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森口 祐一*; 佐藤 陽祐*; 森野 悠*; 五藤 大輔*; 関山 剛*; 寺田 宏明; 滝川 雅之*; 鶴田 治雄*; 山澤 弘実*
KEK Proceedings 2021-2, p.21 - 27, 2021/12
福島第一原子力発電所事故時の呼吸由来の内部被ばく線量評価において、I-131等の短寿命核種は重要であるが、被ばく線量や大気中濃度の実測値が少ない。そのため、他の核種の環境中濃度の実測値、大気移流拡散沈着モデル(ATDM)による推計値、空間線量率の測定値等に基づく総合解析が必要である。本研究では、Cs-137を対象として、これまでに構築してきた大気中濃度と地表沈着量に基づく空間線量率推計手法をATDM相互比較に供された国内外の多数のモデルに適用し、これまで検証が困難であった福島県内外の地域を中心に選定した計64地点を対象にATDMの再現性の検証を行った。その結果、初期被ばくの評価上特に重要な3月12日の原発から北方向へ輸送されたプルームについて、これまで対象としていた原発から25km地点より近傍の約10km地点における線量率のピーク値やそのタイミングを比較的良好に再現するATDMが複数存在することが分かった。また、実測値がなくこれまで検証が困難であった北関東地域でのプルームの輸送状況の再現性の検証に見通しが得られた。
梶野 瑞王*; 足立 光司*; 五十嵐 康人*; 佐藤 志彦; 澤田 壮弘*; 関山 剛*; 財前 祐二*; 佐谷 茜*; 鶴田 治雄*; 森口 祐一*
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 126(1), p.e2020JD033460_1 - e2020JD033460_23, 2021/01
被引用回数：16 パーセンタイル：66.30(Meteorology & Atmospheric Sciences)The dispersion and deposition of radio-cesium (
Cs) carried by the two types (type A and type B) of water-insoluble Cs-bearing solid microparticles (CsMPs) released due to the Fukushima nuclear accident were simulated for the first time. The presence of type B CsMPs (70-400 
m found in soil and 1-5 m found in air), associated with the hydrogen explosion of Unit 1 in the afternoon of March 12, could partly explain the simulated underestimation of total deposition over land by assuming that 100% of the Cs carriers were water-soluble submicron particles (WSPs). Type A CsMPs (0.1-10 m), released from Units 2 or 3 in the midnight between March 14 and 15, travelled over the Kanto Plain, the most populated plain in Japan. Differences in the size distribution of type A CsMPs altered the surface air concentration over Kanto substantially, by up to more than one order of magnitude. The major deposition mechanisms varied among dry, wet, and fog depositions depending on the size distribution. The simulated activity fractions due to the CsMPs in the total deposition were compared to those observed in surface soil for the first time. The observations could be explained by the simulations for the locations under the influence of type B CsMPs. However, the simulations were substantially underestimated for the locations influenced by type A CsMPs. There could be more fractions of type A CsMPs emission in the source term and/or the simulated deposition rates of type A CsMPs were underestimated.
Cs concentrations from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, phase III; Simulation with an identical source term and meteorological field at 1-km resolution佐藤 陽祐*; 関山 剛*; Fang, S.*; 梶野 瑞王*; Qu
rel, A.*; Qulo, D.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 門脇 正尚; 滝川 雅之*; et al.
Atmospheric Environment; X (Internet), 7, p.100086_1 - 100086_12, 2020/10
福島第一原子力発電所(FDNPP)事故により放出されたCsの大気中の挙動を調べるため、第3回大気拡散モデル相互比較が実施された。前回のモデル比較より高い水平格子解像度(1km)が使われた。前回のモデル比較に参加したモデル中9モデルが参加し、全モデルで同一の放出源情報と気象場が使用された。解析の結果、観測された高いCs大気中濃度のほとんどが良好に再現され、いくつかのモデルの性能向上によりマルチモデルアンサンブルの性能が向上した。高解像度化によりFDNPP近傍の気象場の再現性が向上したことで、拡散モデルの性能も向上した。風速場の良好な表現によりFDNPP北西の高い沈着量の細い分布が合理的に計算され、FDNPPの南側の沈着量の過大評価が改善された。一方で、中通り地方、群馬県北部、及び首都圏のプルームの再現性能はやや低下した。
岩崎 俊樹*; 関山 剛*; 中島 映至*; 渡邊 明*; 鈴木 靖*; 近藤 裕昭*; 森野 悠*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 滝川 雅之*; et al.
