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論文

Behavior of radiocesium ($$^{137}$$Cs) on the coastal seafloor near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant inferred from radiocesium distributions in long cores

中西 貴宏; 鶴田 忠彦; 御園生 敏治; 尻引 武彦; 卜部 嘉*; 眞田 幸尚

Journal of Coastal Research, 116(SI), p.161 - 165, 2024/01

2012年から2022年までに福島第一原子力発電所(FDNPP)周辺で観測された表層海底堆積物中のCs-137濃度の連続データをとりまとめた結果、全体的にCs-137濃度は時間とともに徐々に低下していた。しかし、浅海域のいくつかのモニタリングポイントでは、Cs-137濃度の長い環境半減期や大きなばらつきが認められた。浅海域海底におけるセシウムの動態についての理解を深めるために、FDNPP近くの浅海域で長尺の堆積物コアを採取し、Cs-137濃度と粒径分布の鉛直分布を得た。海岸付近では、Cs-137の濃度と粒径分布は数十cmから1m以上の深さまで非常に均一化されていたことから、現在、海岸付近の堆積物には深い層に相当量のCs-137が蓄積している。陸域だけでなく深層からのCs-137供給が、海岸付近の表層海底土のCs-137濃度の時間的低下を抑制している可能性が示唆された。沖合の崖や窪地に位置する地点ではCs-137濃度の鉛直分布は不均質であり、数年間に同一地点で得られたCs-137鉛直分布はまったく異なっていた。この不均質性が、表層堆積物のCs-137濃度の経時的な大きな変化を引き起こすと推測された。

論文

Development of a radiation tolerant laser-induced breakdown spectroscopy system using a single crystal micro-chip laser for remote elemental analysis

田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 柴田 卓弥; 平等 拓範*; 若井田 育夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 8 Pages, 2024/00

For the development of the remote elemental analysis method in a radiation environment based on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), the radiation effects on the laser oscillation properties of the single crystal (SC) Nd: YAG microchip laser (MCL) were investigated and compared with those of ceramics Nd: YAG MCL. The laser oscillation properties were measured under gamma-ray irradiation as a function of dose rate. The effects on the SC MCL properties were found to be very small compared to those on the ceramics, indicating minimal radiation effects on the LIBS signal when using SC MCL. Pulse energy and oscillating build-up time (BUT) were measured for a cumulative dose exceeding 1400 kGy. The pulse energy remained stable, and the laser continued to oscillate under irradiation. The BUT also remained stable, demonstrating negligible optical loss accumulation that could affect laser properties even at the demonstrated cumulative dose. The results indicate that the effects of dose rate and cumulative dose on SC MCL laser properties were minimal. The SC MCL was then integrated into the LIBS system, and the gadolinium signal of composite oxides, simulating fuel debris, was successfully measured at the dose rate of 5 kGy/hr. These findings highlight the radiation tolerance of SC MCL as a laser medium for remote LIBS applications in harsh radiation environments.

論文

Thirty-year prediction of $$^{137}$$Cs supply from rivers to coastal waters off Fukushima considering human activities

池之上 翼; 嶋寺 光*; 中西 貴宏; 近藤 明*

Water (Internet), 15(15), p.2734_1 - 2734_18, 2023/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0

福島第一原子力発電所事故は沿岸海域における堆積物への$$^{137}$$Csの蓄積を引き起こした。また、河川から海洋への$$^{137}$$Csの供給は沿岸海域における堆積物中の$$^{137}$$Csの長期的な挙動に影響を与える可能性がある。福島沿岸の河川流域には大規模な除染地域や避難指示地域が含まれているため、除染作業や農業再開を考慮することは$$^{137}$$Csの供給量を予測する上で重要である。そこで本研究は、これらの人間活動の影響を考慮した分布型放射性セシウム予測モデルを用いて、福島沿岸河川から海洋への$$^{137}$$Cs供給量の30年間の予測を実施した。結果として、除染地域と避難指示地域のある河川流域では人間活動により、農地、市街地、森林から河川への$$^{137}$$Csの流出量は5.0%、海洋への$$^{137}$$Cs供給量は6.0%それぞれ減少すると推定された。これらの結果は、人間活動が$$^{137}$$Csの流出と供給に与える影響は小さかったことを示している。事故の影響を受けた河川から海底堆積物への$$^{137}$$Cs供給量は、事故初期の沿岸海域における堆積物中の$$^{137}$$Csの存在量に対して11%から36%に相当すると推定された。したがって、沿岸海域における堆積物中の$$^{137}$$Csの長期的な挙動には河川から海洋への$$^{137}$$Cs供給が重要なプロセスであることが示唆された。

