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蓬田 匠; 橋本 直; 奥村 拓馬*; 山田 真也*; 竜野 秀行*; 野田 博文*; 早川 亮大*; 岡田 信二*; 高取 沙悠理*; 磯部 忠昭*; et al.
Analyst, 149(10), p.2932 - 2941, 2024/03
本研究では、ウラン鉱山より採取した黒雲母に含まれるUの分布状態と化学種を分析するため、超電導転移端センサー(TES)をマイクロビーム蛍光X線分光分析時の検出器として用いる手法を開発した。通常のシリコンドリフト検出器(SDD)の約220 eVのエネルギー分解能の蛍光X線スペクトルでは、13.615 keVのU L
線の蛍光X線と13.395 keVのRb K線の蛍光X線を分離することは困難であった。一方、TESを用いることにより13 keVのエネルギー領域で50 eVのエネルギー分解能が達成され、U LとRb Kの蛍光X線を完全に分離することができた。このTESを用いたピーク分離により、マイクロ蛍光X線分析における微量Uの正確なマッピング解析と、マイクロX線吸収端近傍構造分光における信号対バックグラウンド比の減少を達成できた。
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
被引用回数：2 パーセンタイル：21.11(Geochemistry & Geophysics)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。
福嶋 繁; 坂尾 亮太; 長安 孝明; 小原 義之
平成29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.61 - 66, 2017/06
人形峠鉱山の露天坑水は、鉄濃度が水質汚濁防止法を超過することから、発生源対策を検討する目的で、地下水流動解析や物質移行解析に取組んでいる。本報告では、これまでに得られた地下水流動解析の成果と今後の取組みについて報告する。露天採掘場跡地をモデル化して飽和・不飽和浸透流解析を行った結果、これまでの調査で得られた物性値と実測していない値や境界条件については一般値を用いることで、露天坑水を1m
/日未満、地下水位を
1.5mで整合させることができた。また、このモデルを用いた露天坑水量の低減化予測解析では、露天採掘場跡地の上流側から侵入する地下水を防ぐ遮水壁より、露天平坦部の雨水浸透を抑制する対策工の効果が高いことが分かった。物質移行解析については移流分散解析と化学反応解析に取り組んでおり、今後は、露天採掘場跡地内で起こっている化学反応を解明し、吸着、沈殿、溶解等の作用を考慮した物質移行解析に取組み、その成果を露天坑水の水量・水質の低減化を目的とした対策工の工法選定や設計検討に活用する。
長安 孝明; 瀧 富弘; 福嶋 繁
JAEA-Technology 2016-031, 53 Pages, 2017/02
JAEA-Technology-2016-031.pdf:4.42MB
人形峠鉱山では人形峠産鉱石を対象に、国産ウラン鉱石から四フッ化ウランまでの湿式一貫製錬法の工業化試験を行うために、鉱山保安法に基づく認可を得て昭和39年(1964年)に製錬所を建設して、技術開発に取組んだ。製錬所の操業に伴い発生する鉱さい等をたい積する目的で鉱さいたい積場を設置し、鉱さいたい積場からの上澄水は、同たい積場下流側に設けられた坑廃水処理施設で適切に処理を行ってきた。昭和57年(1982年)製錬所の工業化試験は終了し、その後は主に旧坑道から発生する坑水の一時貯留場として、鉱さいたい積場を活用している。人形峠環境技術センターではこれまで、核原料物質鉱山特有の課題である坑廃水中に含まれる微量のウランやラジウムの処理技術開発に取組み、安全な処理に努めてきた。現在も鉱さいたい積場からの上澄水は坑廃水処理施設で処理を行った後に吉井川水系池河川(いけごうがわ)へ排出しているが、処理水の水質は、当センターで定める河川への排出基準を十分満足しており、安定した処理を継続している。本資料は、人形峠鉱山における坑廃水処理の沿革、処理技術開発の取組みおよび坑廃水処理の現状についてまとめたものである。
齊藤 宏; 佐藤 泰*; 坂本 篤*; 鳥飼 一吉; 福嶋 繁; 坂尾 亮太; 瀧 富弘
JAEA-Technology 2015-063, 119 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-063.pdf:86.2MB