Atmospheric Environment, 214, p.116830_1 - 116830_11, 2019/10
被引用回数：7 パーセンタイル：23.61(Environmental Sciences)放射性物質の事故放出のための大気拡散予測モデルの利用が日本気象学会の作業部会により勧告された。本論文の目的は、2011年の福島第一原子力発電所からの事故放出に関する予測モデル相互比較によるこの勧告の検証である。放出強度は、放出の時間変化が得られない場合の最悪ケースを想定するため予測期間内で一定と仮定された。放射性物質の吸入を防ぐには地上大気の汚染度、湿性沈着に伴う放射線被ばく軽減には鉛直積算量の利用が想定される。予測結果はアンサンブル幅を有しているが、共通して時間空間的な相対的危険度を示しており、公衆に効果的な警告を不足なく出すのに非常に有用である。信頼性向上にはマルチモデルアンサンブル手法が効果的であろう。
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*; Qulo, D.*; et al.
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 123(20), p.11748 - 11765, 2018/10
被引用回数：51 パーセンタイル：84.51(Meteorology & Atmospheric Sciences)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。
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
被引用回数：28 パーセンタイル：65.82(Meteorology & Atmospheric Sciences)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。
AMnO
(A=Ca,Sr)Kang, J.-S.*; Kim, J. H.*; 関山 明*; 笠井 修一*; 菅 滋正*; Han, S. W.*; Kim, K. H.*; Choi, E. J.*; 木村 剛*; 室 隆桂之*; et al.
Physical Review B, 68(1), p.012410_1 - 012410_4, 2003/07
被引用回数：21 パーセンタイル：67.40(Materials Science, Multidisciplinary)非常に希薄にCr及びRuをドープしたNdAMnO (NAMO) (A=Ca,Sr)マンガナイトの電子状態をMn及びCrの2p
3d共鳴光電子分光を用いて調べた。すべてのCr及びRuをドープしたNAMOシステムにおいてMnのe
成分による金属的なフェルミ端が観測され、これらのシステムの金属的な性質をよく説明する。t
配置を取るCrの3d状態は、フェルミエネルギーの下約1.3eVにあり、またCrのe状態はフェルミエネルギー近傍のバンド形成には関与していない。Cr及びRuが誘起する強磁性と金属-絶縁体転移は、測定によって得られた電子構造によって理解できる。
(
=Pt, Pd; 
=P, As, Sb)岩崎 剛之*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 岡崎 誠*; 角野 宏治*; 宇都宮 裕*; 今田 真*; 斎藤 祐児; 室 隆桂之*; 松下 智裕*; et al.
Physical Review B, 65(19), p.195109_1 - 195109_9, 2002/05
被引用回数：24 パーセンタイル：70.94(Materials Science, Multidisciplinary)低い近藤温度を持つCeMX (M=Pt, Pd; X=P, As, Sb)の Ce 3d-4f共鳴光電子分光を高いエネルギー分解能にて行い、Ce 4d-4f共鳴光電子分光の結果と比較を行った。実験結果は、低い近藤温度の物質においても表面とバルク電子状態が大きく異なることを示した。Ce 4f成分の寄与のない価電子帯スペクトルは、同じ構造をもつLaMXのバンド計算を用いて説明できた。実験で得られたCe 4f成分は、不純物アンダーソンに基づいたNCA(noncrossing approximation)計算によってよく再現でき、表面とバルクのCe 4f電子状態の違いを説明するのにもっと重要な要因がCe 4f準位シフトであることがわかった。さらに、CeMXのCe 4f状は、p-d反結合状態と優先的に混成することがわかった。
