Status of study of long-term assessment of transport of radioactive contaminants in the environment of Fukushima (FY2018) (Translated document)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

環境試料中からの放射性セシウム微粒子の単離; リターへの適用事例

田籠 久也; 土肥 輝美; 石井 康雄; 金井塚 清一*; 藤原 健壮; 飯島 和毅

JAEA-Technology 2019-001, 37 Pages, 2019/03

JAEA-Technology-2019-001.pdf:26.85MB

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故由来の放射性セシウム微粒子(CsMP)の空間的分布の把握や、その物理化学特性を統計的に評価するには、環境試料等からの効率的なCsMPの単離が必要となる。本報では、森林生態系のCs循環に影響する可能性のあるリターに着目し、リターからの効率的なCsMPの単離法を開発した。過酸化水素水による有機物分解処理と、電子顕微鏡学的手法を組み合わせることによって、多くの土壌鉱物粒子を含むリター中からCsMPを短時間(1粒子あたり3日)で単離することができた。この単離法は、林床のリターのみならず、生木の樹皮や葉などの植物試料をはじめ、その他の有機物試料への適用も期待される。

Translocation of radiocesium released by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident in Japanese chestnut and chestnut weevil larvae

佐々木 祥人; 石井 康雄; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 渡辺 貴善; 新里 忠史

The Horticulture Journal, 86(2), p.139 - 144, 2017/04

http://doi.org/10.2503/hortj.MI-132

2011年3月に発生した福島第一原子力発電事故により飛散した放射性セシウムの栗に対する移行を明らかにするために、果実の各部位と葉のオートラジオグラフィと放射性セシウム濃度を調べた。栗の果実は、可食部である子葉と鬼皮の間に薄皮をもつ。果実における放射性セシウム濃度は、鬼皮、薄皮、子葉ともに約1.010Bq・kgで各部位においてほぼ同濃度であり、また葉もほぼ同濃度であった。さらに果実に寄生するクリシギゾウムシの幼虫の放射性セシウム濃度は、果実の可食部である子葉の約7分の一であることが示された。

Input and output budgets of radiocesium concerning the forest floor in the mountain forest of Fukushima released from the TEPCO's Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

新里 忠史; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 佐々木 祥人; 石井 康雄; 渡辺 貴善

Journal of Environmental Radioactivity, 161, p.11 - 21, 2016/09

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.04.017

東電福島第一原子力発電所の事故から2-3年経過後の福島県阿武隈山地の森林において、事故により放出された放射性セシウムの林床を基準とした流出及び入力量を推定した。放射性セシウムの流出入の観測は、落葉樹のコナラ林と常緑樹のスギ林に設置した観測区画において、表面洗食、林内雨、樹幹流、リターフォールを対象に実施した。その結果、福島県の降雨時期において、林床を基準とした放射性セシウムの入力量は、流出量と比較して4-50倍高い結果が得られた。これらの結果は、放射性セシウムはその著しく低い流出量のために森林内に留まる傾向にあることを示す。このため、森林における放射性セシウムの循環プロセスの理解が、放射性セシウムの濃度レベルの将来予測と森林に係る生活の再生における重要なであることを示す。

Development of a measurement system for the determination of () cross-sections using multi-nucleon transfer reactions

牧井 宏之; 太田 周也*; 石井 哲朗; 若林 泰生*; 古高 和禎; 西尾 勝久; 西中 一朗; 千葉 敏; 井頭 政之*; Czeszumska, A.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 797, p.83 - 93, 2015/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.05.005

中性子捕獲断面積を間接的に導出するための、線測定用のコンプトン抑止型LaBr(Ce)検出器と荷電粒子測定用のシリコン-検出器から構成される、新しい測定装置の開発を行った。原子力機構タンデム加速器からのエネルギー153MeVの酸素18ビームをGd及び、Gd標的に照射して発生する線と荷電粒子の同時測定を行うことにより、開発した装置の特性試験を行った。大型(直径4インチ、長さ5インチ)のLaBr(Ce)検出器を用いることにより、Gd(O, O)Gd反応及び、Gd(O, O)Gd反応で生成される複合核からの線の測定に成功した。得られた結果から新たに開発した測定装置が多核子移行反応を用いた中性子捕獲断面積の導出に極めて有効であることを見出した。

Towards optimizing the performance of self-regenerating Pt-based perovskite catalysts

Jarrige, I.*; 石井 賢司; 松村 大樹; 西畑 保雄; 吉田 雅洋*; 岸 浩史*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 笠井 秀明*; et al.

