Investigation of sorption behavior of Cs in a river-sea system boundary area after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

高田 兵衛*; 脇山 義史*; 和田 敏裕*; 平尾 茂一*; 青野 辰雄*; 中西 貴宏; 御園生 敏治; 尻引 武彦; 青山 道夫*

Marine Chemistry, 262, p.104384_1 - 104384_6, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.marchem.2024.104384

The radiocesium (Cs) distribution between dissolved and particulate phases was examined in river water and coastal seawater as a function of the Cs sorption behavior on suspended particles. Dissolved Cs activity concentrations in the Tomioka River (salinity 0.1) and in coastal seawater at Tomioka fishery port (salinity 30), Fukushima Prefecture, from June 2019 to October 2021 were 3.6-20 Bq/m (geometric mean 11 Bq/m) and 2.4-86 Bq/m (13 Bq/m), respectively. Although the suspended particle concentration was lower in the river (0.2-44 mg/L; geometric mean 2 mg/L) than in seawater (0.8-24 mg/L; 6.4 mg/L), the mean Cs activity on suspended particles was 11,000 Bq/kg-dry in the river versus 3,200 Bq/kg-dry in seawater. Proportions of ion-exchangeable, organically bound, and refractory fractions of Cs on suspended particles were determined by sequential extraction. The ion-exchangeable fraction accounted for 0.3-2.0% (mean 1.2%) and 0.4-1.3% (0.8%) at the river and port sites, respectively. The organically bound fraction accounted for 0.3-4.8% (1.8%) and 0.1-5.5% (2.1%) at the river and port sites, respectively. In both areas, the refractory fraction accounted for 90% of Cs. Unexpectedly, the ion-exchangeable fraction did not differ between the river and port sites, and the percentage at the river site did not vary during the sampling period. Therefore, the ion-exchangeable fraction in the river's lower reach was originally low or had decreased before the particles arrived there. The small labile Cs fraction on suspended particles indicates that the mobility of radiocesium to marine biota in this coastal region is low.

2021年度楢葉遠隔技術開発センター年報

秋山 陽一; 柴沼 蒼; 柳澤 憲一*; 山田 大地; 鈴木 健太; 吉田 萌夏; 大野 貴裕; 川端 邦明; 渡辺 夏帆; 森本 恭一; et al.

JAEA-Review 2023-015, 60 Pages, 2023/09

JAEA-Review-2023-015.pdf:4.78MB

楢葉遠隔技術開発センターは、東京電力ホールディングス株式会社が実施する福島第一原子力発電所の廃炉作業に資するため、遠隔操作機器・装置による廃炉作業の実証試験・要素試験が実施できる施設・設備を有している。2021年度は84件の施設利用を支援し、福島第一原子力発電所廃炉作業等に貢献した。また、福島第一原子力発電所の廃炉・除染に携わる事業者、災害対応分野においてロボット技術等を必要としている事業者との技術マッチングの機会として開催された廃炉・災害対応ロボット関連技術展示実演会に出展し、地域活性化・福島県の産業復興に協力した。さらに、第6回廃炉創造ロボコンや国際原子力人材育成イニシアチブ事業等の支援を通じて、長期にわたる福島第一原子力発電所の廃炉関連業務を担う次世代の人材育成に貢献した。新たな取組みとして、楢葉町教育委員会が実施している「ならはっ子こども教室」への協力として、楢葉町小学生を対象とした遠隔ロボット操作及びVRの体験会を実施し、地域教育活動に貢献した。本報告書は、2021年度における楢葉遠隔技術開発センターの施設・設備の整備・利用状況およびそれに係る取組み、遠隔基盤技術の開発状況、緊急時対応遠隔操作資機材の整備・訓練等の活動状況について取りまとめたものである。

New result in the production and decay of an isotope, 113 of the 113th element

森田 浩介*; 森本 幸司*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 大関 和貴*; 工藤 祐生*; 住田 貴之*; 若林 泰生*; 米田 晃*; 田中 謙伍*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(10), p.103201_1 - 103201_4, 2012/10