斎藤 祐児; 室 隆桂之*; 小嗣 真人*; 岩崎 剛之*; 関山 明*; 今田 真*; 菅 滋正*
Journal of Synchrotron Radiation, 8(Part2), p.339 - 341, 2001/03
高分解能光吸収スペクトルは、固体の電子状態を調べる重要な手段の1つである。SPring-8のBL25SVでは、エネルギー分解能10
以上において、遷移金属の2p内殻や希土類元素の3d内殻吸収スペクトルを測定することができる。今回は、Ce化合物の3d,SmSの3d光吸収スペクトルについて報告する。Ceの光吸収スペクトルでは、物質により、その形状が大きく変化することが観測された。また、SmSのSm3dスペクトルの温度変化を測定したところ、顕著な形状変化が見いだされた。
関山 明*; 岩崎 剛之*; 松田 京子*; 斎藤 祐児; 大貫 惇睦*; 菅 滋正*
Nature, 403(6768), p.396 - 398, 2000/01
被引用回数：260 パーセンタイル：98.86(Multidisciplinary Sciences)光電子分光は物質に高エネルギーの光を入れた時に出てくる外部光電子のエネルギーを測定することによって、物質の電子状態を調べる手法である。そのために高温超伝導体を初めとして多くの物質で研究が進んでいた。しかし、これまで全世界に普及している装置では、高い光エネルギーでは分解能が足りなかったり、あるいは、低い光エネルギーで分解能は十分発揮できるものの固体の表面しか観測できないというとても大きな制約があり、多くの固体物質では表面と内部(バルク)の電子状態が大きく異なっているために、最も知りたい固体内部の情報が得られないという欠点があった。われわれは、大型放射光施設SPring-8の共用ビームラインBL25SUに整備された世界トップの性能を実現した超高分解能軟X線分光器と高分解能光電子分光実験装置を用いて、CeRu
Si及びCeRuの真のバルク電子状態を解明するのに世界で初めて成功した。
山澤 弘実*; 佐藤 陽祐*; 足立 振一郎*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所(FDNPP)事故により放出されたCs-137の物理過程に着目した大気輸送モデル相互比較が実施され、12モデルが参加した。本研究では、茨城県内のモニタリングステーションで測定されたガンマ線スペクトルデータおよび浮遊粒子状物質ろ紙から分析された濃度データを用いて、2011年3月15日朝に南方へ輸送されたプルームに関してFDNPPから100-200km風下域のCs-137大気中濃度に関する各モデル結果の差異を解析した。比較では、(1)プルーム到達時刻、(2)濃度値、(3)地上濃度の風向直交方向の分布、(4)濃度の鉛直分布、(5)沈着過程を含むCs-137放射能の収支の各項目について解析した。また、降水が発生した3月16日に同エリアに輸送されたプルームについても解析を行った。
山澤 弘実*; 佐藤 陽祐*; 大浦 泰嗣*; 森口 祐一*; 寺田 宏明; 古野 朗子; 都築 克紀; 門脇 正尚; 関山 剛*; 足立 光司*; et al.
no journal, ,
環境研究総合推進費: 課題番号1-1802「原子力事故データの総合解析による事故時の有害物質大気中動態評価法の高度化」(2018
2020年)では、東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故を題材として、有害物質放出事故時の数百km範囲での大気中動態を評価するために必要な要素技術の高度化に取り組んでいる。本研究は、(1)1F事故大気中濃度データの整備と解析、(2)放出源情報推定法の改良、(3)気象場再現法及び大気拡散数値モデルの高度化、(4)大気中濃度解析結果を参照データとするモデル比較試験及び防災利用での計算結果提示法のプロトタイプ構築、の研究テーマにより構成されている。本発表では、各研究テーマによるこれまでに得られた主要な成果の概要を紹介する。
Csを対象とした第3次モデル間比較プロジェクト佐藤 陽祐*; 関山 剛*; Sheng, F.*; 梶野 瑞王*; Qulo, D.*; Qurel, A.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 門脇 正尚; 滝川 雅之*; et al.
