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論文

Atmospheric ammonia deposition and its role in a cool-temperate fragmented deciduous broad-leaved forest

堅田 元喜*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 福島 慶太郎*; 中山 理智*; 永野 博彦*; 小嵐 淳; 舘野 隆之輔*; 久保田 智大

Atmospheric Environment, 298, p.119640_1 - 119640_12, 2023/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:62.67(Environmental Sciences)

Moderately elevated reactive nitrogen (Nr) deposition due to anthropogenic activities can have an impact on forest production via throughfall and canopy retention processes. Forest fragmentation can increase dry deposition of atmospheric ammonia volatilized from agricultural areas, and consequently increase spatial variability of Nr deposition even within the same forest (edge effect). However, little is known about the edge effect and its impact on forest production in a deciduous broad-leaved forest in Asian countries. Here, we performed the field observations of atmospheric concentration and deposition of inorganic Nr gases and particles in a Japanese fragmented forest from May 2018 to April 2019. The results demonstrated that annual dry deposition of ammonia was dominant in the annual total dissolved inorganic Nr deposition at the forest edge, including the edge effect. Additionally, agricultural activities such as fertilization in the area surrounding the forest likely enhanced the potential of canopy retention of NH$$_{4}$$$$^{+}$$, known as Nr species readily absorbed by tree canopy.

論文

Soil microbial community responding to moderately elevated nitrogen deposition in a Japanese cool temperate forest surrounded by fertilized grasslands

永野 博彦; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 福島 慶太郎*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 久保田 智大*; 舘野 隆之輔*; et al.

Soil Science and Plant Nutrition, 67(5), p.606 - 616, 2021/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.69(Plant Sciences)

北海道の牧草地に囲まれた冷温帯林において、大気からの窒素沈着量と土壌の微生物群集特性との関係を調査した。窒素沈着量の緩やかな増大(年間10kg N/ha未満)が土壌微生物群集に及ぼす影響について明らかにすることを本研究の目的とした。調査対象の森林において6つの実験区画を設置し、そのうち3つを草地に隣接した林縁、他の3つを草地から少なくとも700m離れた林内に設置した。2018年5月から11月まで、各プロットでの窒素沈着を測定した。2018年8月には、すべての実験区画からリター層と表層土壌(深さ0-5cm)を収集し、微生物活性の指標として正味の窒素無機化と硝化速度、また微生物量の指標として微生物バイオマス炭素・窒素およびさまざまな微生物の遺伝子量(すなわち、細菌16S rRNA,真菌のITS,細菌のamoA、および古細菌のamoA遺伝子)を測定した。森縁の窒素沈着量は、林内の窒素沈着の1.4倍多かった一方、最も沈着量が多い場合でも3.7kg N/haであった。窒素沈着は、正味の窒素無機化および硝化速度、16S rRNAおよび細菌のamoA遺伝子の存在量と有意に相関していた。環境DNA解析に基づく土壌微生物群集構造は、リター層と表層土壌で異なっていたが、林縁と林内では類似していた。土壌の炭素/窒素比、および硝酸とアンモニウムの含有量に対する窒素沈着の有意な相関も観察された。以上より、窒素可給性の低い森林では、林縁における緩やかな窒素沈着の増大が土壌微生物の活性と存在量を増大させることが示された。

論文

Reconstruction of the atmospheric releases of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs resulting from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 永井 晴康; 中山 浩成; 山澤 弘実*; 平尾 茂一*; 大原 利眞*; 滝川 雅之*; 速水 洋*; et al.

NIRS-M-252, p.127 - 135, 2013/03

福島第一原子力発電所事故に伴い大気中に放出された$$^{131}$$I及び$$^{137}$$Csの放出推移について、環境モニタリングデータと1Bq/hの単位放出を仮定した大気拡散シミュレーション計算から逆推定した。この推定法では、大気放出率は、測定された大気中濃度を、計算シミュレーションにより得られる測定点での濃度で割ることにより求めることができる。大気中濃度の測定値がない場合には、放出核種の組成割合を仮定して、空間線量率をもとにした推定も可能である。推定によれば、$$^{131}$$Iの放出は、10$$^{13}$$$$sim$$10$$^{14}$$Bq/hの放出に引き続き、10$$^{15}$$Bq/hを超える大量の放出が2011年3月15日に起き、16日以降24日頃まで10$$^{14}$$Bq/hオーダーで継続し、その後、徐々に減少している。これらの結果は、他の放出量推定法による結果や、本推定値を用いたさまざまな大気拡散・沈着量計算結果の実測値との比較により検証しており、推定値は少なくとも放射性プルームが陸側に流れている期間については合理的であることが示された。