論文

Factors regulating the concentration of particulate iodine in coastal seawater

佐藤 雄飛*; 乙坂 重嘉*; 鈴木 崇史; 中西 貴宏

Limnology and Oceanography, 68(7), p.1580 - 1594, 2023/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:70.02(Limnology)

海水中の懸濁態ヨウ素(PI)濃度の規定要因を明らかにするため、太平洋沿岸の2つの海域で、PI、懸濁態有機炭素(POC)・窒素、溶存態ヨウ素、植物プランクトン色素を測定した。PI/POC比から、データセットは3グループ(A: 低い、B: 中間、C: 高い)に分類された。各グループは、植物プランクトンの生理状態として、それぞれ対数増殖期、静止期、衰退期に特徴付けられた。PI生産と植物プランクトンの生理状態との関係に基づき、季節的・地域的差異が一貫して説明できた。これらの結果から、植物プランクトンの生理状態が海水中のPI濃度を調節する重要な因子であることが示唆された。

論文

Simulation study on $$^{3}$$H behavior in the Fukushima coastal region; Comparison of influences of discharges from the Fukushima Daiichi and rivers

佐久間 一幸; 山田 進; 町田 昌彦; 操上 広志; 御園生 敏治; 中西 貴宏; 飯島 和毅

Marine Pollution Bulletin, 192, p.115054_1 - 115054_10, 2023/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Environmental Sciences)

This article reports the $$^{3}$$H behavior in the Fukushima coastal region, considering the effects of FDNPP discharge and riverine $$^{3}$$H inputs. The simulation results showed that discharges from the port of Fukushima Daiichi dominantly affected the $$^{3}$$H concentrations in monitoring points within approximately 1 km. Moreover, the results indicate that the effect of riverine $$^{3}$$H discharge was limited around the river mouth under base flow conditions. However, its impact on the Fukushima coastal regions under storm flow conditions was found, and the $$^{3}$$H concentrations in seawater in the Fukushima coastal region were formed around 0.1 Bq/L (mean $$^{3}$$H concentrations in seawater in the Fukushima coastal region) in the near shore.

論文

Thirty-year simulation of environmental fate of $$^{137}$$Cs in the Abukuma River basin considering the characteristics of $$^{137}$$Cs behavior in land uses

池之上 翼; 嶋寺 光*; 中西 貴宏; 近藤 明*

Science of the Total Environment, 876, p.162846_1 - 162846_12, 2023/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:61.32(Environmental Sciences)

土地利用の$$^{137}$$Csの挙動特性を考慮し、阿武隈川流域における$$^{137}$$Csの30年間の環境動態シミュレーションを実施した。30年間で海洋へ輸送された$$^{137}$$Csは阿武隈川流域の初期沈着量の4.6%に相当し、阿武隈川流域に沈着した$$^{137}$$Csの実効半減期は$$^{137}$$Csの半減期より3.7年(11.6%)短くなると推定された。これらの結果は事故によって沈着した$$^{137}$$Csが数十年残留し続ける可能性があることを示唆するものであった。土地利用における$$^{137}$$Csの挙動を分析した結果、2011年における市街地による海洋への$$^{137}$$Csの輸送の寄与は、総輸送量の70%に相当すると推定された。一方で、2012年から2040年における農地による輸送の寄与は総輸送量の75%に相当すると推定された。事故後30年間、人間活動のある地域とない地域に残留する$$^{137}$$Csの放射性崩壊を除いた削減率は、それぞれ11.5%から17.7%、0.4%から1.4 %と推定された。これらの結果は、過去から将来にかけて人間活動が土地に残留する$$^{137}$$Csの減少を促進することを示唆するものであった。

