Ocean current data obtained by Acoustic Doppler Current Profiler across the Tsugaru Strait (Joint research)

川村 英之; 広瀬 直毅*; 中山 智治*; 伊藤 集通

JAEA-Data/Code 2021-004, 34 Pages, 2021/05

JAEA-Data-Code-2021-004.pdf:3.72MB

日本原子力研究開発機構は1999年10月から2008年1月の期間中、津軽海峡を航行するフェリーに設置した超音波流速計を使用して、当該海域における海流調査を実施した。津軽海峡における海流の特徴を把握することは、周辺に立地する原子力施設から放出される放射性物質の海洋拡散を予測する上で重要なことである。さらに、津軽暖流のメカニズムを解明することは、海洋学の観点からも非常に興味深いことである。本調査で整備した海流のデータセットは日毎のデータファイルから構成されており、各データファイルには表層から底層までの流速の東西・南北成分が記録されている。データが欠損している期間があるが、データセットには1999年10月から2008年1月まで合計2,211日分のデータファイルが格納されている。本報では、ユーザーが適切にデータセットを解析するために必要な情報を記載している。第1章では、海流調査の背景と目的を述べる。第2章では、超音波流速計を使用した調査方法について説明する。第3章では、データファイルのレコード形式とデータ取得率について説明するとともに、解析結果の一例を示す。最後に、第4章で本報の結論を述べる。

Simulation of concentrations of anthropogenic radionuclides in the Japan Sea

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*; 外川 織彦

Proceedings of Joint International Conference of 7th Supercomputing in Nuclear Application and 3rd Monte Carlo (SNA + MC 2010) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2010/10

日本原子力研究開発機構は、1997年から2002年の間に日本海海洋調査を実施して、日本海における人工放射性核種濃度の分布を明らかにした。本研究の目的は、海洋大循環モデルを使用して数値実験を行い、日本海海洋調査で得られたさまざまな知見を確証することである。数値実験は、大気中核実験が主な起源である大気降下量を海面の境界条件とし、東シナ海の平均表層濃度を対馬海峡からの流入境界条件とした。モデル結果は、SrとCsの濃度に関して、観測結果とよく一致した。表層におけるSrとCsの濃度は、それぞれ1.01.5Bq/mと2.02.5Bq/mであり、表層から深層にかけてこれらの濃度は指数関数的に減少する。また、日本海全域におけるSrとCsの全存在量は、それぞれ1.34PBq(1PBq=10Bq)と2.02PBqとなり、日本海海洋調査で得られた観測データによる見積もりとよく一致した。さらに、1945年から2000年における全存在量を計算して、1964年にSrは4.86PBq、Csは7.33PBqの最大値を示すことがわかった。

Sequential forecasting of the surface and subsurface conditions in the Japan Sea

広瀬 直毅*; 川村 英之; Lee, H. J.*; Yoon, J.-H.*

Journal of Oceanography, 63(3), p.467 - 481, 2007/06

https://doi.org/10.1007/s10872-007-0042-5

本研究は、渦解像度海水循環モデルに人工衛星データを同化することにより、日本海の現実的な変動を再現・予測するものである。このシステムでは、近似カルマンフィルターと緩和法によるデータ同化手法が重要な役割を果たしている。また、多数の人工衛星海面高度計データは時空間的に不規則に得られるため、逐次的に誤差共分散を修正した方が誤差共分散の漸近解を用いる場合より精度が高いことがわかった。最も精度が良い実験では、人工衛星海面水温データに対して平均二乗誤差が1.2Cの差となり、海面高度計データの約半分の海面変動を計算できることが確認された。予報実験においては、持続性が予報変数・水深・海域により大きく異なることが示された。

定常臨界実験装置(STACY)の製作

村上 清信; 小野寺 清二; 広瀬 秀幸; 曽野 浩樹; 高月 幸男*; 安田 直充*; 桜庭 耕一; 小川 和彦; 會澤 栄寿; 有嶋 秀昭*; et al.

JAERI-Tech 98-033, 70 Pages, 1998/08

JAERI-Tech-98-033.pdf:2.25MB

核燃料サイクル技術の臨界安全性に関する研究を行うために燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)が建設され、2つの臨界実験装置(定常臨界実験装置(STACY)及び過渡臨界実験装置(TRACY))が設置された。STACYは、ウラン硝酸水溶液、プルトニウム硝酸水溶液及びウランとプルトニウムの混合硝酸水溶液を燃料とする臨界実験装置で、溶液燃料体系のベンチマークデータの提供及び再処理施設の溶液取り扱い系における臨界安全裕度の確認を目的とし、燃料の濃度及び種類、炉心タンクの形状及び寸法、反射体の種類及び大きさ等をパラメーターとする臨界データを取得することのできる装置である。STACYは平成7年2月に初臨界を達成、平成7年5月に科学技術庁の使用前検査に合格し、その後U濃縮度10w/oのウラン硝酸水溶液燃料を用いた実験が行われている。