論文

Application of numerical simulation to predict the environmental transport of radioactive materials discharged from Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant due to accident

永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 中山 浩成; 太田 雅和

Proceedings of International Symposium on Disaster Simulation & Structural Safety in the Next Generation (DS '11), p.369 - 374, 2011/09

福島第一原子力発電所事故に起因する被ばく線量を評価するために、SPEEDI, WSPEEDI-II、及び大気・陸域・海洋の包括的物質動態予測システムSPEEDI-MPのシミュレーションにより、放射性物質の環境中時空間分布を解析している。まず初めに、SPEEDIとWSPEEDI-IIの大気拡散シミュレーションと環境モニタリングデータを融合して、大気中に放出された放射性物質の放出量を推定した。次いで、WSPEEDI-IIによる局地域の詳細拡散解析を実施して、プラント北西部の高線量域の形成メカニズムを解明した。今後は、SPEEDI-MPを適用し、環境中の放射性物質分布に関するさらなる解析結果を提供する計画である。

論文

Preliminary estimation of release amounts of $$^{131}$$I and $$^{137}$$Cs accidentally discharged from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant into the atmosphere

茅野 政道; 中山 浩成; 永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 山澤 弘実*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(7), p.1129 - 1134, 2011/07

 被引用回数:721 パーセンタイル:99.99(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所事故による$$^{131}$$I, $$^{137}$$Csの放出総量が、モニタリングデータと単位放出(1Bq/h)による大気拡散シミュレーション結果を組合せることにより暫定的に推定された。その結果、特に2011年3月15日には10ペタBq/hの$$^{131}$$Iが放出され、16日以降は0.1ペタBq/hであり、3月24日から4月5日にかけて、放出率は0.1-1.0テラBq/h程度まで減少していったことなどが明らかになった。$$^{131}$$I, $$^{137}$$Csの3月12日から4月5日までの放出総量はそれぞれ、150,13ペタBq程度と推定される。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成21年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 畑中 耕一郎; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 中山 雅; 宮原 重憲; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 須山 泰宏*; 林 秀郎*; et al.

JAEA-Research 2010-060, 50 Pages, 2011/02

JAEA-Research-2010-060.pdf:6.7MB

原子力機構と原子力環境整備促進・資金管理センターは、原子力環境整備促進・資金管理センターが受注した「地層処分実規模設備整備事業」の工学技術に関する研究を共同で実施するため、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について共同研究契約を締結した。本共同研究は深地層研究所(仮称)計画に含まれる地層処分研究開発のうち、処分システムの設計・施工技術の開発や安全評価手法の信頼性確認のための研究開発の一環として実施されている。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成21年度の成果についてまとめたものである。平成21年度は、平成20年度に策定した全体計画に基づき、ブロック式緩衝材定置試験設備の一部及び人工バリア可視化試験装置を製作した。また、幌延深地層研究センターのPR施設(ゆめ地創館)の隣接地において、試験及び展示を行うための設備建屋を建設し、仮設建屋に展示していた実物大の緩衝材ブロック及びオーバーパックを移設した。

報告書

地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究; 平成20年度成果報告(共同研究)

中司 昇; 畑中 耕一郎; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 中山 雅; 宮原 重憲; 朝野 英一*; 斉藤 雅彦*; 須山 泰宏*; 林 秀郎*; et al.