人形峠環境技術センターでは、ウラン鉱山の探鉱・採鉱・製錬試験を終了し、鉱山施設は現在、鉱山保安法に基づき人に対する危害及び鉱害の防止の観点から保安巡視等を行い施設の維持管理を行うとともに、安全確保を前提とした跡措置を進めている。鉱山跡措置においては環境への影響が他施設と比較し大きい「鉱さいたい積場」を最優先施設として位置付け、その上流側に位置する「廃砂たい積場」の跡措置工事を平成23年から2年間にわたって実施し、平成24年度に終了した。廃砂たい積場跡措置工事は、跡措置後の長期的な安定性、放射線防護、現在の鉱さいたい積場の役割や合理性等の観点から進め方や仕様を検討したのち、天然材料を用いた多重構造を有する覆土を施工した。廃砂たい積場跡措置後は、跡措置工事に期待された効果を確認することを目的として圧密沈下量の測定、覆土層内の温度測定、放射線量及びラドン散逸量のモニタリングを行うとともに、維持管理を行っている。今後は雨水浸透量抑制に係るモニタリングを行う予定である。これらのモニタリングにより跡措置工事の効果の有無及びその程度を確認したのち、結果を反映し下流側の「廃泥たい積場」の跡措置を行う。
福嶋 繁; 瀧 富弘; 齊藤 宏; 鳥飼 一吉; 佐藤 泰*
日本地下水学会2013年秋季講演会講演要旨, p.258 - 263, 2013/10
人形峠環境技術センターでは。鉱山保安法に基づき、人に対する危害及び公害防止の観点から休止ウラン鉱山の跡措置を進めている。鉱山跡措置においては、雨水浸透量低減化等を目的とした覆土について検討しているが、覆土には、長期的に遮水性を保持することが求められることから、アスファルト舗装や遮水シート等の人工物ではなく、ベントナイトや粘土等の天然材料を遮水層として用いることを基本としている。しかしながら、遮水性は時間の経過とともに凍結融解や乾燥収縮によるひび割れに等によって劣化することが知られていることから、遮水層上位に保護層を設置することとして、その仕様を決定するため、材料(3種)と厚さ(4種)をパラメータとした試験土槽設備を設置し、遮水層とその上位の保護層の性能に着目した試験を行った。その結果、センターに設置する雨水浸透量低減化を目的とした覆土の保護層に適した材料と厚さの組合せを選定することができた。
堀川 滋雄*; 佐々木 猛*; 越谷 賢*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターが所掌する麻畑2号坑捨石たい積場は、斜面勾配が約35度の谷地形に掘削土砂を投下堆積させたたい積場である。捨石たい積場末端部は二級河川に隣接しており、想定される断層型地震が発生した場合には斜面を形成している捨石土砂が河川内へ流れ込み、上・下流域への被害が懸念される地点である。本発表ではマニフォールド法-不連続変形法連成解析(NMM-DDA)を用いて、捨石たい積場斜面の地震時安定性を検討した結果について報告する。
堀川 滋雄*; 佐々木 猛*; 越谷 賢*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センター敷地内に位置する鉱さい堆積場は、試験製錬所, 旧坑道および坑水処理設備から発生する鉱さい, 坑水, ろ過砂, 沈殿物を堆積・貯留する施設である。最近山陰地方で多発している内陸型地震が当敷地近傍で発生した場合、激しい揺れに伴って、例えば鉱さい堆積場のコンクリートかん止堤および周辺地盤や付帯構造物が損壊することで鉱さい堆積場内に貯留している鉱さいや坑水・廃水等が堆積場外へ流出する可能性も考えられ、今後の安全対策事業の中で踏まえるべき対策検討課題の一つとなっている。2018年の発表では、かん止堤基礎岩盤の不連続面を考慮した地震応答解析として、等価連続体解析の一種である複合降伏モデル(MYM: Multiple Yield Model)に繰り返し載荷の影響を導入した手法(不連続面群の変形特性の拘束圧依存性や非線形性を考慮)を用いた地震応答解析を実施し、基礎地盤ならびに周辺構造物の地震時安定性を評価した事例を紹介した。本発表は2018年の結果を踏まえて、地震に伴って開閉口する基盤岩に分布する節理群の透水特性の変化から鉱廃水の流出状況を予測・評価することを目的に、複合降伏モデルを用いた節理性岩盤の二次元浸透流解析を行った事例について報告する。
堀川 滋雄*; 佐々木 猛*; 越谷 賢*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
This paper aims to analyze the scope and environmental impact of the mine deposit rocks sliding down when an active-fault earthquake occurs at the site in Tottori Prefecture, southwest Japan. The authors analyzed the behavior prediction of waste rocks in earthquake using Numerical Manifold method (NMM) and Discontinuous Deformation