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論文

A Modeling approach to estimate $$^{3}$$H discharge from rivers; Comparison of discharge from the Fukushima Dai-ichi and inventory in seawater in the Fukushima coastal region

佐久間 一幸; 町田 昌彦; 操上 広志; 岩田 亜矢子; 山田 進; 飯島 和毅

Science of the Total Environment, 806(3), p.151344_1 - 151344_8, 2022/02

Estimation of $$^{3}$$H discharge from river catchments is important to evaluate the effect of Fukushima Dai-ichi discharge and future planned $$^{3}$$H release to the ocean on the coastal environment. Using a previously developed model based on the tank model and observed $$^{3}$$H concentration in river water, the $$^{3}$$H discharge from the Abukuma River and 13 other rivers in the Fukushima coastal region were estimated from June 2013 to March 2020. The annual $$^{3}$$H discharge from catchments of the Abukuma River and 13 other rivers in the Fukushima coastal region during 2014-2019 were estimated to be 1.2-4.0 TBq/y. These values were approximately 2-22 times larger than the annual $$^{3}$$H discharge from the Fukushima Dai-ichi after 2016, indicating the significance of naturally derived $$^{3}$$H discharge from the catchments through the rivers. This estimation is expected to be useful to evaluate and predict $$^{3}$$H concentrations and inventories in the Fukushima coastal region for consideration of planned $$^{3}$$H release to the ocean.

報告書

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。

報告書

福島における放射性セシウムの環境動態研究の現状(平成30年度版)

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 2019-002, 235 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB

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、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等が生じる、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に対する懸念があり、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。原子力機構では、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。

論文

Simultaneous measurements of superradiance at multiple wavelength from helium excited states, 2; Analysis

大饗 千彰*; Harries, J.; 岩山 洋士*; 川口 健太郎*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 中嶋 享*; 中野 逸夫*; 繁政 英治*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(3), p.034301_1 - 034301_10, 2016/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:56.08(Physics, Multidisciplinary)

Previous experimental studies of superradiance (SR) in multi-level systems have been explainable using the predictions of the well-known simple two-level SR model. However our recent study using EUV free-electron laser excitation of helium atoms, where SR was observed at wavelengths of 502 nm, 668 nm, and 728 nm, revealed behaviour which necessitates a full multi-level treatment of the SR development. In this paper, we report simulations of the initial excitation by the FEL pulses, and the subsequent development of multi-level SR. The results of the simulation reproduce the experimental findings, and reveal that competitive SR on two transitions with a common upper level plays an important role in the development of the system.

論文

A Streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses

Harries, J.; 岩山 洋士*; 永園 充*; 富樫 格*; 矢橋 牧名*; 久間 晋*; 中嶋 享*; 宮本 祐樹*; 大饗 千彰*; 笹尾 登*; et al.

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 48(10), p.105002_1 - 105002_9, 2015/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.32(Optics)

We report the observation of superfluorescence at wavelengths (in air) of 501.6 nm, 667.8 nm, and 728.1 nm following the excitation of helium atoms with free-electron laser pulses at wavelengths of 53.7 nm ($$n$$=3 excitation) and 52.2 nm ($$n$$=4 excitation). The observed wavelengths of the superfluorescence pulses correspond to 1s3p-1s2s, 1s3d-1s2p, and 1s3s-2p transitions. Observation of superfluorescence on these transitions implies either competing cascade decays, or direct excitation of non-dipole allowed transitions. We have studied the time structure of the emitted pulses using a streak camera, and the results cannot be explained by straightforward considerations using the usual model for two-level superfluorescence.

論文

Simultaneous measurements of super-radiance at multiple wavelengths from helium excited states, 1; Experiment

中嶋 享*; Harries, J.; 岩山 洋士*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 大饗 千彰*; 富樫 格*; 矢橋 牧名*; 繁政 英治*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 84(5), p.054301_1 - 054301_7, 2015/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:50.68(Physics, Multidisciplinary)

In this paper, we report the results of measurements of the intensities and delays of super-radiance decays from excited helium atoms at multiple wavelengths. The experiment was performed using extreme ultraviolet radiation produced by the free electron laser at the SPring-8 Compact SASE Source test accelerator facility as an excitation source. We observed superradiant transitions on the 1s3p$$rightarrow$$1s2s ($$lambda$$=502 nm), 1s3d$$rightarrow$$1s2p ($$lambda$$=668 nm), and 1s3s$$rightarrow$$1s2p ($$lambda$$=728 nm) transitions. The pulse energy of each transition and its delay time were measured as a function of the target helium gas density. Several interesting features of the data, some of which appear to contradict with the predictions of the simple two-level super-radiance theory, are pointed out.