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故によって大気中に放出された放射性物質を対象として、世界の複数機関の数値モデルが参加したモデル間比較が過去2回行われた。本研究では、これまで3-10kmであった空間解像度を1kmに上げて第3回のモデル間比較を行い、発電所近傍で観測された高濃度イベントに対するモデルの再現性を評価した。本モデル間比較には国内外の9モデルが参加し、Csを対象とした計算を行った。実験に用いる気象場には1km解像度のNHM-LETKFによって計算された1時間間隔の出力を、放出源情報にはKatata et al.(2015)による推定結果を全モデルが用い、水平解像度は全モデルで1km相当とした。実験は2011年3月11日00UTCから3月24日00UTC間で行い、航空機観測によるCsの沈着量とSuspended Particle Matter (SPM)測定器によって捕集されたCsの大気濃度との比較を行いモデルの評価を行った。発表では2011年3月に観測された高濃度イベントや第2回MIPとの比較結果について示す。
下田 宏*; 石井 裕剛*; 関山 友輝*; Bian, Z.*; 泉 正憲; 森下 喜嗣
no journal, ,
拡張現実感をプラント機器の保守や解体作業の支援に適用するためには、キーテクノロジーとなるトラッキング技術の開発が不可欠である。本研究では、複数のカメラとジャイロセンサを併用した新しいハイブリッドトラッキング手法を開発し、少ない数のマーカで広範囲のトラッキングを行うことを可能にした。
Cs emitted from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; MIPs with identical source term and meteorological data佐藤 陽祐*; 滝川 雅之*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; 寺田 宏明; 永井 晴康; 門脇 正尚; 近藤 裕昭*; 打田 純也*; 五藤 大輔*; et al.
no journal, ,
2011年3月の福島第一原子力発電所事故で放出されたCsを対象として2つの大気拡散モデル相互比較(MIP)が実施された。各MIPにおいて、共通の放出源情報,気象場、および水平格子解像度(3kmと1km)がこれらに起因する不確さを排除するため使用された。解析の結果、ほとんどのモデルは浮遊粒子状物質観測ネットワークのエアロゾル採取による大気中Csを良好に再現していた。また、気象場が大気中Csのイベントを再現するのに最も重要であり、気象場が合理的に再現された場合には水平拡散と沈着プロセスが重要因子であることが示された。両MIPの結果の比較から、高い格子解像度が原発近傍の大気中Csの再現には必要であるが、必ずしもモデル性能を向上させるわけではない(特に原発の遠方域)ことが明らかとなった。また、数モデルの高い再現性がモデルアンサンブルの再現性を向上させていることとともに、マルチモデルアンサンブルの利用の利点が示された。
Cs emitted from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, and application of MIPs' results for usage in an emergency山澤 弘実*; 佐藤 陽祐*; 関山 剛*; 梶野 瑞王*; Fang, S.*; Qurel, A.*; Qulo, D.*; 近藤 裕昭*; 寺田 宏明; 門脇 正尚; et al.
no journal, ,
2011年3月に福島第一原子力発電所(FDNPP)から放出されたCsを対象とした大気拡散モデルの第3回相互比較(MIP)が実施された。前回の第2回MIPと同様、参加した全9モデルで共通の放出源情報と気象データが利用されたが、FDNPP近傍で測定された大気中Csの挙動の理解のため水平格子解像度は前回の3kmより高い1kmとされた。その結果、第2回MIP同様にほとんどの観測された高い大気中Cs濃度が良好に再現され、性能の高い数モデルにより性能の低いモデルの影響が打ち消されるマルチモデルアンサンブルの利点が示された。また、高い格子解像度により気象場が改善した結果、FDNPP近傍でのCsの挙動が第2回MIPより合理的に再現された。さらにMIPの結果の解析により大気拡散シミュレーション結果の緊急時における有用性について調べたところ、各モデルのCs濃度計算値の絶対値の差異がファクター3からファクター6である場合もマルチモデルアンサンブルによる観測されたプルームの見逃しはわずか3%であり、有効なマルチモデルアンサンブルには6から8モデルが必要であることが示された。
山澤 弘実*; 大浦 泰嗣*; 森口 祐一*; 寺田 宏明; 関山 剛*; 五藤 大輔*; 鶴田 治雄*; 佐藤 陽祐*
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)事故の内部被ばく線量の評価では、大気中濃度実測値に基づく評価の代替として大気拡散モデルを用いる手法が使われてきた。しかし、(1)大気中濃度の分析が未了でプルーム動態が十分解明されていないこと、(2)放出源情報及びその推定方法と事故当時の気象場に不確かさが残されていること、(3)大気拡散モデルに不確かさが残されていることが課題であった。これら課題の解決は、今後の原子力事故を含む有害物質大気中放出事故の影響及びリスクの評価の不確かさを低減する上で不可欠であることが指摘されており、モデル予測結果の不確かさの低減と不確かさを踏まえた緊急時利用法の検討が必要である。そこで、環境研究総合推進費1-1802「原子力事故データの総合解析による事故時の有害物質大気中動態評価法の高度化」では、大気中濃度データ等からの放出源情報推定法の改良、データ同化を用いた気象場再現方法及び沈着過程に着目した大気拡散モデルの検証・改良、1F事故時の大気環境測定局SPM計ろ紙の分析等による大気中濃度データ整備、及び複数の大気拡散モデル計算値と測定値を総合化した情報提供法枠組みの提案を目的とした。本発表では、これらの研究成果全体を概観するとともに、主に大気拡散モデルの緊急時利用法についての検討結果を議論する。
北 和之*; 林 奈穂; 五十嵐 康人*; 濱 賢三*; 財前 祐二*; 関山 剛*; 足立 光司*; 吉田 尚弘*; 豊田 栄*; 保坂 健太郎*; et al.