JAEA-Research 2009-044, 53 Pages, 2010/01

JAEA-Research-2009-044.pdf:9.03MB

経済産業省資源エネルギー庁の委託事業である、「地層処分実規模設備整備事業」は、国民全般の高レベル放射性廃棄物地層処分への理解を深めることを目的に、実規模・実物を基本として(実際の放射性廃棄物は使用しない)、地層処分概念とその工学的な実現性や長期挙動までを実感・体感・理解できる地上設備と深地層研究施設等における地下設備の整備を行うものであり、平成20年度は原子力環境整備促進・資金管理センターが受託した。原子力機構(当時、核燃料サイクル開発機構)と原子力環境整備促進・資金管理センターは、平成17年4月28日に、「放射性廃棄物の処理,処分等の研究開発に関する協力協定書」(以下、「協定書」という)を締結していることから、この協定書に基づき、上記事業を共同で実施するために、「地層処分実規模設備整備事業における工学技術に関する研究」について、共同研究契約を締結した。本報告は、上記の共同研究契約にかかわる平成20年度の成果について述べたものである。具体的成果としては、当該事業の全体計画を策定するとともに、ブロック方式での緩衝材定置試験設備の一部を製作した。また、幌延深地層研究センターの敷地内において、実物大の緩衝材ブロック及びオーバーパックの展示を開始した。

報告書

地層処分技術に関する知識基盤の構築; 平成18年度報告

梅田 浩司; 大井 貴夫; 大澤 英昭; 大山 卓也; 小田 治恵; 亀井 玄人; 久慈 雅栄*; 黒澤 英樹; 小林 保之; 佐々木 康雄; et al.

JAEA-Review 2007-050, 82 Pages, 2007/12

JAEA-Review-2007-050.pdf:28.56MB

本報告書は、2006年度(平成18年度)の地層処分技術に関する各々のプロジェクトにおける研究開発の現状とトピック報告を示した年度報告書である。

口頭

応力時効したSUS316(LC)における微量添加元素の詳細分析

近藤 啓悦; 根本 義之; 三輪 幸夫; 加治 芳行; 塚田 隆; 米山 夏樹*; 中山 元*

no journal, , 

SUS316(LC)製PLR配管溶接継手部における粒界型応力腐食割れの発生と進展メカニズムの検討に資するため、溶接入熱や応力時効が溶質元素の分布に及ぼす影響を3次元アトムプローブ(3DAP)により評価した。供試材SUS316(LC)をベース材とした溶接継手を作製し、クリープ試験機を用いて100MPaの応力を負荷した状態で大気中673K, 10000時間の熱時効を実施した後、溶接線から約15mm離れた部位から分析用試料を採取し3DAP分析を実施した。応力時効する前のSUS316(LC)ベース材を3DAPにより分析した結果、材料中の窒素はMo-Nイオンとして検出され粒内において均一分布していた。分析した領域中のMo-N原子対の濃度は鋼中の窒素濃度(ミルシート値)とほぼ等しいと評価されたことから、ほぼすべての窒素がMo-N原子対を形成していると考えられる。溶接継手・応力時効材においても窒素はMo-N原子対を形成して均一分布していた。この場合にもMo-N原子対の濃度は窒素濃度とほぼ等しく、また溶接線からの距離(1mmと15mm)によって変化することはなかった。これらの結果から、溶接継手作製時の入熱や応力時効によってもSUS316(LC)中のMo-N原子対は乖離もしくは凝縮することはないと推測された。

口頭

WSPEEDI-IIによる福島第一原発放出核種のプラント周辺地域での大気拡散シミュレーション

堅田 元喜; 永井 晴康; 寺田 宏明; 茅野 政道; 古野 朗子; 中山 浩成

no journal, , 

緊急時大気拡散予測システムWSPEEDI-IIを用いて、2011年3月15日に福島第一原子力発電所から放出された放射性物質の大気拡散シミュレーションを実施した。放射性プルームの動きと地表沈着を計算し、福島県の中央部と原発から北西方向の線量上昇のメカニズムを解析した。WSPEEDI-IIと環境モニタリングデータを組合せて気象場・放出量を修正することによって、観測に見られた原発から北西方向に広がる高線量地帯の分布を再現した。シミュレーション結果に基づいて、3月15日の午後に放出された高濃度プルームが北西方向に流れているときの降雨によって放射性物質が地表面に沈着し、高線量地帯が形成されたことを明らかにした。