口頭

EUV-FEL励起He(1snp)からの超蛍光; ストリークカメラを用いた観測

Harries, J.; 岩山 洋士*; 永園 充*; 富樫 格*; 久間 晋*; 中嶋 享*; 繁政 英治*

no journal, , 

Following excitation of 1s3p atoms in a sample of pressures around 3000 Pa the dominant mode of decay was found to be superfluorescence at 501.6 nm. At higher densities superfluorescence on other transitions, 3d-2p at 667.8 nm and 3s-2p at 728.1 nm was also observed. Using filters in front of a streak camera, we have characterized this competitive process. Further, we have studied excitation at 52.2 nm, corresponding to 1s4p excitation. Emission at 667.8 nm emission was found to be dominant, indicating two-step cascade superfluorescence 4p-3d-2p.

口頭

Cascade and competitive superfluorescence in He studied at the EUV free-electron laser SCSS using a streak camera

Harries, J.; 岩山 洋士*; 永園 充*; 富樫 格*; 久間 晋*; 中嶋 享*; 繁政 英治*

no journal, , 

Following excitation of 1s3p atoms in a sample of pressures around 3000 Pa the dominant mode of decay was found to be superfluorescence at 501.6 nm. At higher densities superfluorescence on other transitions, 3d-2p at 667.8 nm and 3s-2p at 728.1 nm was also observed. Using filters in front of a streak camera, we have characterized this competitive process. Further, we have studied excitation at 52.2 nm, corresponding to 1s4p excitation. Emission at 667.8 nm emission was found to be dominant, indicating two-step cascade superfluorescence 4p-3d-2p.

口頭

EUV-FEL励起ヘリウム原子集団における多準位間超放射,1; 実験

中嶋 享*; Harries, J.; 岩山 洋士*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 大饗 千彰*; 富樫 格*; 繁政 英治*; 笹尾 登*

no journal, , 

SCSSのEUV-FELにより1s3p状態へ励起されたヘリウム原子から放出される多準位間同時超放射の測定結果について報告する。それぞれの超放射の遅延時間と強度のヘリウム原子密度依存性は複雑な振る舞いを示し、単純な二準位模型では説明ができないものである。講演では測定結果の詳細と二準位模型の予想からのずれについて報告する。

口頭

EUV-FEL励起ヘリウム原子集団における多準位間超放射,2; 解析

大饗 千彰*; Harries, J.; 岩山 洋士*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 中嶋 享*; 繁政 英治*; 若林 知成*; 笹尾 登*

no journal, , 

SCSSのEUV-FELにより1s3p状態へ励起されたヘリウム原子から放出される多準位間同時超放射測定に対する解析結果を報告する。観測された超放射の遅延時間及び強度は、従来用いられてきた単純な2準位模型だけでは理解できない。本講演ではFELによるヘリウム原子の励起及びそれからの超放射についてシミュレーションを行い、多準位系における超放射の成長機構を解明したので報告する。

口頭

Mathematical modeling of radio-cesium migrations and air dose rate changes in eastern Fukushima Prefecture

北村 哲浩; 操上 広志; 佐久間 一幸; Malins, A.; 奥村 雅彦; 板倉 充洋; 山田 進; 町田 昌彦

no journal, , 

福島環境安全センターでは東京電力福島第一原子力発電所の事故に由来する放射性セシウムの将来的な再分布を予測する複数の解析モデルを整備している。現在、福島県浜通り側の陸域、河川、ダム湖内における土砂及びセシウムの侵食、移動及び堆積挙動について、整備した計算モデル群を活用して、降雨の規模に応じた土砂や放射性セシウムの流出挙動などの予測解析を行っている。本発表ではそれらの結果を現在までに得られている観測結果と比較しながら紹介する。また、放射性セシウムの土壌内深度分布と水平方向分布に基づき空間線量率の推移を予測したモデルも開発しており、その結果についても観測結果と比較した報告を行う。

口頭

Multiple-wavelength superfluorescence in helium following FEL excitation; Ultrafast experiments and simulations

Harries, J.; 大饗 千彰*; 岩山 洋士*; 川口 健太郎*; 久間 晋*; 宮本 祐樹*; 永園 充*; 中嶋 享*; 矢橋 逸夫*; 繁政 英治*; et al.

no journal, , 

Superfluorescence is the rapid, collective emission of radiation following the ultrafast creation of a population inversion in an atomic medium. We report the results of experiments and simulations for the excitation of helium atoms using pulses from the SCSS EUV free-electron laser.