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.103201

113番元素である113をBi標的にZnビームを照射する実験により合成した。観測したのは6連鎖の崩壊で、そのうち連鎖の5番目と6番目は既知であるDb及びLrの崩壊エネルギーと崩壊時間と非常によく一致した。この意味するところは、その連鎖を構成する核種が113, Rg (Z=111), Mt (Z=109), Bh (Z=107), Db (Z=105)及びLr (Z=103)であることを示している。本結果と2004年, 2007年に報告した結果と併せて、113番元素である113を曖昧さなく生成・同定したことを強く結論付ける結果となった。

Anionic fluoro complex of element 105, Db

笠松 良崇*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; Li, Z.; 石井 康雄; 當銘 勇人*; 佐藤 哲也; 菊池 貴宏; 西中 一朗; et al.

Chemistry Letters, 38(11), p.1084 - 1085, 2009/10

https://doi.org/10.1246/cl.2009.1084

105番元素ドブニウム(Db)のフッ化水素酸と硝酸混合水溶液中における陰イオン交換挙動を、新規に開発した迅速イオン交換分離装置を用いて調べた。Dbのフッ化物陰イオン錯体の挙動は、近接の第6周期同族元素タンタル(Ta)の挙動とは大きく異なり、第5周期のニオブ(Nb)の挙動と似ているという特徴的な性質を示すことがわかった。

Startup of superheavy element chemistry at RIKEN

羽場 宏光*; 秋山 隆宏*; 加治 大哉*; 菊永 英寿*; 栗林 隆宏*; 森本 幸司*; 森田 浩介*; 大江 一弘*; 佐藤 望*; 篠原 厚*; et al.

European Physical Journal D, 45(1), p.81 - 86, 2007/10

https://doi.org/10.1140/epjd/e2007-00135-4

理研における超重元素化学の立ち上げ状況について紹介する。理研線形加速器に付設された気体充填型反跳分離器(GARIS)とガスジェット搬送装置を組合せたシステムを新たに整備し、Tm(Ar,3n), Pb(Ar,3n)反応で合成したFr, Fmを用いてシステムのテストを行った。GARISにより分離した後ガスジェット搬送したこれらの核種のアルファ線を回転円盤型測定装置を用いて同定した。ガスジェット効率はビーム電流に依存せず、80%以上であった。また、理研K70AVFサイクロトロンにおいてもガスジェット結合型超重元素製造チェンバーを整備した。それぞれU(Ne,5n), Cm(O,5n)反応で合成したNo, Rfのガスジェット搬送実験を行った。

Experiment on synthesis of an isotope 112 by Pb + Zn reaction

森田 浩介*; 森本 幸司*; 加治 大哉*; 秋山 隆宏*; 後藤 真一*; 羽場 宏光*; 井手口 栄治*; 鹿取 謙二*; 小浦 寛之; 工藤 久昭*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(4), p.043201_1 - 043201_5, 2007/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.76.043201

同位体112の合成と崩壊についての研究を行った。実験は349.5MeVのZnビームを標的Pbに当て、気体充填型反跳イオン分離装置を用いて行った。この実験により2つの崩壊連鎖を観測し、これがPb(Zn,n)反応によって同位体112が合成された後に続く崩壊連鎖であると同定した。2つの連鎖崩壊はともに粒子を4回放出した後、Rfの自発核分裂にて連鎖は止まった。こうして得られた崩壊エネルギーと崩壊時間は、ドイツの重イオン研究所(GSI)により報告された結果と一致している。今回の結果はGSIにより報告された112同位体及びその崩壊娘核Dsの発見実験の報告に対し、明確な形で確認した最初の実験であり、彼らの結果を支持するものである。

Experiments on synthesis of the heaviest element at RIKEN

森田 浩介*; 森本 幸司*; 加治 大哉*; 秋山 隆宏*; 後藤 真一*; 羽場 宏光*; 井手口 栄治*; Kanungo, R.*; 鹿取 謙二*; 菊永 英寿*; et al.