論文

Effect of radioactive cesium-rich microparticles on radioactive cesium concentration and distribution coefficient in rivers flowing through the watersheds with different contaminated condition in Fukushima

辰野 宇大*; 脇 嘉理*; 角間 海七渡*; 二瓶 直登*; 高瀬 つぎ子*; 和田 敏裕*; 吉村 和也; 中西 貴宏; 大手 信人*

Journal of Environmental Management, 329, p.116983_1 - 116983_13, 2023/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

This study investigated the effect of radioactive cesium-rich microparticles (CsMPs) on the radiocesium (RCs) concentration and distribution coefficient (Kd) in two rivers, Takase River and Kami-Oguni River, flowing in the watersheds with different radioactive contaminated conditions in Fukushima Prefecture. Unlike RCs adsorbed on to the suspended solids (SS), there was no correlation between the RCs concentration derived from CsMPs and the SS concentration in both rivers. Inflow of CsMPs to the targeted rivers was contingent. CsMPs were detected only in some samples during rainfall. Furthermore, the proportion of RCs concentration derived from CsMPs in the average RCs concentrations per unit mass of SS in both rivers during rainfall were not large, which were 10% or less. As a results, CsMPs did not significantly increase particulate RCs concentration and had little effect on Kd in both river water flowing the watershed with different RCs contaminated condition.

報告書

令和3年度福島県近沿岸海域等における放射性物質等の状況調査

御園生 敏治; 中西 貴宏; 眞田 幸尚; 尻引 武彦; 卜部 嘉*; 鶴田 忠彦

JAEA-Research 2022-010, 134 Pages, 2023/02

JAEA-Research-2022-010.pdf:8.45MB

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所(1F)の事故が発生し、多量の放射性物質が1F周辺に沈着した。日本原子力研究開発機構では、事故後、放射性物質の動態研究を継続して実施している。本報告書は、令和3年度における、近沿岸海域等における放射性物質の状況調査を実施した成果をまとめたものである。具体的には、福島沿岸域57地点において柱状試料を採取し、海底土への放射性セシウムの蓄積状況を示した。さらに海底地形・海底土分布調査を実施し、地形と堆積物の分布状況を把握した。また、河川前面における海底土表層の放射性セシウム濃度の水平分布を計測した。放射性物質の水産物への影響の基礎情報として、魚類の分布状況を調査した。さらに、無人観測船を使用した採水及び採泥の実証試験を実施した。得られた結果より1F前面海域における海底土に含まれる放射性物質の分布と動態について推定を行った。

論文

大規模河川出水に伴う沿岸域での放射性セシウム動態について

御園生 敏治; 中西 貴宏; 尻引 武彦; 長尾 誠也*; 落合 伸也*; 眞田 幸尚; 鶴田 忠彦

月刊海洋, 54(11), p.558 - 561, 2022/11

福島県沿岸域において、河口周辺と沿海域にセジメントトラップを設置し、河川出水時の沈降粒子を捕集した。河口周辺では、河川の放射性セシウム流出量に連動した沈降粒子の放射性セシウム濃度やマスフラックスの変動が観測された。

論文

A New approach to extracting biofilm from environmental plastics using ultrasound-assisted syringe treatment for isotopic analyses

Battulga, B.; 安藤 麻里子; 中西 貴宏; 小嵐 淳

Science of the Total Environment, 849, p.157758_1 - 157758_11, 2022/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.39(Environmental Sciences)