口頭

Integrated watershed modeling for simulation of radio-cesium migration after flood events in the catchment near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant

佐久間 一幸; 操上 広志; Malins, A.; 山田 進; 舟木 泰智; 新里 忠史; 町田 昌彦; 北村 哲浩

no journal, , 

福島第一原子力発電所の事故後、広範な地域において多量の放射性セシウムによって汚染されている。汚染レベルや空間線量率の将来的な予測は、福島第一原子力発電所近くに住む人々にとって非常に重要な情報である。放射性セシウムは土壌に強く吸着されていることが知られており、放射性セシウムの将来予測を行う上で、土砂の挙動を予測することが重要と考えられる。そこで、広範な陸域解析に特化したモデルGETFLOWSを用いて、川内村荻野沢流域を対象に、詳細な3次元水理地質モデルを作成した。そのモデルを用いて、強度の異なる複数の降雨に対する水、土砂の輸送量および放射性セシウム137の再分布の計算を行った。本発表では、川内村荻野沢流域を対象に構築されたモデルを用いて、降雨イベント毎の土砂と放射性セシウム137の再分布予測の結果を報告する。

口頭

計算機シミュレーションによる請戸川河口付近における放射性物質が付着した土砂の移動予測

山田 進; 北村 哲浩; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 町田 昌彦

no journal, , 

本発表は福島長期環境動態研究(F-TRACE)の一環として実施した2次元河川シミュレーションコードNays2Dによる福島県の請戸川の河口付近での土砂の堆積分布予測およびセシウムの振る舞いに関する研究についての発表である。放射性セシウムの多くは土砂(粘土)に吸着し、土砂とともに移動する。そのため、洪水時のように流速が速くなると浮遊して流され、流速が遅くなるとに堆積することが知られている。そこで、原子力機構の並列計算機SGI ICEXを用いた並列シミュレーションにより請戸川の河口付近における洪水時の放射性セシウムが付着した浮遊砂の振る舞いを調査し、放射性セシウムの堆積を予測した。特筆すべき成果は、河口付近で合流している高瀬川の影響で請戸川の流れが北方向に曲げられ、河川の北側に放射性セシウム濃度の高い土砂が多く堆積することを示したことである。また、観測結果もシミュレーションと同様の傾向を示している。この成果は、計算機シミュレーションを用いることで河川によるセシウムの振る舞いを予測することが可能であることを示している。

口頭

Models on radiocesium migration in the surface water system in Fukushima Prefecture

操上 広志; 山田 進; 佐久間 一幸; 北村 哲浩

no journal, , 

線量率予測や放射性セシウムの湖底への堆積などさまざまな課題を評価するために、いくつかの放射性セシウムの輸送モデルを組み込んだ包括的スキームを開発した。本報告では、フォールアウト後100年までの広域的な放射性セシウムの分布の変化など、いくつかの解析事例を紹介する。

口頭

Applications of radiocesium migration models to Fukushima environmental issues, 1; Overview

操上 広志; 佐久間 一幸; Malins, A.; 山田 進; 町田 昌彦

no journal, , 

福島原子力発電所の事故後数年間、様々な時空間スケールの環境における課題に対応するため複数の数値モデルを開発し適用してきた。これまで対応してきた課題として、放射性セシウム再配分および線量率の中長期的な予測、陸域から海洋への放射性セシウム流出量の推定、大雨時の河川や湖沼中での放射性セシウムの挙動の理解、放射性セシウムの動態が林産物や水産物に与える影響の評価などが挙げられる。本報告では、福島の環境中の課題に対する我々の解析的研究の概要を紹介する。

口頭

Estimation of particulate and dissolved $$^{137}$$Cs discharge from rivers to the ocean near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant using a simple model

佐久間 一幸; 青山 道夫*; 中西 貴宏; 操上 広志; 町田 昌彦; 山田 進; 岩田 亜矢子

no journal, , 

MERCURYは海水や堆積物から生態系への移行を理解するためや大雨時に即座に$$^{137}$$Cs流出量を推定するために、簡易に河川から海洋への$$^{137}$$Cs流出量を推定するために開発したモデルの一つである。タンクモデル、流量と懸濁態流出量の関係式、河川水中の$$^{137}$$Cs濃度に関する2成分指数モデルによって構成される。このモデルを用いて、福島第一原子力発電所近傍の5つの河川から海洋への$$^{137}$$Cs流出量を見積もったところ、2018年は0.23TBq、2019年は0.81TBqとなった。2019年10月の巨大な台風Hagibis及びBualoiの影響により、$$^{137}$$Cs流出量は2018年よりも2019年の方が大きかった。このモデルは土壌粒子の粒径と$$^{137}$$Cs濃度の関係をモデル化していないため、大雨時に$$^{137}$$Cs流出量を過小評価する可能性はあるものの、福島第一原子力発電所近傍の河川から沿岸域への$$^{137}$$Cs流出の影響を瞬時に評価することが可能である。

口頭

福島における放射性物質分布調査,16; 放射性核種を対象とした陸域動態モデル開発

佐久間 一幸; 町田 昌彦; 山田 進; 操上 広志

no journal, , 

河川流域を対象とした放射性核種動態シミュレーションを実施するために、地表水および地下水流れ,土砂および放射性セシウム輸送モデルRADFLOWを開発した。福島県太田川を対象にモデルを適用した結果、水,土砂,放射性セシウム流出について実測値をおおよそ再現することができた。

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