Molecular geochemistry of radium; A key to understanding cation adsorption reaction on clay minerals

山口 瑛子; 栗原 雄一*; 永田 光知郎*; 田中 万也; 桧垣 正吾*; 小林 徹; 谷田 肇; 小原 義之*; 横山 啓一; 矢板 毅; et al.

Journal of Colloid and Interface Science, 661, p.317 - 332, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.120

ラジウム(Ra)は放射性元素であり、放射性廃棄物処理やウラン鉱山周辺の環境問題で重要なため、環境中Ra挙動の解明は急務である。しかし、Raは安定同位体が存在しないため分子レベルの実験が難しく、環境中で重要と考えられる粘土鉱物への吸着反応についても詳細なデータは得られていない。本研究では、広域X線吸収微細構造(EXAFS)法によりRaの分子レベルの情報を得る手法を確立し、さらに第一原理計算を利用することでRaの粘土鉱物への吸着構造を明らかにした。また、同族元素との比較を行い、粘土鉱物への吸着反応の系統的な理解に資する結果を得た。

Fe, Mn and U accumulations in naturally growing at the mill tailings pond; Iron plaque formation possibly related to root-endophytic bacteria producing siderophores

中本 幸弘*; 土山 紘平*; 春間 俊克*; Lu, X.*; 田中 万也; 香西 直文; 福山 賢仁; 福嶋 繁; 小原 義之; 山路 恵子*

Minerals (Internet), 11(12), p.1337_1 - 1337_17, 2021/12

https://doi.org/10.3390/min11121337

坑水は、重金属の含有や低pHのため、世界中で鉱業の重要な水問題となっている。水生植物による「rhizofiltration」は、根系に重金属を蓄積することにより水中の重金属を除去する効果的な浄化方法のひとつである。ヨシは根の周囲に鉄プラークを形成して重金属を蓄積することから「rhizofiltration」に使用できる候補植物とされる。本研究調査地である人形峠ウラン鉱山の鉱さいたい積場には1998年からヨシが自然に繁茂している。本研究の結果から、ヨシはFe, Mn, Uを高濃度で節根に蓄積しており、また鉄プラークを形成する節根にもこれらの元素が高濃度蓄積していることが明らかになった。さらにヨシの節根から分離した細菌837株のうち88.6%にシデロフォア産生能が確認された。細菌のシデロフォアにはカテコール基を有するものが多く報告されているが、Feとカテコールあるいはフェノール性化合物の錯体はネットワークを形成することにより沈殿することが知られている。そこで本研究では、ヨシの根周囲の鉄プラーク形成に微生物の産生するシデロフォアが影響するという仮説を立てた。内生細菌 spp.や spp.の代謝産物にFeイオンを加えたところ沈殿が確認され、これらの細菌の代謝産物としてフェノール性化合物が検出された。以上より、ヨシの根から分離した内生細菌 spp.及び spp.が産生するシデロフォアはFeと沈殿することで、鉄プラーク形成に影響している可能性が考えられた。また、鉄プラークは植物体外の金属蓄積部位としてヨシの重金属耐性に関与すると考えられることから、内生細菌 spp.と spp.が間接的にヨシの耐性に貢献している可能性が考えられた。

廃砂たい積場覆土措置後の地下水変動

西田 伸穂; 小原 義之; 川本 勉

平成28年度全国鉱山・製錬所現場担当者会議資源/新素材講演集, p.69 - 74, 2016/06

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターは、鉱山保安法等に基づき、事業休止中の核原料物質鉱山である人形峠鉱山、東郷鉱山の安全対策及び閉山措置(以下「鉱山跡措置という」)に取り組んでいる。鉱山跡措置の取り組みとして、平成23年度から同24年度に鉱さいたい積場のうち、廃砂たい積場で雨水浸透抑制及びラドン散逸抑制効果を確認するとともに、覆土の安定性について検証するため、暗渠設置及び覆土措置を行った。覆土安定性の検証については、廃砂たい積場の覆土措置前後の地下水量の変動を数値解析するとともに、鉱さいたい積場周囲のボーリング孔の水位、廃砂たい積場下流部から流出する湧水の調査を行った結果、地下水量が増加している可能性は高いが、設置した暗渠が十分な排水機能を有しており、地下水位は覆土部まで上昇していないと推定された。よって、現状の覆土構造の安定性に問題ないと考えられるが、今後も鉱さいたい積場周辺のボーリング孔水位、廃砂たい積場下流部の湧水量の監視を継続する。

Application of support vector machine to rapid classification of uranium waste drums using low-resolution -ray spectra

秦 はるひ; 横山 薫; 石森 有; 小原 義之; 田中 祥雄; 杉杖 典岳

Applied Radiation and Isotopes, 104, p.143 - 146, 2015/10

https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2015.06.030

ウラン廃棄物ドラム缶の内容物に含まれるウランが、天然ウランか回収ウランかを分類する際に、機械学習法の一つであるサポートベクターマシン(SVM)が適用できるか調査を行った。本研究では、NaI(Tl)シンチレーション検出器で取得した12個の訓練用データで機械学習を用い、955個のデータで試験を行った。その結果、元のラベルに対し、4個のデータのみが不正解であった。そのうち1つは、ラベルが間違いのものであり、その他3つはSVMの誤分類であった。SVMは短時間で大量のデータを分類するのに効果的な手法であることが示唆され、スケーリングファクタ法において元のラベルを確認する補助的なツールとして有用だと考えられる。