本研究では、マイクロプラスチックの表面に形成されるバイオフィルム(有機付着物)の特性を明らかにするための第一ステップとして、バイオフィルムを分離回収する手法を開発した。茨城県内の河川において、大きさ,色,組成の異なる様々なマイクロプラスチック試料を採取した。それらの試料に超音波処理を行った後、シリンジを用いた方法により有機付着物を溶液として分離回収した。バイオフィルム由来の有機物から放射性セシウムが検出され、マイクロプラスチックが河川生態系における放射性核種の輸送媒体としての役割を果たすことが示唆された。また、有機物の安定炭素・窒素同位体の分析にも成功した。本手法は、マイクロプラスチックの状態や環境中における物質循環への寄与を解明するために有効である。

論文

Cesium-rich microparticles runoff during rainfall; A Case study in the Takase River

辰野 宇大*; 脇 嘉理*; 角間 海七渡*; 二瓶 直登*; 和田 敏裕*; 吉村 和也; 中西 貴宏; 大手 信人*

Radiation Protection Dosimetry, 198(13-15), p.1052 - 1057, 2022/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.78(Environmental Sciences)

Cesium-rich microparticles (CsMPs) with high cesium-137 ($$^{137}$$Cs) concentrations were released and deposited in surface soil after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Radioactive materials on the soil surface layer enter rivers owing to soil erosion during rainfall. In this study, we investigated CsMPs runoff through the river via soil erosion during rainfall in the Takase River watershed in Namie Town, Fukushima Prefecture, Japan. CsMPs were rarely detected in suspended solids (SS) in water samples collected during four rainfalls between February and July 2021. Furthermore, the proportion of $$^{137}$$Cs concentration derived from CsMPs to $$^{137}$$Cs concentration in the form of SS (particulate $$^{137}$$Cs) in the water was $$sim$$6% on average, which suggests that $$^{137}$$Cs runoff in the form of CsMPs from the forest to the Takase River was not large.

論文

静岡県熱海市伊豆山地区の土砂災害現場の盛土と土石流堆積物の地球化学・粒子組成分析

北村 晃寿*; 岡嵜 颯太*; 近藤 満*; 渡邊 隆広; 中西 利典*; 堀 利栄*; 池田 昌之*; 市村 康治; 中川 友紀; 森 英樹*

静岡大学地球科学研究報告, (49), p.73 - 86, 2022/07

静岡県熱海市伊豆山地区の逢初川で、2021年7月3日に土石流が発生し、大量の堆積物が流下した。その後の調査で、逢初川の源頭部には盛土があり、そのうちの約55,500m$$^{3}$$が崩落し、流下したことが判明した。本研究では、源頭部の崩壊していない盛土の黒色土砂と褐色土砂、3か所の土石流堆積物、2か所の土壌の堆積物試料について、泥質物と砂質物ごとに地球化学・粒子組成分析を行った。その結果、土石流堆積物の組成は、盛土の黒色土砂と褐色土砂の混合で説明される試料もあるが、それでは説明できない試料もある。後者は、盛土の組成の不均一性を示唆する。本研究では盛土の黒色土砂と土石流堆積物が放散虫チャートを含むことを発見した。このチャート片は、黒色土砂のトレーサー物質として有用である。さらに、放散虫チャートの堆積年代はペルム系/三畳系境界付近とそれ以降のジュラ紀、ないし前期白亜紀までに及ぶことが判明した。これは、黒色土砂の供給源の特定に重要な知見となる。

論文

Migration processes of radioactive cesium in the Fukushima nearshore area; Impacts of riverine input and resuspension

御園生 敏治; 中西 貴宏; 鶴田 忠彦; 尻引 武彦; 眞田 幸尚

Marine Pollution Bulletin, 178, p.113597_1 - 113597_9, 2022/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.1(Environmental Sciences)

福島県沖の沿岸域における放射性セシウム($$^{137}$$Cs)の将来的な分布を推定するためには、河川からの流入と海底堆積物からの再浮遊による二次的な移動を評価することが不可欠である。特に、河川から流入した$$^{137}$$Csのほとんどは海水中に溶出せず、堆積するため、河川からの流入影響を無視することはできない。2017年2月から2018年2月にかけて、請戸川河口付近(福島県)に2つの係留系を設置した。1つ目にはセジメントトラップシステムを取り付け、2台目には濁度センサーと流速センサーを取り付けた。マスフラックスに対する再懸濁と河川からの流入の寄与を重回帰式で定量的に評価した。その結果、再懸濁は近海における$$^{137}$$Csの二次的な移動の79%-83%を引き起こし、一方、河川からの$$^{137}$$Csの堆積物への流入の影響は年間7%に過ぎないことが明らかになった。

