Evaluation of particulate Cs discharge from a mountainous forested catchment using reservoir sediments and sinking particles

舟木 泰智; 吉村 和也; 佐久間 一幸; 伊利 沙汀; 小田 好博

Journal of Environmental Radioactivity, 189, p.48 - 56, 2018/09

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.03.004

The time and size dependencies of particulate Cs concentrations in a reservoir were investigated to evaluate the dynamics of Cs pollution from a mountainous forested catchment. Sediment and sinking particle samples were collected using a vibracorer and a sediment trap at the Ogaki Dam Reservoir in Fukushima, which is located in the heavily contaminated area that formed as a result of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident of 2011. The particulate Cs concentration showed a decline with time, but the exponent value between the specific surface area and the Cs concentration for the fine-sized particle fraction remained almost constant from the immediate aftermath of the accident. These quantitative findings obtained by reconstructing the contamination history of particulate Cs in reservoir sediments and sinking particles have important implications for the evaluation of Cs dynamics in mountainous forested catchments.

Predicting the long-term Cs distribution in Fukushima after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident; A Parameter sensitivity analysis

山口 正秋; 北村 哲浩; 小田 好博; 大西 康夫*

Journal of Environmental Radioactivity, 135, p.135 - 146, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.04.011

福島第一原子力発電所事故後のセシウム137(Cs)の長期分布予測を試行した。本研究では、USLE(土壌流亡予測式)と簡易的な水理公式を併用した土壌およびセシウム移行モデルを適用して福島におけるセシウムの長期分布予測を行った。本モデルは、土壌侵食、土砂移動および堆積モデル、およびセシウムの移行モデルとその将来分布モデルにより構成される。観測値等の得られていないパラメータについては、感度解析を実施し、パラメータの不確実性に起因する結果の幅を示した。本試行により、ほぼすべての解析ケースにおいて、河川流域内への砂の顕著な堆積傾向が示された一方、シルトや粘土については大半が河口まで運搬されることが示された。一方、侵食・運搬される土砂Csの量については、土地利用や地形、降雨に関わるパラメータに起因するケース毎のばらつきがみられた。これに対し、運搬される土砂中のCs濃度はこうしたパラメータの設定に関わらず、流域毎にほぼ一定の値を示すことが示された。このことは、Csの移動には、土砂の侵食・運搬量と、セシウムの沈着量の寄与が大きいことを示唆する。

室内試験による塩淡境界部における塩濃度分布の光学的評価

小田 好博; 高須 民男*; 佐藤 久; 澤田 淳; 綿引 孝宜*

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 67(2), p.186 - 197, 2011/04

http://joi.jlc.jst.go.jp/JST.JSTAGE/jscejge/67.186

塩水系地下水が存在する場合、淡水系地下水との密度差により地下水の流動が複雑化すると考えられる。さらに放射性廃棄物の地層処分においては、緩衝材候補等人工バリアシステムの特性が塩水系地下水によって変化することが知られている。塩水系地下水が存在する場合の地下水流動挙動を、原位置調査により評価する場合、多大な調査が必要になるため、数値解析による評価が中心となっている。しかしながら浸透流に移流・分散と密度流を連成した複雑な解析を行う必要があり、定性的には十分なコードの検証が行われているものの、原位置のデータ等による定量的な検証が十分ではない。今回、塩水系地下水が存在する場合に起きる現象の一つである塩水楔現象について、楔の形状のみならず淡水と塩水の境界部の塩濃度分布を定量的に測定することができたので報告する。

塩淡境界部における塩濃度分布の移流・分散及び密度流解析

小田 好博; 綿引 孝宜*; 佐藤 久; 澤田 淳

JAEA-Research 2010-020, 23 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-020.pdf:2.49MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分システムの評価において、地下水の挙動を適切に把握することは非常に重要である。塩水系地下水の分布を原位置で把握するためには多大な調査が必要となるため、多くは解析コードによって評価されるが、塩水系地下水と淡水系地下水が存在する場合、密度流が発生し、移流・分散と連成させた複雑な解析が必要とされる。この解析コードの検証については、これまでも室内試験との比較を通じて積極的に行われてきたが、室内試験で得られるデータの定量性が低かったために、解析コードの比較・検証も定性的にならざるを得なかった。今回、小型MACRO試験装置を用いた塩水楔試験において、塩淡境界(遷移帯)の塩濃度分布等について定量的データが得られたことから、密度流と移流・分散を連成して解析可能なDtransu2DELを用いて解析を行い、比較を行った。その結果、塩水楔の先端位置に関しては比較的良い一致が見られたが、上端位置については過大評価の傾向が見られた。また遷移帯の幅については試験結果では先端側から上端側に向かい大から小になるのに対し、解析では逆に小から大になる傾向が見られた。

Experimental studies on the coupled THMC processes by couple equipment

藤崎 淳; 鈴木 英明*; 藤田 朝雄; 伊藤 彰*; 小田 好博

Proceedings of 2nd International Conference on Coupled T-H-M-C Processes in Geo-systems; Fundamentals, Modeling, Experiments and Applications (GeoProc 2006), p.213 - 219, 2006/05

高レベル廃棄物地層処分システムにおけるニアフィールドの性能を評価するうえで、熱-水-応力-化学連成現象の評価が重要な課題の一つになっている。このようなTHMC現象の解明のためにCOUPLE施設を用いた試験研究が行われてきている。本論では、COUPLE施設を用いた試験結果を示すとともに、TH現象と化学現象にかかわる予備的な解析結果について示す。

熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)における熱-水-応力-化学連成試験(II)

