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報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2017年度)

福田 健二; 渡辺 勇輔; 村上 裕晃; 天野 由記; 林田 一貴*; 青才 大介*; 熊本 義治*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2018-021, 76 Pages, 2019/03

JAEA-Data-Code-2018-021.pdf:3.78MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削・維持管理が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響の把握を目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2017年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データ及び微生物データを取りまとめたものである。データの追跡性を確保するため、試料採取場所、試料採取時間、採取方法および分析方法などを示し、あわせてデータの品質管理方法について示した。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2016年度)

渡辺 勇輔; 林田 一貴; 加藤 利弘; 久保田 満; 青才 大介*; 熊本 義治*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2018-002, 108 Pages, 2018/03

JAEA-Data-Code-2018-002.pdf:6.53MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削・維持管理が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響の把握を目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2016年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データ及び2014年度から2016年度の間に得られた微生物データを取りまとめたものである。データの追跡性を確保するため、試料採取場所、試料採取時間、採取方法及び分析方法などを示し、あわせてデータの品質管理方法について示した。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2015年度)

林田 一貴; 加藤 利弘; 宗本 隆志; 青才 大介*; 乾 道春*; 久保田 満; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2017-008, 52 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2017-008.pdf:3.84MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削・維持管理が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響の把握を目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2015年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データを取りまとめたものである。データの追跡性を確保するため、試料採取場所、試料採取時間、採取方法および分析方法などを示し、あわせてデータの品質管理方法について示した。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2014年度)

林田 一貴; 宗本 隆志; 青才 大介*; 乾 道春*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2016-001, 64 Pages, 2016/06

JAEA-Data-Code-2016-001.pdf:3.19MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削・維持管理が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響の把握を目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2014年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データを取りまとめたものである。データの追跡性を確保するため、試料採取場所、試料採取時間、採取方法および分析方法などを示し、あわせてデータの品質管理方法について示した。

論文

Efficient condensation of organic colloids in deep groundwater using surface-modified nanofiltration membranes under optimized hydrodynamic conditions

青才 大介*; 佐伯 大輔*; 岩月 輝希; 松山 秀人*

Colloids and Surfaces A; Physicochemical and Engineering Aspects, 495, p.68 - 78, 2016/04

AA2015-0869.pdf:0.65MB

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

地下水中の有機コロイドは、放射性核種の移動に関わる重要な因子である。その濃度は、一般的に低濃度なため直接的に分析することが難しい。本研究では、瑞浪超深地層研究所で得られる地下水に対して、ナノサイズの濾過手法に関わるろ過材やろ紙の目詰まりを避けるための濾過条件の検討を行った。その結果、有機コロイドの5倍濃縮時の回収率を従来の約62%から92%に改良することができた。また、濃縮回収率の向上により、有機コロイドに対する熱分解質量分析法の適用が可能になった。

論文

Concentration and characterization of organic colloids in deep granitic groundwater using nanofiltration membranes for evaluating radionuclide transport

青才 大介*; 佐伯 大輔*; 岩月 輝希; 松山 秀人*

Colloids and Surfaces A; Physicochemical and Engineering Aspects, 485, p.55 - 62, 2015/11

AA2015-0227.pdf:1.14MB

 被引用回数:3 パーセンタイル:86.44(Chemistry, Physical)

地下水中の有機コロイドの濃縮回収方法を確立するため、逆浸透膜を用いた従来法に加えて、ナノサイズの限外濾過手法について検討を行った。その結果、逆浸透膜法において濃縮に伴う溶存成分の析出が起こる試料に対して、ナノサイズの限外濾過手法を用いて、溶存成分を析出させずに濃縮する手法を構築できた。この手法を用いて、瑞浪超深地層研究所の地下水を濃縮、分析した結果、地下水中の有機コロイドが腐植化の進んだ有機物であることが明らかになった。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2013年度)

大森 一秋; 長谷川 隆; 宗本 隆志; 増田 薫*; 青才 大介*; 乾 道春*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2014-019, 121 Pages, 2014/12

JAEA-Data-Code-2014-019.pdf:56.12MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響を把握することを目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において2013年度に実施した地下水を対象とした地球化学調査によって得られたデータを取りまとめたものである。

論文

Biogeochemical signals from deep microbial life in terrestrial crust

鈴木 庸平*; 今野 祐大*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 廣田 明成*; 渡邊 勝明*; 東郷 洋子*; 森川 徳敏*; 萩原 大樹; 青才 大介*; et al.

