 政道; 岩崎 俊樹*; 堅田 元喜; 眞木 貴史*; 斉藤 和雄*; 寺田 宏明; 鶴田 治雄*
天気, 60(9), p.723 - 729, 2013/09
第93回米国気象学会年会は、2013年1月6日から1月10日に米国テキサス州オースチン市で開催された。この初日の1月6日に、日米気象学会の共催のシンポジウムとして「福島第一原子力発電所からの汚染物質の輸送と拡散に関する特別シンポジウム; 現状と将来への課題(Special Symposium on the Transport and Diffusion of Contaminants from the Fukushima Dai-Ichi Nuclear Power Plant; Present Status and Future Directions)」が開催された。本シンポジウムへの参加者は40名程度で、日本からは発表者を含めて約20名の参加者があり、発表はすべて主催者側の招待講演という形で実施された。発表件数は20件で、概要、放出源推定、観測結果、領域モデルによる解析、全球、海洋モデルによる解析と健康影響、国際協力の6つのセッションに分かれて発表された。本稿は、日本からの発表を中心に、セッション順にその概要を報告するものである。
永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜
NIRS-M-252, p.137 - 149, 2013/03
福島第一原子力発電所事故に伴い放出された放射性物質について、周辺住民の被ばく線量を把握するうえで、大気中の放射性物質の分布と移行過程を詳細に解析することが重要である。原子力機構では、環境シミュレーションモデルとモニタリングデータを用いて、放射性物質の拡散解析を進めている。解析では、まず、環境モニタリングデータと大気拡散シミュレーションの比較から、放射性物質の大気放出量の推定を行った。また、得られた放出量情報に基づき、大気拡散予測システムWSPEEDI-IIを用いた解析により、福島県内の高線量地域の形成過程と、広域の降下量分布の再現を行った。しかし、航空機モニタリングによるCs沈着量分布について再現性に問題があった。この再現性の問題について、沈着過程に着目してパラメータスタディーを行った。湿性沈着過程の条件を変更した試験計算により、その他の計算条件を変えなくても再現性の問題を改善することができた。この検討をさらに進めることで、湿性沈着過程の定式化を行い、被ばく線量評価に有効な解析結果を提供することが重要である。
I and Cs resulting from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 永井 晴康; 中山 浩成; 山澤 弘実*; 平尾 茂一*; 大原 利眞*; 滝川 雅之*; 速水 洋*; et al.
NIRS-M-252, p.127 - 135, 2013/03
福島第一原子力発電所事故に伴い大気中に放出されたI及びCsの放出推移について、環境モニタリングデータと1Bq/hの単位放出を仮定した大気拡散シミュレーション計算から逆推定した。この推定法では、大気放出率は、測定された大気中濃度を、計算シミュレーションにより得られる測定点での濃度で割ることにより求めることができる。大気中濃度の測定値がない場合には、放出核種の組成割合を仮定して、空間線量率をもとにした推定も可能である。推定によれば、Iの放出は、10
10Bq/hの放出に引き続き、10
Bq/hを超える大量の放出が2011年3月15日に起き、16日以降24日頃まで10Bq/hオーダーで継続し、その後、徐々に減少している。これらの結果は、他の放出量推定法による結果や、本推定値を用いたさまざまな大気拡散・沈着量計算結果の実測値との比較により検証しており、推定値は少なくとも放射性プルームが陸側に流れている期間については合理的であることが示された。