Method (DDA) coupled analysis in this study. In order to evaluation on the seismic stability of the mine deposit rock site, dynamic stability analysis is performed by FEM based on time history data of seismic stress and seismic acceleration which is generally obtained by two-dimensional seismic response analysis (dynamic FEM analysis). And the sliding amount is calculated by dynamic time history calculation (Newmark method). However, the Newmark method is an analysis method which is used on the premise that it can be treated as a small deformation theory. An elastic-plastic deformation of the mine deposit rocks is not considered in the method. The consideration of numerical analysis modelling at the site, (i) the behavior of the bedrock as a continuum and the behavior of the waste rocks as a discontinuity must be coupled analyzed. (ii) if the mine deposit rocks collapse due to the earthquake, it will be necessary to evaluate the impact on the surrounding area by risk of mine deposit rocks discharge (risk management), that is, to evaluate the scope and environmental impact of waste rocks falling down, the environmental impact, and its countermeasure costs. Since, an analysis method that can consider even large deformation (elastic-plastic behavior) of mine deposit rocks were required for this reason. From these conditions, the authors solved the bedrock using NMM, which can solve stress-deformation analysis of discontinuous rock mass, and the waste rocks were analyzed by coupling them using DDA that can reproduce slope collapse phenomenon such as collapse shape, arrival time, and fall speed due to the earthquake.
佐々木 猛*; 堀川 滋雄*; 越谷 賢*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
当該捨石たい積場は、風化花崗岩を基盤とする斜面勾配が約35度の谷地形に掘削土砂を投下している。捨石たい積場末端は河川に隣接し、想定される地震が発生した場合、斜面を形成する土砂が河川内に流入することが懸念される。本発表では、地震による捨石たい積場の安定性問題の解析をManifold法とDDAを組み合わせ、地震入力基盤は連続体のManifold法に入力し、上部の崩壊土砂は回転自由度を持つDDAでモデル化して、地震による斜面の安定性を検討した。これらの結果、たい積土砂は斜面上部から中央部で円弧状に最大で約3m移動することが判明した。これらの移動を抑える対策工として鉄筋挿入工が検討され、たい積土砂の移動量を40%から70%程度低減し、当該斜面が地震時でも安定であることが判明した。
若井 栄一; 高田 文樹; 高屋 茂; 加藤 章一; 北澤 真一; 大久保 成彰; 鈴土 知明; 藤井 貴美夫; 吉武 庸光; 加治 芳行; et al.