口頭

Application of numerical simulation system of JAEA to predict the environmental transport of radioactive materials discharged from the Fukushima Nuclear Power Plant

永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 中山 浩成

no journal, , 

原子力機構は、福島第一原発から放出された放射性物質の環境動態予測に数値シミュレーションシステムを適用している。まず初めに、大気中に放出された放射性物質の放出源情報を、環境モニタリングデータと単位放出率(1Bq/h)を仮定して実施したSPEEDIとWSPEEDIの大気拡散シミュレーションを組合せて推定した。次のステップとして、大気,陸域,海洋複合環境の包括的物質動態予測モデルシステムSPEEDI-MPの適用を計画している。本報告では、放出源推定の手法と暫定推定結果及び今後の計画について紹介する。

口頭

福島第一原発から環境中に放出された放射性核種についての原子力機構による拡散解析の概要

永井 晴康; 堅田 元喜; 寺田 宏明; 古野 朗子; 小林 卓也; 中山 浩成; 茅野 政道

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故に伴い環境中に放出された放射性核種について、周辺住民の被ばく線量や環境汚染状況を把握し中長期的な対策を検討するうえで、大気及び海洋における放射性核種の分布と移行過程を詳細に解析することが重要である。原子力機構では、原子力緊急時対応システムとして開発したSPEEDI, WSPEEDIを発展させ、放射性物質の大気・海洋・陸域での移行挙動を連続的かつ厳密に扱うことのできる新たな包括的動態予測システムSPEEDI-MPを開発中であるが、このシステムを適用して、事故により放出された放射性核種の環境中移行の詳細解析を進めている。これまでに、システムの一部である大気拡散予測システムWSPEEDI-II及び海洋拡散モデルSEA-GEARNを用いて、大気及び海洋拡散解析を実施した。本報告では、これらの解析についてのシリーズ発表のイントロダクションとして、解析全体の概要について紹介する。

口頭

WSPEEDI-IIによる福島第一原発放出核種の東日本域大気拡散シミュレーション

寺田 宏明; 永井 晴康; 堅田 元喜; 古野 朗子; 中山 浩成; 茅野 政道

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故により大気中に放出された放射性核種の東日本域における拡散状況を把握し、住民の被ばく線量評価及び汚染分布生成機構の理解に資するため、緊急時環境線量情報予測システム(世界版)WSPEEDI-IIを用いた大気拡散解析を実施した。モデル計算に用いた放射性核種の放出条件は、4月12日の原子力安全委員会発表及びChino et al. (2011)による暫定値をベースとした。文部科学省により公表されている全国の都道府県で測定された空間線量率や降下物等の環境放射能モニタリング結果と計算結果を比較することにより、推定放出率の妥当性及び東日本の広域における環境モニタリング値の再現性について検討した。

口頭

東京電力福島第一原子力発電所から放出された放射性核種の大気拡散過程の解析

永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 中山 浩成; 太田 雅和; 茅野 政道

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故に伴い環境中に放出された放射性核種について、周辺住民の被ばく線量や環境汚染状況を把握し中長期的な対策を検討するうえで、環境中の放射性核種の分布と移行過程を詳細に解析することが重要である。原子力機構では、放射性物質の大気・海洋・陸域での移行挙動を連続的かつ厳密に扱うことのできる包括的動態予測システムSPEEDI-MPを適用して、事故により放出された放射性核種の環境中移行の詳細解析を進めている。システムの一部である大気拡散予測システムWSPEEDI-IIの数値シミュレーションにより、東日本域における線量上昇と沈着分布をもたらした大気拡散過程を解析した。東日本域における降下量の計算結果をもとに、東日本域における線量上昇と沈着分布をもたらした大気拡散過程について、主要な放射性プルームの動きを特定し、気象場の影響により沈着分布と線量変化傾向が変化すること示すとともに、その特徴について考察した。

口頭

Source term estimation and atmospheric dispersion simulations of radioactive materials discharged from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant due to accident