PLoS ONE (Internet), 9(12), p.e113063_1 - e113063_20, 2014/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.38(Multidisciplinary Sciences)

土岐花崗岩が対象として掘削された深層ボーリング孔において、深部地下水中の微生物特性の調査を行った。その結果、低硫酸濃度環境下において、微生物的硫酸還元に伴う硫黄同位体分別が認められた。また、硫黄同位体分別の大きな同位体比および炭素同位体比は、メタン生成菌の活性が低いことを示唆した。これらの特徴は、低栄養環境である深部火成岩中の微生物生態系の特徴と考えられた。

論文

Size and composition analyses of colloids in deep granitic groundwater using microfiltration/ultrafiltration while maintaining in situ hydrochemical conditions

青才 大介*; 山本 祐平*; 水野 崇; 石神 徹*; 松山 秀人*

Colloids and Surfaces A; Physicochemical and Engineering Aspects, 461, p.279 - 286, 2014/11

AA2014-0448.pdf:0.9MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:70.62(Chemistry, Physical)

地下水中のコロイドを対象とした研究では、サンプリングの過程における大気への暴露や圧力解放よりコロイドの特性が変化することが問題となっている。本研究では、原位置の環境を維持した状態で地下水を限外ろ過しつつ、コロイドをサンプリングする手法を開発した。また、開発した手法を瑞浪深地層研究所の地下施設から得られる地下水に適用した。その結果、地下水中のコロイドは主にFe, Al, Mg, Siから成る無機コロイドおよび有機コロイドからなり、様々なサイズに分布していることがわかった。また、これらのコロイドが希土類元素と錯体を形成し、特に10kDaから0.2$$mu$$mの画分に存在するコロイドと軽希土類元素が錯形成していることが明らかとなった。

報告書

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2012年度)

大森 一秋; 新宮 信也*; 増田 薫*; 青才 大介*; 乾 道春*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2013-024, 284 Pages, 2014/03

JAEA-Data-Code-2013-024.pdf:34.27MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響を把握することを目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2012年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データを取りまとめたものである。

論文

Sorption of Eu(III) on granite; EPMA, LA-ICP-MS, batch and modeling studies

福士 圭介*; 長谷川 優介*; 前田 耕志*; 青井 裕介*; 田村 明弘*; 荒井 章司*; 山本 祐平*; 青才 大介*; 水野 崇

Environmental Science & Technology, 47(22), p.12811 - 12818, 2013/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:50.89(Engineering, Environmental)

Eu(III)の花崗岩への収着について、巨視的、微視的な手法を組み合わせた研究を行った。花崗岩の薄片と10$$mu$$MのEu(III)溶液とを反応させ、EPMAおよびLA-ICP-MSにより分析した。その結果、多くの黒雲母粒子では、最大で6wt.%までEuが増加した。黒雲母中でEuが付加された部分ではKが減少しており、黒雲母へのEuの収着様式は層間の陽イオン交換反応であることが示唆される。また、花崗岩および黒雲母の紛体を利用したEu(III)のバッチ収着試験を実施した。この試験により得られた黒雲母に対するEu(III)の巨視的な収着挙動は、花崗岩に対する収着挙動と一致した。得られた収着エッジはシングルサイトの陽イオン交換反応を考慮したモデルにより、合理的に再現することが可能である。以上のことから、花崗岩は複雑な鉱物の集合体であるが、巨視的および微視的な手法を組み合わせることによって、複雑な鉱物集合体全体を代表する一つの基本となる収着反応を明らかにすることができた。

論文

瑞浪超深地層研究所の建設に伴う地下水水質の変化

水野 崇; 青才 大介; 新宮 信也; 萩原 大樹; 山本 祐平; 福田 朱里

日本原子力学会和文論文誌, 12(1), p.89 - 102, 2013/03

本研究では瑞浪超深地層研究所の地下施設である研究坑道の建設に伴う地下水水質の変化を把握するため、研究坑道内において水質モニタリングを実施した。その結果、研究坑道掘削に伴う地下水の流動状態の変化により、水質分布が変化していることがわかった。特に立坑の坑底付近においては、溶存成分濃度が高い深部地下水の上昇による"upconing"現象が生じている。また、地下水のpHは立坑壁面に打設されたセメント等と接触することにより最大で12程度まで上昇し、研究坑道内に流入している。酸化還元電位については、研究坑道掘削前の状態からの変化が推定できるものの、還元環境を維持している。これらの結果は地下施設建設時における地下水水質の変化を把握するための技術基盤が整備されつつあることを示しており、地層処分事業における精密調査を進めるための知見として活用できると考えられる。