日本海における人工放射性核種の分布に関する数値実験

川村 英之; 伊藤 集通; 小林 卓也; 乙坂 重嘉; 広瀬 直毅*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海における人工放射性核種の分布を把握することを目的として、1997年から2002年の期間中に日本海の海洋調査を行った。本研究の目的は、海洋調査で得られた人工放射性核種の分布を数値モデルにより再現し、その移行過程を解明することである。数値モデルの海面境界条件として、Sr-90とCs-137のグローバルフォールアウトによる年間積算量を与えた。数値実験の結果、表層から中層のSr-90とCs-137の濃度は観測値と比較的一致したが、1000m以深の深層では濃度が低いという問題があった。今後は、数値モデルのパラメーターや境界条件等を改良して再実験を行う予定である。

日本海における物質循環モデルの開発について

川村 英之; 小林 卓也; 伊藤 集通; 乙坂 重嘉; 外川 織彦; 鬼塚 剛*; 広瀬 直毅*

no journal, , 

原子力機構が1997年から2002年の間に行った日本海海洋調査で明らかになった知見を数値モデルで解明するために、現在日本海における物質循環モデルの開発を行っている。日本海物質循環モデルは、海洋大循環モデル・海洋中放射性核種移行モデル・低次生態系モデルから構成されている。現在、Sr-90とCs-137を海洋大循環モデルの中にトレーサーとして組み込み、核実験起源の大気降下量を海面境界条件とした予備実験を行っている。その結果、Sr-90とCs-137の表層濃度は1960年代に最大で、それぞれ約6Bq/m, 7Bq/mとなり、その後徐々に濃度は小さくなって1990年代には約2Bq/m, 3Bq/mと計算され、これらの経年変化は観測結果と一致した。また、2001年に補正した日本海全域に含まれるSr-90とCs-137の全存在量は、それぞれ約1.34PBq, 2.02PBqとなり、観測データから見積もられた値に近いものとなった。

日本海における海洋環境評価システムの構築

川村 英之; 小林 卓也; 広瀬 直毅*; 伊藤 集通; 外川 織彦

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海を対象海域として沿岸の原子力関連施設や船舶事故等により海洋中に放出された環境負荷物質の移行を計算する海洋環境評価システムの開発を行っている。このシステムは、海水循環モデル・物質移行モデル・被ばく線量評価モデルの三つのモデルから構成されている。海洋中の環境負荷物質の移行を精度よく再現・予報するには、近辺海域の海況場を現実的に計算する必要があるが、そのための一つの手段としてデータ同化が考えられる。本研究は、データ同化手法の一つである近似カルマンフィルターを海水循環モデルに適用して、1997年1月に起こったロシア船「ナホトカ号」の事故による流出重油の再現実験を行い、システムの有効性や問題点を検証することを目的としている。事故は1997年1月2日に島根県隠岐諸島の北東沖で起こり、タンカーから流出した重油は数週間中に兵庫県・京都府・福井県・石川県沖に広がったが、一部は能登半島を越えて新潟県の沿岸にまで漂着した。これらの海域には日本沿岸を流れる対馬暖流が卓越しており、流出重油の移行を再現するには対馬暖流を現実的に再現することが最も重要と考えられる。数値実験の結果、データ同化を適用して計算した海流場を用いることにより、流出重油の分布をより現実的に再現することが可能であることが確認された。

日本海予報モデルに対する非定常カルマンフィルターの導入

広瀬 直毅*; 川村 英之

no journal, , 

日本海を対象とした海水循環モデルに複数の人工衛星によって得られる海面高度計データを同化する場合、定常近似された誤差共分散行列よりも、連続的に時間変化する誤差共分散行列を使用した方が正確なデータ同化結果が得られるということが報告されている。本研究は、その追加実験と改善を行ったものである。数値実験の結果、全くデータ同化を行わない場合と比較して、データ同化実験では海面変動がやや弱くなった。このことは、強すぎる中規模擾乱が海面高度計データの同化により現実的な分布に修正されたと解釈できる。また、非定常の誤差共分散行列を使用した実験の方が定常近似した実験より観測値に近くなり、特に北海道西方海域で両者の差が大きくなった。その他にも、順圧成分に対するデータ同化結果はデータ同化間隔(1日)のうちにほとんど失われるが、傾圧成分に対しては一度のデータ同化で向上した精度が暫く保持されることがわかった。本研究で得られた結果は、原子力機構が開発している日本海海水循環モデルのさらなる精度向上を目指すうえで非常に有効であると考えられる。

対馬暖流沿岸分枝の同化モデリング

川村 英之; 伊藤 集通; 広瀬 直毅*; Yoon, J.-H.*; 滝川 哲太郎*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、日本海における物質循環モデルを構築している。海洋中の物質の移流・拡散を正確に計算するには、海流や水温等の海況場を正確に再現する必要がある。日本海の海況場は対馬海峡を通過する対馬暖流や津軽海峡を通過する津軽暖流に強く制約されている。本研究は、共同研究を行っている九州大学で観測している対馬暖流の通過流量データと日本原子力研究開発機構で観測を行っている津軽暖流の通過流量データを海洋大循環モデルに入力して、モデルの再現性を高めることを一つの目的としている。また、人工衛星の海面高度計データと日本沿岸の潮位計データをカルマンフィルターを使用してデータ同化した。計算結果を2000年9月から10月にかけて行われた現場観測の結果と比較すると、沿岸域付近の対馬暖流沿岸分枝と呼ばれる海流の通過流量等がよく再現されていることが確認された。