論文

Remobilisation of radiocaesium from bottom sediments to water column in reservoirs in Fukushima, Japan

舟木 泰智; 辻 英樹*; 中西 貴宏; 吉村 和也; 佐久間 一幸; 林 誠二*

Science of the Total Environment, 812, p.152534_1 - 152534_10, 2022/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.48(Environmental Sciences)

貯水池の底質は原子力発電所事故由来の放射性物質を蓄積する傾向にあるが、嫌気的な環境下では底質から生物利用可能な形態で再移動し、それによって水生生態系の長期的な汚染が引き起こされる可能性がある。本論文では福島第一原子力発電所事故によって高濃度に汚染された底質が蓄積する2つの貯水池で、底質からの$$^{137}$$Cs溶出の直接的な証拠となる底質間隙水の採取・分析を行った。その結果、底質と間隙水との間での$$^{137}$$Csの再分配は$$^{137}$$Csとアンモニウムイオンとの交換が主たる要因であることを明らかにした。

報告書

令和2年度福島県近沿岸海域等における放射性物質等の状況調査(受託研究)

御園生 敏治; 中西 貴宏; 眞田 幸尚; 尻引 武彦; 卜部 嘉*; 鶴田 忠彦

JAEA-Research 2021-004, 214 Pages, 2021/11

JAEA-Research-2021-004.pdf:12.76MB

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所(1F)の事故が発生した後、原子力規制庁からの委託を受け、令和2年度に近沿岸海域等における放射性物質の状況調査を実施した。本報告書は、調査により得られた成果をまとめたものである。海水及び海底土のモニタリング結果から調査地点と頻度の適正化に関する評価手法を提示し、効率的かつ効果的な海域モニタリングの在り方について検討した。また、福島沿岸域70地点において柱状試料を採取し、海底土への放射性セシウムの蓄積状況を示した。さらに放射性セシウムの河川からの流入評価のため、沿岸域にセジメントトラップを設置して沈降物を採取するとともに、河川前面における海底土表層の放射性セシウム濃度の水平分布を計測した。平成25年度から平成30年度までに実施された曳航式放射線モニタリングデータについて、天然の放射性核種を考慮した再解析を実施し、沿岸域の海底土における放射性セシウム分布推定図の精度向上を試みた。また、1F沖合のシルトバンド帯にて、海底地形・海底土分布調査を実施し、地形と堆積物の分布状況を把握した。得られた結果より1F前面海域における海底土に含まれる放射性物質の分布と動態について推定を行った。

論文

Visualization of radiocesium distribution in surface layer of seafloor around Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

眞田 幸尚; 卜部 嘉*; 御園生 敏治; 尻引 武彦; 中西 貴宏; 渡辺 勇輔; 鶴田 忠彦

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.23175_1 - 23175_13, 2021/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.94(Multidisciplinary Sciences)

2011年3月15日の福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故後、大量の揮発性放射性核種が大気と水圏に放出された。堆積物中の放射性セシウムのモニタリングは、環境中の放射性セシウムの挙動と影響を評価するために重要である。この研究では、FDNPP周辺の表層堆積物中の放射性セシウムの分布を、曳航式ガンマ線検出システムからの定期的な調査データを使用して放射性セシウムマップとして視覚化した。

論文

Impact of extreme typhoon events on the fluvial discharge of particulate radiocesium in Fukushima Prefecture

中西 貴宏; 大山 卓也; 萩原 大樹; 佐久間 一幸

Journal of Coastal Research, 114(SI), p.310 - 314, 2021/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:47.32(Environmental Sciences)