論文

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 水質データの品質管理方法について

新宮 信也; 青才 大介; 水野 崇

日本地下水学会2011年秋季講演会講演要旨, p.248 - 251, 2011/10

高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として実施している超深地層研究所計画では、研究坑道(2本の立坑とそれらを連結する水平坑道群)の建設を進めている。地下水の地球化学に関する調査研究では、現在、第2段階(研究坑道の掘削を伴う研究段階)として、第1段階(地表からの調査予測研究段階)で構築した地球化学モデルや解析手法などの妥当性を確認し、地球化学モデルを更新するとともに、研究坑道掘削に伴う地下水の地球化学特性の変化を把握することを目的とした調査研究を実施している。これらの調査研究では、地下水の水質データが基礎となるため、各データの追跡性や信頼度といった品質を確認し、目的を達成するための品質を満たさないデータを排除する必要がある。本報告では、地下水の地球化学に関する調査研究における水質データの品質管理方法について、これまでの実施内容を整理し、取りまとめたので報告する。

論文

Evaluation of behavior of rare earth elements based on determination of chemical state in groundwater in granite

山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.203 - 212, 2010/10

Chemical state of rare earth elements (REEs) in deep groundwater was determined by combination of ultrafiltration techniques maintaining in-situ pressure and anaerobic conditions, speciation considering contribution of natural organic matters, and finger-printing method using REE pattern of stability constants for probable complexes of REEs in groundwater. Groundwater samples were collected from a borehole at a depth of 200 m in the Mizunami Underground Research Laboratory (MIU), Gifu, Japan. Spectroscopic analysis for colloidal matters on a membrane filter was also conducted to estimate chemical properties of colloidal ligands. Our results suggest that REEs-humic complexes were the dominant chemical states of REEs in groundwater. Presence of humic substance in groundwater was also confirmed by spectroscopic analysis. It is expected that behavior of REEs mainly depends on humic substances.

論文

Development of new ultrafiltration techniques maintaining in-situ hydrochemical conditions for colloidal study

青才 大介; 山本 祐平; 水野 崇

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.213 - 220, 2010/10

元素の挙動を把握するうえで、分子のサイズ分布は重要な情報である。分子のサイズ分布は、地下水の物理的及び化学的状態に支配されるが、地下水は一般に被圧・嫌気状態で存在しており、採取時の脱ガスや酸化によって地下水の物理的及び化学的状態が変化するという問題を抱えている。そのため、地下水中における元素の挙動を把握するためには、地下水の化学的状態に関する情報を、原位置の環境を保持したまま取得することが必要である。本研究では、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過する手法を開発した。手法の開発後、岐阜県瑞浪市で建設中の瑞浪超深地層研究所深度200m地点のボーリング孔を利用して地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過し採取した。ろ液について化学成分分析を実施し、得られた結果から、手法の妥当性を評価し、地下水を被圧・嫌気状態を保持したままろ過できることを確認した。

報告書

超深地層研究所における地下水の地球化学に関する調査研究; 地下水の地球化学環境を保持したろ過手法に関する技術開発

青才 大介; 吉田 治生*; 水野 崇

JAEA-Testing 2009-003, 27 Pages, 2009/10

JAEA-Testing-2009-003.pdf:4.4MB

本報告では、地下水中において、物質の移動挙動に影響を与える微小粒子(有機物,無機物,微生物等)の物理的,化学的特性及び他の元素との吸着や錯形成等の相互作用を把握するための調査手法の一部として、地下水のろ過手法に関する検討結果についてとりまとめた。具体的には、地下水の被圧・嫌気状態を保持した原位置でのろ過方法及びポンプ揚水した地下水の嫌気状態を維持した実験室でのろ過方法について検討を行った。検討の結果、被圧・嫌気状態を維持した閉鎖系の維持に関する品質管理を厳密に行うことで、原位置の地球化学環境を保持した地下水のろ過が可能であることがわかった。ただし、ステンレス製機材から、微量の金属元素の溶出が確認された試料も認められた。そのため、今後は機材からの溶出を防ぐためにテフロン製機材の開発を進める。