no journal, ,
次世代炉設計の自由度を上げるために新しい評価指標として照射損傷パラメータを検討し、長寿命プラント炉の候補構造材料(SUS304, 316FR, 12Cr(P122)鋼)を対象に照射損傷管理技術を開発することを目的とした。材料強度特性に関する既存データと取得データ,微細組織観察結果及び計算科学による結果を解析したところ、材料強度特性は弾き出し損傷量(dpa)に強く依存して変化するとともに、He量やHe/dpa比にも依存して変化する傾向があることがわかった。また、照射損傷指標の評価に必要な微小試験片用のクリープ試験及びクリープ疲労試験装置の開発を行うとともに、照射損傷進行を適切に把握するための非破壊評価として磁気応答特性の変化及び表面弾性波応答変化を調べ、その有効性を示すことができた。
)におけるウラン及び重金属(Fe, Mn)蓄積への内生細菌の関与中本 幸弘*; 山路 恵子*; 春間 俊克; 土山 紘平*; 小原 義之; 福山 賢仁; 福嶋 繁
no journal, ,
近年、休廃止鉱山において植物や微生物を利用した浄化方法が処理コストや廃水量の削減等の観点から注目を集めている。本研究調査地である日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、鉱さいたい積場に坑水を一時貯留後、水質改善処理を行って河川に放流している。本たい積場の坑水にはFeやMn及びU, Raが含まれ、抽水植物のヨシ( (Cav.) Trin. ex Steud.)群落が成立している。ヨシは重金属を蓄積することで水質浄化を行うことが可能な植物種として知られているが、具体的なメカニズムに関しては未だ不明な点が存在する。重金属を蓄積する植物は、根に生息する内生微生物の存在により、植物が重金属耐性を高め、高濃度に蓄積することができるという知見がある。そこで本研究では、鉱さいたい積場における坑水の自然浄化機能に関与している可能性があるヨシを研究対象植物とし、内生微生物の関与を考慮した重金属元素及びUの蓄積機構を解明することを目的とした。ICP-OESおよびICP-MSによる植物体内の元素濃度を測定した結果、ヨシはFe及びMn, Uを節根に高濃度蓄積していた。ヨシ節根におけるFeの局在部位を観察したところ、ヨシ節根の表皮細胞と側根の部分にFeを蓄積していることが判明した。またヨシの節根から内生細菌を分離し、重金属耐性に寄与する化合物であるシデロフォアの産生能を確認した結果、分離された菌株のうち、約88%の細菌にシデロフォア産生能が確認された。シデロフォア産生能を有する細菌がヨシ節根に高頻度で生息していることから、ヨシにおけるFeやMn, Uの蓄積に関与している可能性が示唆された。現在、ヨシより分離した内生細菌をヨシ滅菌実生に接種する接種試験を行い、ヨシの重金属元素及びUの蓄積機構への内生微生物の関与を精査している。
岡嶋 成晃; 西 裕士; 兼本 茂*; 山根 義宏*; 福島 昌宏; 北村 康則; 北野 彰洋; 鈴木 隆之; 安藤 真樹; 山根 剛
no journal, ,
高速炉システムを対象に実機での原子炉起動前炉物理試験を未臨界状態で実施できる測定技術として、修正中性子源増倍法を基本に炉雑音計測法を組合せ、かつ解析による補正を適用した測定法(シンセシス法)を開発検討した。また、その適用性について高速炉臨界実験装置(FCA)を用いて検証した。さらに、その技術に基づく実機の計測システムを提案した。この一連の実施内容に関する5件のシリーズ発表の第1番目として、その背景と目的及び概要について報告する。
福嶋 繁; 佐藤 和彦
no journal, ,
夜次露天採掘場跡地は、昭和52年から昭和62年に低品位のウラン鉱石を露天掘りした跡地である。この跡地内に浸透した地下水は敷設された暗渠をとおして集水井に集められ(以後、露天坑水という)、夜次鉱さいたい積場へ送られて、一時貯留されたのち、坑水処理して河川に放流されている。この露天坑水の鉄濃度が鉱山保安法や水濁法の法令値を超過し、ラジウム濃度が岡山県との協定値の基準を超過することが坑水処理施設の負荷となっている。この坑水処理負荷の低減や環境保全の観点からも露天採掘場跡地の地下水の流れや水質形成機構を明確にして、今後の対策検討に資することを目的に地下水シミュレーションに取組んでいる。本発表では、夜次露天採掘場跡地の地下水の特徴や地下水シミュレーションの取組みやこれまでの成果について簡潔に紹介する。
堀川 滋雄*; 佐々木 猛*; 越谷 賢*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