AIP Conference Proceedings 891, p.3 - 9, 2007/03

https://doi.org/10.1063/1.2713494

理化学研究所の気体充填型反跳分離装置(GARIS)を用いて、最重原子核の生成及びその崩壊の一連の実験が実施された。本実験において得られた112番元素の同位体112及び113番元素の同位体113の実験結果について報告する。Pb(Zn, n)反応により同位体112からの崩壊連鎖が2例確認され、これは以前ドイツのGSIのグループにより報告された112の生成と崩壊を再現、確認する結果となった。また、Bi(Zn, n)反応を実施し、自発核分裂で終わる崩壊連鎖を2例観測した。これは113番元素113及びその娘核であるRg, Mt, BhそしてDbであると同定した。

Electrochemistry of the heaviest elements at JAEA

豊嶋 厚史; 塚田 和明; 浅井 雅人; 北辻 章浩; 石井 康雄; 佐藤 哲也; Li, Z.; 佐藤 望; 菊池 貴宏; 西中 一朗; et al.

no journal, , 

電気化学的手法を用いた重アクチノイド元素ノーベリウム(No)の酸化について発表する。原子力機構タンデム加速器において、Cm(C, 5n)反応によりNoを合成し、ガスジェット法によって化学室に搬送した。捕集生成物を-ヒドロキシイソ酪酸(-HIB)水溶液に溶解した後、フロー電解カラム装置に導入し、カラム電極からの溶出液を6つのTa皿に180Lずつ収集した。その後、カラムに吸着したイオンを流し出すために3.0M HCl水溶液を流し、溶出液を別の2つのTa皿に収集した。これらの溶出液を蒸発乾固した後、PIPS検出器を用いて線測定を行った。またSrとYbを用いて2価イオンと3価イオンの溶出挙動を確認した。印加電圧0.2Vでは、NoはSrと同様に3.0M HCl溶出液に観測された。この挙動はNoが2価イオンとして存在することを示している。一方、1.2Vでは、NoはYbと同様に0.1M -HIB水溶液によって溶出した。この溶出挙動はNoがNoに電気化学的に酸化されたことを示している。101番元素メンデレビウム(Md)の還元についても報告する。

Sulfate complexation of element 104, Rf, in HSO/HNO mixed solution ([H] = 1.0 M)

Li, Z.; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 菊池 貴宏; Schdel, M.*; 永目 諭一郎; Liang, X. H.*; et al.

no journal, , 

本研究では、HSO (0.15-0.69 M)/HNO ([H] = 1.0 M)混合水溶液中における104番元素Rfの硫酸錯体形成を明らかにした。Cm(O, 5n)反応によりRf (半減期T = 78 s)を合成し、ガスジェット法により化学室に搬送した後に自動化学分離装置を用いてその陽イオン交換挙動を調べた。その結果、Rfの硫酸錯体形成は軽同族元素のZr並びにHfに比べ著しく弱いことが明らかになった。この結果は相対論計算による理論的予測と定性的に一致している。

Investigation of sorption behavior of Cs in a river-sea system boundary area

高田 兵衛*; 和田 敏裕*; 脇山 義史*; 平尾 茂一*; 佐藤 俊*; 青野 辰雄*; 中西 貴宏; 御園生 敏治; 尻引 武彦

no journal, , 

The Cs sorption behavior on suspended particles was studied in river and coastal seawater, Fukushima Prefecture from June 2019 to October 2021. Although the suspended particle concentration was lower in the river than in seawater, the Cs activity on suspended particles in the river lager than that in seawater. Proportions of ion-exchangeable, organically bound, and refractory fractions of Cs on suspended particles were also determined by conducting sequential extraction method. The ion-exchangeable fraction was less than 1% at both areas. The organically bound fraction was a few %, resulting in that the refractory fraction accounted for 90%. Thus, it is indicated that the mobility of Cs to marine biota is low in the studied areas.