no journal, ,
大気バイオエアロゾルは、東京電力福島第一原子力発電所事故で環境中に放出され土壌・植生に沈着した放射性セシウムが、大気中に再浮遊(再飛散,再放出)される現象に重要な役割を果たしていることが近年の研究で明らかになっている。しかし、どのようなバイオエアロゾルが再浮遊にどれだけ寄与しているかはまだ明らかになっていない。今回、セシウムを吸収・濃縮することが知られている真菌胞子に着目し、主な再浮遊担体となっているかを検討した。福島県浪江町で行ったエアロゾル粒径別サンプリングの結果、粒径2.110.2mの範囲に大気放射性セシウムの約70%と大部分が存在していることが分かった。この粒径範囲は真菌胞子と一致する。大気セシウム放射能濃度とバイオエアロゾルの粒径別濃度は正相関を示し、特に粒径315mの範囲で高い相関を示した。更に放射性セシウム沈着が多い林地において数種類のキノコ胞子のセシウム放射能を測定した。キノコ胞子の1個あたり放射能の中央値は、1.7
10
Bqであり、それを大気中の粒径315mのバイオエアロゾル数濃度にかけ算して求めた大気セシウム放射能濃度は、実際の測定値を大きく上回る。他の地域から運ばれた胞子もあることを考えると、この胞子によって大気中の放射性セシウム濃度が充分説明できることが分かる。
滝川 雅之*; 永井 晴康; 森野 悠*; 関山 剛*; 速水 洋*; 田中 泰宙*; 中島 映至*; 柴田 徳思*
no journal, ,
日本学術会議総合工学委員会原子力事故対応分科会「原発事故による環境汚染調査に関する検討小委員会」では、福島原子力発電所事故に関する大気および海洋における拡散シミュレーション結果の取りまとめを行うためのワーキンググループ(座長:中島映至東京大学教授)を設置し、国内外の諸研究機関に対してモデル結果の提供を呼びかけた。本研究においては、これまでに各研究機関のモデルを用いて得られている知見の取りまとめ、およびモデル間の差異を生じる要因に関する解析を進めつつある。比較対象とするモデル群としては、東日本を計算対象領域とした領域大気物質輸送モデル、地球規模の大気経由輸送・降下を取り扱う全球大気物質輸送モデル、直接漏洩および大気から降下した放射性物質の海洋内での輸送・沈着を取り扱う海洋物質輸送モデルなどがあるが、今回の発表ではそのうち領域大気物質輸送モデルにおける初期的な成果について報告する。
Csの動態解析森野 悠*; 北山 響*; 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.
no journal, ,
大気拡散予測モデルの点源放出プルームに対する再現性や不確実性を明らかとするとともに、アンサンブル平均の有用性や今後のモデル改良に資する知見を得ることを目的として、福島第一原子力発電所事故を対象として大気モデル相互比較を実施した。相互比較では、日本学術会議による領域大気モデル相互比較実験で提出された7機関のモデル計算結果について、浮遊粒子状物質測定用ろ紙テープ分析による広域における1時間ごとのCs大気濃度データ、および航空機モニタリングによる積算沈着量データを対象に比較した。対象事例は、2011年3月12日から21日における9つのプルームとした。モデルによる実測再現性は3月15日に関東に拡散した事例で最も高かった。内陸部の広範囲に拡散した事例に対しては、いずれのモデルも比較的再現性が良かったのに対して、沿岸部を局所的に通過する事例では全体的にモデルの再現性は悪かった。また、7モデルのアンサンブル平均は概ねいずれのプルームにおいても平均以上の実測再現性を示しており、点源放出プルームのシミュレーションにおいてもアンサンブル平均の有用性が示された。