ACS Catalysis, 5(2), p.1112 - 1118, 2015/02

https://doi.org/10.1021/cs501608k

Self-regenerating automotive catalysts owe their remarkable performance to the repeated motion of the precious metal atoms in and out of the perovskite lattice under fluctuating oxidizing and reducing conditions, preventing coalescence of the metal nanoparticles. Here we use resonant inelastic X-ray scattering to characterize the occupied and unoccupied Pt 5d states in two self-regenerating Pt-perovskite catalysts, CaTiPtO and CaZrPtO. Upon reduction, the element and symmetry-specific charge excitation spectra reveal a sizeable hybridization between the Pt 5d and the Ti 3d or Zr 4d states at the interface between the nanoparticles and the perovskite, which involves the occupied states and is thus invisible in X-ray absorption spectra. A correlation is found between the strength of this d-band hybridization and the proportion of Pt nanoparticles that remain buried below the surface during reduction, indicating that the motion of the Pt atoms towards the surface is hindered by this hybridization specifically, rather than by the Pt-O bonding. These results provide direct evidence that the strength of the metal-metal d-band hybridization plays a pivotal role in determining the efficiency of self-regeneration in perovskite catalysts.

Ground-state configuration of the nucleus No

浅井 雅人; 塚田 和明; 阪間 稔*; 羽場 宏光*; 市川 隆敏*; 石井 康雄; 豊嶋 厚史; 石井 哲朗; 西中 一朗; 永目 諭一郎; et al.

Physical Review C, 87(1), p.014332_1 - 014332_6, 2013/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.014332

Noの基底状態のスピン・パリティ,中性子軌道配位を崩壊核分光により初めて実験的に同定した。Noは、これまでにスピン・パリティや一粒子軌道配位が同定された原子核の中で最も中性子数の多い原子核である。本研究によりNoの基底状態と娘核Fmの231.4keV励起準位の中性子軌道配位が9/2[615]と同定され、この領域の原子核における中性子一粒子軌道のエネルギー間隔と順序が明らかになった。中性子数=157における9/2[615]基底状態の出現は、=152と=162に存在する変形殻ギャップ間の中性子軌道のエネルギー順序が中性子数が増えるにつれて大きく変化していることを示唆している。

大気マイクロPIXEによるアスベスト肺中のアスベストとFas及びCD163発現の共局在の分析

土橋 邦生*; 清水 泰生*; 松崎 晋一*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横山 彰人; 石井 保行; 神谷 富裕; 荒川 和夫*; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 87, 2012/01

https://doi.org/10.11484/jaea-review-2011-043

In-air microparticle-induced X-ray emission (in-air micro-PIXE) analysis is based on irradiation of specimens with a proton ion microbeam, and has been modified for biological application. Two-dimensional analysis and quantitative analysis using the system confirmed that asbestos induced apoptosis by upregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163 could be estimated on Silica, Ferrous iron, and Magnesium deposition. These results indicate that the system could be very useful for investigating the pathogenesis of inhaled asbestos-induced immune reactions and for determining harmful levels of asbestos.

Polarization-analyzed resonant inelastic X-ray scattering of the orbital excitations in KCuF

石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.

Physical Review B, 83(24), p.241101_1 - 241101_4, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.241101

We report a Cu -edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of orbital excitations in KCuF. By performing the polarization analysis of the scattered photons, we disclose that the excitation between the orbitals and the excitations from to exhibit distinct polarization dependence. The polarization dependence of the respective excitations is interpreted based on a phenomenological consideration of the symmetry of the RIXS process that yields a necessary condition for observing the excitations. In addition, we show that the orbital excitations are dispersionless within our experimental resolution.

Resonant inelastic X-ray scattering of LaCuNiO

石井 賢司; 池内 和彦*; Jarrige, I.; 水木 純一郎; 平賀 晴弘*; 山田 和芳*; 筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*; 遠藤 康夫*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S155 - S157, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.11.171

Substitution of a specific element for a component is often used to elucidate its role in the superconductors. For a complete understanding of the substitution effect not only on the superconductivity but also on the electronic states, element-selective experiments are required. In this respect, resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) has proven to be a powerful experimental technique enabling element-selective diagnosis of charge excitations. By tuning the incident photon energy to a given absorption edge of the element, the excitations involving the element are resonantly enhanced. In addition, RIXS has the advantage that momentum dependence can be measured. Using RIXS, we have measured the electronic excitations at the substituting sites in LaCuNiO and LaNiCuO. Near the absorption edge of the substituting element, namely the Ni -edge for LaCuNiO and the Cu -edge for LaNiCuO, charge transfer excitations from the 2 level of neighboring oxygen to the upper Hubbard band of the substituted Ni/Cu are observed. Experimental spectra are qualitatively reproduced by a theoretical calculation based on a - model.