廃棄物線分析システムによるウラン238定量結果の検証

横山 薫; 秦 はるひ; 小原 義之; 長沼 政喜; 杉杖 典岳

Radioisotopes, 63(12), p.559 - 566, 2014/12

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.63.559

原子力施設の廃止措置で発生するウラン系廃棄物を収納したドラム缶中のウラン238(U)量は、線測定等を用いて評価される。CANBERRA製のQualitative and Quantitative (Q) Low Level Waste Assay Systemsを用い廃棄物ドラム缶を測定した。本装置はウラン線源の均一分布を仮定するが、実廃棄物ドラム缶では均一性は確認されていない。そのため、著者らが開発した線源の偏在を補正する新しい解析手法を用いて評価した結果、ドラム缶中の線源偏在が、本装置のU定量値へ与える誤差を評価できた。

ウラン廃棄物を対象とした非破壊測定装置の運用実績; 続報

長沼 政喜; 小原 義之; 宮本 泰徳*; 村下 達也*; 牧田 彰典*; 野廣 哲也*

JAEA-Technology 2014-012, 11 Pages, 2014/06

JAEA-Technology-2014-012.pdf:1.06MB

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、平成14年まで、ウラン鉱石からウランを抽出し製錬・転換・濃縮して原子炉の燃料とするための研究開発、および使用済み燃料を再処理して回収したウランを転換・再濃縮する技術開発を行ってきた。この間に発生した放射性廃棄物は、ドラム缶に密封した状態で廃棄物貯蔵庫に保管しているが、平成12年までに発生した廃棄物に関する廃棄物管理情報に統一性がなかった。平成10年頃、主要核物質取扱施設の核物質不明量が保障措置上の課題として国際原子力機関に指摘された。このため、平成12年にQ2低レベル廃棄物ドラム缶測定装置(Q2)を導入し、ウラン量測定を行ってきた。平成19年にQ2に用いている解析システムをOS2システムからwindowsシステムに変更した。変更によって性能は向上したが、OS2システムによって得られた定量値とwindowsシステムによって得られた定量値に差異が生じた。OS2システムで測定したドラム缶をwindowsシステムで再測定すべきか検討したが、現実的に困難と考えられた。今回OS2システムとwindowsシステムのデータを解析し、ウラン量の補正を行う計算方法を検討した。

ウラン廃棄物を対象とした非破壊測定装置の運用実績

小原 義之; 長沼 政喜; 野廣 哲也*; 吉田 公一*; 牧田 彰典*; 坂手 光男*; 入沢 巧*; 村下 達也*

JAEA-Technology 2012-048, 39 Pages, 2013/03

JAEA-Technology-2012-048.pdf:5.1MB

日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、昭和50年から平成14年まで、ウラン鉱石からウランを抽出し製錬・転換・濃縮して原子炉の燃料とするための研究開発及び使用済燃料を再処理して回収したウランの、転換・再濃縮する技術開発を行ってきた。この間に発生した放射性廃棄物は、ドラム缶に密封した状態でセンターの廃棄物貯蔵庫に約15,000本保管しているが、廃棄物管理情報に統一性がなかった。平成10年頃にセンターの主要核物質取扱施設の核物質不明量(MUF)が保障措置上の課題として国際原子力機関に指摘された。このため、センターでは、平成12年にドラム缶に収納した状態でウラン量を定量することができる米国CANBERRA社製の「Q2低レベル廃棄物ドラム缶測定装置」を導入し、廃棄物ドラム缶の非破壊でのウラン量測定を行ってきた。平成13年から平成23年の間で、廃棄物貯蔵庫に保管している約15,000本の廃棄物ドラム缶について、ほぼ全数の測定を実施した。その結果、廃棄物ドラム缶中の総ウラン量は約20tonと評価された。

焼却設備でのセシウム挙動解析,1; 総論・計画

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に凝集し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に放出されないと考えられている。そのため、セシウムの挙動を把握するため、焼却灰の濃度と粒径分布等についての研究を行った。本件では、研究の総論・計画について報告する。

焼却設備でのセシウム挙動解析,3; 焼却灰へのセシウム沈着状況の分析

横山 薫; 杉杖 典岳; 小原 義之; 竹田 宏*; Rong, D.*; 柳瀬 眞一郎*; 桑木 賢也*; 高見 敏弘*; 百武 徹*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故により拡散した放射性セシウムで汚染された災害廃棄物の一部は、既存の焼却施設で処理されている。セシウムは、焼却灰に付着し、バグフィルタや電気集塵機などで捕集され、外部に再放出されないと考えられている。この状況を解析的に把握することを目的とし、焼却灰の濃度と粒径分布等に着目したセシウム挙動についての研究を行った。本件では、焼却灰の比表面積とセシウム濃度の分析結果について報告する。

ウラン取扱施設廃止措置のための事前評価,3; 人形峠環境技術センターの廃棄物における核種組成の分類法

秦 はるひ; 横山 薫; 田中 祥雄; 小原 義之; 杉杖 典岳

no journal, , 

原子力施設の廃止措置及び処理・処分を合理的に実施するためには、廃止措置対象施設の構造的特徴や有害物の有無、放射能分布等を詳細に把握しておくことが極めて重要である。本報告では、人形峠環境技術センターにて実施する廃止措置のための事前評価の一つとして、廃棄物ドラム缶中に含まれる核種組成を指標とした分類として主成分分析を用いた手法を提案する。