本発表では、岩盤の不連続面を考慮した地震応答解析として、不連続面群の変形特性の拘束圧依存性や非線形性が考慮できる解析として、等価連続体解析の一種である複合降伏モデルに繰り返し載荷の影響を導入した手法を用いて地震応答解析を行い、基盤の安定性を評価した事例を報告する。解析対象は、日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センター敷地内に位置する鉱さいたい積場かん止堤の基礎岩盤を構成している花崗岩地山である。過去に実施されてきた地質調査結果をもとに母岩物性値や節理群の走向傾斜, 分布間隔, 幅, せん断剛性, 垂直剛性などを決定して入力物性値とした。解析の結果、かん止堤の安定性には全く問題ないこと、基礎岩盤の高角度節理系で地震時に若干開口することが分かった。本解析においては、人形峠センターで今後発生するであろう巨大想定地震時における鉱さいたい積場のコンクリートかん止堤とその周辺の地盤, 基盤の影響解析であり、今後、本解析結果に基づき対策等を検討する。
福島 昌宏; 岡嶋 成晃; 北村 康則; 安藤 真樹; 山根 剛; 森 貴正; 西 裕士; 山根 義宏*; 兼本 茂*
no journal, ,
高速炉実機において、反応度フィードバック効果を未臨界状態にて精密測定することが可能な反応度計測システムを開発することを目指している。未臨界反応度計測法として考案した炉雑音法と修正中性子源増倍法を組合せたシンセシス法について、実機炉心への適用性を検証するために、日本原子力研究開発機構の高速炉臨界実験装置FCAを用いた実証試験を計画した。本発表では、FCA実験体系の概要と実験計画について報告する。
岡嶋 成晃; 西 裕士; 山根 義宏*; 兼本 茂*; 山根 剛; 森 貴正; 北村 康則; 福島 昌宏; 北野 彰洋; 安藤 真樹; et al.
no journal, ,
高速炉システムを対象に、実機での原子炉起動前炉物理試験を未臨界状態で実施できる測定技術を開発し、高速炉臨界実験装置(FCA)を用いて実証するとともに、その技術に基づく実機の計測システムの提案を文部科学省のエネルギー対策特別会計委託事業として実施している。本発表では、その研究の背景と目的,研究の概要を報告する。
田原 康博*; 吉田 堯史*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、これまでにウラン鉱山の閉山措置事業を進めてきている。この事業においては、鉱山施設内の水質形成の現象理解や措置工法の選定、措置後の予測が重要となる。本発表では、人形峠環境技術センターの露天採掘場跡地における坑水対策の1つとして、現地水質の再現に対する流体・化学反応連成解析技術の適用性を検討した結果を報告する。
田原 康博*; 吉田 堯史*; 松浦 太一*; 深沢 壮騎*; 所 千晴*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターでは、閉山措置事業の中で、坑水発生源対策や坑水処理対策など、様々な取り組みを実施してきている。その一環として、露天採掘場跡地から発生する坑水の水量減少, 水質改善を目的とし、現地での様々なデータの取得やモデリング検討を組み合わせることによって、実態把握や対策工検討、および、その効果予測に取り組んでいる。本研究では、地表面と地下における水の流れを一体的に取扱うことができる地圏流体シミュレータGETFLOWSと、地球化学計算コードPHREEQCを結合させた流体・化学反応連成シミュレータを用いて、露天採掘場跡地における地下水流動・水質形成の再現と、想定される対策工を行った際の水量・水質に対する予測検討を実施した。加えて、流体・化学反応連成解析の適用性や現状の課題についての考察を行った。
富山 眞吾*; 五十嵐 敏文*; 小田代 佳奈*; 山口 耕平*; 福嶋 繁; 小原 義之
no journal, ,
岡山県の北部、鳥取県との県境付近に位置する人形峠鉱山は事業休止中の核燃料物質鉱山であり、日本原子力研究開発機構が大学・研究機関との連携のもと、閉山措置に向けた計画検討に取り組んでいる。対象となる鉱山施設のうち夜次(よつぎ)2号坑道では、地元自治体との協定で定められた排出基準値を超えた濃度のラジウムを含む坑水が発生しており、坑水量低減のための発生源対策が必要となっている。これまでの研究では、陥没構造など坑道直上部が全般的に高透水性を有していることを仮定した数値解析モデルにおいて、降雨と降水量の応答を概ね再現することができた。一方で境界条件として重要な降雨涵養量や周辺流域からの地下水の出入りについては明らかではなく、課題となっていた。本発表では、流域水収支や地下水流動特性とそれらを踏まえた発生源対策の効果予測結果を報告する。