口頭

花崗岩中の地下水における微量金属元素のサイズ分布特性

山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる安全評価では、元素の地下水中の挙動の把握が必須である。元素の挙動はそのサイズと化学状態に依存するため、それらに関する情報の取得と評価手法の開発は重要である。しかし地下水は一般的に被圧・嫌気状態で存在しており、採水時に化学状態が変化するため、従来の採水法では原位置の環境を保持したまま元素のサイズ分布と化学状態を決定することは難しい。そこで本研究では瑞浪超深地層研究所内に建設された地下200mの研究坑道において掘削したボーリング孔(07MI07号孔)からの湧水を利用して原位置の環境を保持した状態でろ過を行い、地下水中の元素のサイズ分布と化学状態に関する情報の取得と評価を試みた。分析対象元素のうち、Yはろ過膜の孔径の減少に伴ってろ液中の濃度が減少した。さらに化学種計算の結果から、分子サイズの異なるY-有機物錯体の存在が示唆された。本研究で用いた原位置でろ過を行う手法によって、地下水の被圧・嫌気状態を維持したまま地下水中の元素濃度のサイズ依存性を明らかにでき、化学種計算を組合せることで地下水中の元素の挙動予測に重要な知見の取得が可能であることが示された。

口頭

原位置における地下水の地球化学環境を保持したろ過手法に関する技術開発

青才 大介; 吉田 治生*; 水野 崇

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において地下環境における元素の挙動を把握することは重要である。元素の挙動は岩盤との反応や地下水流動状態,地下水の地球化学特性に支配されるが、地下水中のコロイドが元素の挙動に与える影響を検討する必要がある。しかし、地球化学特性により変化するコロイドを、地球化学特性を保持して採取・分析することは困難となっている。そのため本研究では、地下水中のコロイドを、被圧・嫌気状態を保持して採取する手法について検討した。ボーリング孔の孔口に、ろ過膜を取り付けたステンレス製の耐圧・気密性を有するろ過ホルダーを装着し、地下水のろ過及びろ液の回収を行った。ろ液についてはおもにろ過ホルダーの素材であるステンレスの含有元素について微量元素分析を行った。その結果、被圧・嫌気状態を保持したろ過が可能であったが、ステンレス含有元素の溶出が確認された。不動態化処理によって、一時的に溶出を防ぐことが可能であったが、時間経過に伴って、再び含有成分が溶出してくるため、今後は機材からの溶出を防ぐために対策を検討していく予定である。

口頭

瑞浪超深地層研究所における地球化学研究; 第1段階における地球化学概念モデルの妥当性確認方法について

水野 崇; 齋 正貴; 萩原 大樹; 青才 大介; 山本 祐平

no journal, , 

本研究では、瑞浪超深地層研究所で進めている地球化学研究について、現在までの第2段階での成果を取りまとめ、概念モデルとの相違点を明確にしたうえで、その妥当性を示すための手法を検討する。第1段階で構築した概念モデルに対して、第2段階での結果では、深部地下水の上昇及び断層を境界とした水質分布の変化、の2点が新たに確認された。これらは研究坑道の掘削に伴い生じたものと考えられ、第1段階で構築した概念モデルと第2段階で新たに確認できた事象の違いは、研究坑道掘削が原因であると考えられる。以上のことから、第1段階の概念モデルは、第2段階の調査結果に基づいて妥当であったと考えられる。

口頭

超深地層研究所計画; 地下水化学に関する調査研究

萩原 大樹; 水野 崇; 齋 正貴; 青才 大介; 山本 祐平

no journal, , 

超深地層研究所は、結晶質岩花崗岩を主な対象とした深地層の研究施設であり、この計画では地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究の一環として深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備を全体目標の一つとした調査研究が進められている。超深地層研究所計画において適用している段階的な調査研究の進展に伴い、地質環境を理解するための一連の方法論の詳細化とその評価を繰り返し実施し、併せて、その過程で得られた経験(失敗例を含む)やノウハウをできるだけ知識化して提示していくことが重要である。このため、本報告では、超深地層研究所計画の第2段階における地下水化学に関する調査方法の技術的開発と測定結果を整理し、地下深部における地球化学環境とその空間分布が、研究坑道掘削により受ける擾乱を把握するための技術的知見を示した。

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