小田 好博; 鈴木 英明*; 川上 進; 油井 三和

JNC TN8400 2004-024, 55 Pages, 2005/02

JNC-TN8400-2004-024.pdf:1.29MB

高レベル放射性廃棄物地層処分システムにおける人工バリア設計評価や性能評価の信頼性向上のためのニアフィールド環境条件のリアリティ向上に向けて,熱的,水理学的,力学的,化学的なプロセスが相互に影響を及ぼし合うニアフィールド連成挙動の数値解析に関する研究が進められている。その一環として,人工バリアおよびその周辺岩盤における熱-水-応力-化学の連成現象を定量的に把握することを目的に,熱-水-応力連成試験設備(COUPLE)を用いて連成試験を実施した。試験は,モルタルで製作した模擬岩体中に緩衝材を設置し,廃棄体を模擬したヒーターを100Cに,模擬岩体周囲を70Cに加熱した。緩衝材中に浸潤する水は,モルタルと反応した高pHの溶液である。本報は,連成試験で得られた結果のうち,第1報以降に得られた緩衝材の化学的特性の変化を調べるために組成分析結果を,また2次鉱物の生成状況等を調べるためにX線回折,SEM観察/EDS分析を行った。これらの分析の結果,今回の熱-水-応力-化学連成試験終了後の緩衝材において,大きな化学的変質が生じていないことが分かった。

磁気分離に関する共同研究

小田 好博; 船坂 英之; 王 暁丹*; 小原 健司*; 和田 仁*

JNC TY8400 2000-002, 47 Pages, 2000/03

JNC-TY8400-2000-002.pdf:2.53MB

本報告書は、原子力分野における将来の高度化開発に資するために行った、原子力技術への超電導技術応用の一環としての磁気分離技術に関する共同研究の報告書である。すなわち、超電磁石による磁気分離技術の核燃料サイクルへの適用のうち、再処理工程における使用済み核燃料の清澄や成分分析に有望と考えられる、超電導磁気クロマトグラフィーの基本特性の研究を行った結果を報告する。この研究では計算機シミュレーションと基礎実験を行い、前者の結果、粒径が数100AのNd微粒子と、磁化率がその1/30あるいは1/5の放射性微粒子(Pu)を直接分離できることを示した。試作した磁気カラムに関する基礎実験では、弱磁性の微粒子の流れ速度に磁気力が影響を及ぼすことを確認することができた。特にシミュレーションの結果から二次廃棄物を伴わない超電導磁気クロマトグラフィー技術の適用は極めて有望であることを示した。

DV-X法による硝酸ウラニル錯体の電子状態に関する研究(IV)

小田 好博; 船坂 英之; 足立 裕彦*

JNC TY8400 99-006, 30 Pages, 1999/03

JNC-TY8400-99-006.pdf:1.29MB

硝酸ウラニルと水分子あるいはリン酸トリブチル系配位子からなる錯体について、相対論的DV-X法による電子状態計算を行い、最も安定な結合距離及び錯体の対称性について解析を行った。その結果、結合距離を約1大きく見積もることが示された。またTBP系配位子の枝数の結合強度への影響を併せて解析した結果、tertialが最も強く結合し、以下secondary, iso, normalの順に弱くなることが示された。これらの結果と最高被占軌道等の分子軌道の形状から配位子のウラニルイオンとの結合様式に関する解析及び新しい計算モデルを作成した。また、本年度は共同研究の最終年度としての取りまとめを行った。

DV-X法による硝酸ウラニル錯体の電子状態に関する研究(3)

小田 好博; 船坂 英之; 足立 裕彦*

PNC TY8604 98-001, 23 Pages, 1998/03

PNC-TY8604-98-001.pdf:1.77MB

硝酸ウラニルと水分子あるいはリン酸系配位子からなる錯体について、相対論的DV-X法による電子状態計算を行い、尤も安定な結合角や距離について解析を行った。その結果、水分子配位で結合への影響が大きく現れたが、リン酸系の配位子ではあまり大きな影響は見られず、これとは別にアルキル基の枝数の影響が見られた。中性配位子の結合距離については水分子で2.583、TBPで2.486、TsBPで2.512であった。これらの計算結果は実験結果よりも過大評価する傾向が見られたことから、錯体の電子状態解析に溶媒効果を考慮する必要があると考えられる。また酸化数の異なるプルトニウムについて、硝酸溶媒中における電子状態の計算を行った。その結果、Pu(III)Pu(IV)Pu(VI)の順に安定な錯体となることが示された。また水分子との最適結合距離はPu(III): 2.537, Pu(IV): 2.439, 2.561, Pu(VI): 2.680であった。硝酸プルトニウム水和物は硝酸ウラニル水和物に比べ、エネルギーギャップやbondoverlappopulationから弱い結合安定性を示すことがわかった。

Disctere-variational dirac-slater calculation of uranyl(v10 nitrate compleses

小田 好博; 船坂 英之

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL'97), 0 Pages, 1997/00

相対論的CV-X分子軌道法を用いて、[UO2(NO3)2(TBPO)2],[UO2(NO3)2(TBP)2],[UO2(NO3)2(TEP)2,[UO2(NO3)2(TMP)2]及び[UO2(NO3)2(II2O2)]の電子状態を計算した。その結果、計算による各配位子の配座側の酸素原子の有効電荷の大きさが、実験的は配位子の置換能力の大きさに一致することを明らかにした。また、各配位子と中心のウラン原子との間の結合の強さも同様な大きさを示すことが分かった。これらの違いは、配座側の酸素原子が集める電荷の量に依存しており、集められる電荷の量はアルキル基の大きさと、アルキル基とリン原子を繁いでいる酸素原子の有無によって変化することも明らかにした。