福島県請戸川の観測結果に基づき、2019年10月の台風イベントに伴う河川からの粒子態$$^{137}$$Cs流出量を評価した。台風イベントによる土砂粒子の流出量は年間の90%を占め、それまで福島原子力発電所事故後最大だった2015年9月出水イベントの約2倍だった。しかし、期間中の粒子態$$^{137}$$Cs濃度低下により、粒子態$$^{137}$$Cs流出量は2015年の約2/3であった。また、2019年10月の粒子態$$^{137}$$Cs流出量は流域の沈着量のわずか0.1%であり、沿岸の$$^{137}$$Cs蓄積量への影響は非常に限られたものだった。

論文

Dynamics of radioactive cesium in coastal area linked with river discharge

御園生 敏治; 鶴田 忠彦; 尻引 武彦; 中西 貴宏; 長尾 誠也*; 落合 伸也*; 眞田 幸尚

Journal of Coastal Research, 114(SI), p.315 - 319, 2021/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:19.22(Environmental Sciences)

福島県沿岸域における将来の放射性セシウムの動態とその分布を理解するためには、河川からの放射性セシウムの供給を評価することが重要である。しかし、洪水時の沿岸域における懸濁態セシウムの動態に関する研究は少ないのが現状である。豪雨を伴う台風(ブアロイ)が福島県を襲った際にセジメントトラップで捕集された沈降粒子の$$^{137}$$Cs濃度を測定した結果、河川前に設置された観測点では、$$^{137}$$Cs濃度が上昇する傾向を示した。しかしながら、台風の2日後に捕集した試料の$$^{137}$$Cs濃度は、台風前とほぼ同じ水準であった。そのため、豪雨期間の沿岸地域への河川の影響は非常に限られていることが示唆された。

論文

Vertical profiles of radioactive Cs distributions and temporal changes in seabed sediments near river mouth in coastal area of Fukushima Prefecture

鶴田 忠彦; 尻引 武彦; 御園生 敏治; 中西 貴宏; 眞田 幸尚; 卜部 嘉*

Journal of Coastal Research, 114(SI), p.320 - 324, 2021/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Environmental Sciences)

福島県沿岸域の海底土中の放射性セシウム(Cs)の移動挙動の評価にあたっては、河川から供給される放射性Csの影響評価が必須である。河川からの供給の影響が大きい河川河口の近傍では、沖合と比較して海底土中の放射性Csの分布層厚が大きいことから、海底土中の鉛直方向のプロファイルを把握することが重要である。そこで、最大100cm程度の鉛直方向の海底土が採取可能な手法により調査を行い、海底土中の放射性Csの鉛直分布とその経時変化に関する情報を取得した。調査の結果、2015年から2019年にかけて、鉛直方向全般にわたって放射性Cs濃度及び放射性Cs量の低下が確認されるとともに、放射性Csの深さ方向への移動は確認されなかった。河川河口の近傍では、台風等に伴う河川高水後に、海底土中の放射性Cs濃度が増加する事例が報告される場合があるものの、その影響は一時的であり、少なくとも年オーダーでは、海底土中の放射性Csは低減傾向にあると考えられる。

論文

Summary of radioactive Cs dynamics studies in coastal areas and assessment of river impacts

御園生 敏治; 鶴田 忠彦; 中西 貴宏; 眞田 幸尚

Global Environmental Research (Internet), 24(2), p.137 - 144, 2021/06

2011年の東日本大震災後、多くの放射性物質が環境中に放出された。事故から9年が経過し、海底堆積物中の放射能濃度は低下している。しかしながら、河川の影響により、沿岸地域は複雑な動態を呈している。日本原子力研究開発機構では、請戸川河口で研究を行ってきた。以前の研究成果をまとめるとともに、セジメントトラップを使用して、河川から供給される放射性Csを評価した。本研究では、2017年2月から2017年11月まで、福島第一原子力発電所近くの請戸川河口にセジメントトラップからなる係留システムを設置した。その結果フラックスへの再懸濁の割合は60%以上だった。したがって、沿岸域における放射性セシウムの動きが主に再懸濁によるものであることが示唆された。

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