永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 中山 浩成; 太田 雅和

no journal, , 

原子力機構は、福島第一原子力発電所事故により放出された放射性物質の大気拡散過程の再現に向けて、大気拡散シミュレーションを適用している。まず初めに、大気中に放出された放射性物質の放出源情報を、環境モニタリングデータと単位放出率(1Bq/h)を仮定して実施した大気拡散シミュレーションを組合て推定した。この放出量推定値を入力として、原発周辺の局地及び東日本域の大気拡散解析をWSPEEDI-IIを用いて行い、原発北西部の高線量地域及び東日本域の沈着量分布の形成過程を再現した。

口頭

大気拡散プロセスの解析

永井 晴康; 茅野 政道; 寺田 宏明; 堅田 元喜; 中山 浩成; 太田 雅和

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故に伴い環境中に放出された放射性物質について、周辺住民の被ばく線量や環境汚染状況を把握し中長期的な対策を検討するうえで、環境中の放射性物質の分布と移行過程を詳細に解析することが重要である。原子力機構では、放射性物質の大気拡散予測システムWSPEEDIを適用して、事故により放出された放射性物質の環境中移行の詳細解析を進めている。これまでに実施した解析結果をもとに、局地域から東日本域における汚染状況を形成した大気拡散プロセスについて考察し、解析の入力に用いた放射性物質の放出量推定結果や拡散シミュレーションの妥当性や問題点について議論する。

口頭

局所域高分解能大気拡散モデルを用いた森林の乾性沈着分布の詳細評価手法の開発

中山 浩成; 堅田 元喜

no journal, , 

乾性沈着は、地表面付近の大気中ガスや微小粒子状物質が大気乱流や重力沈降により地表面に沈着する現象である。日本の森林の多くは、丘陵地など複雑地形上に成立しており、このような場所での乾性沈着量を正確に推計することは難しい。この問題に取り組むべく、我々は、地形や建物・樹木などの影響を受けた乱流過程とこれらの拡散過程を10m以下の高解像度で再現できる局所域高分解能大気拡散モデルの開発を進めている。本発表では、このモデルにPM2.5の乾性沈着過程を考慮し、東京郊外の研究林に適用するLarge Eddy Simulation(LES)を行うことで、複雑な森林構造とPM2.5の乾性沈着分布の関係を調べる。

口頭

High-resolution numerical simulation of turbulent flows and dry deposition in mountainous forest

中山 浩成; 堅田 元喜*

no journal, , 

乾性沈着は、地表面付近の大気中ガスや微小粒子状物質が大気乱流や重力沈降により地表面に沈着する現象である。日本の森林の多くは、丘陵地など複雑地形上に成立しており、このような場所での乾性沈着量を正確に推計することは難しい。この問題に取り組むべく、我々は、地形や建物・樹木などの影響を受けた乱流過程とこれらの拡散過程を10m以下の高解像度で再現できる局所域高分解能大気拡散モデルの開発を進めている。本研究では、局所域高分解能大気拡散モデルに乾性沈着スキームを導入し、まず、エッジを有する植生キャノピーを対象にした乾性沈着に関する風洞実験結果と比べた。その結果、沈着量分布はキャノピーエッジで鋭いピークを示し、キャノピー内部ではほぼ一定の分布を示し、風洞実験結果と同様な結果が得られたことを確認した。次に、東京郊外の研究林に適用し、複雑な森林構造とPM2.5の乾性沈着分布の関係を調べた。その結果、沈着量分布は、植生キャノピーエッジで鋭いピークを示し、植生ギャップでは急激に減少するなど、局所性の強い分布特性を示すことが分かった。

口頭

炭素鋼オーバーパック溶接部の地下環境での腐食挙動に関する研究,2; 工学規模の模擬オーバーパックの腐食挙動

山崎 一敏*; 高尾 肇*; 菊池 孝浩*; 栗木 良郎*; 小林 正人*; 川久保 政洋*; 白瀬 光泰*; 岩田 裕美子*; 栃木 善克*; 中山 元*; et al.

no journal, , 

炭素鋼オーバーパックの腐食挙動に影響を及ぼす因子のうち、実験室規模試験では再現が難しい材料(大きさ)と現実的な環境因子を考慮するため、地下環境での工学規模試験を実施した。腐食現象を支配する因子を制御して評価することを目的として、地上において同規模のモックアップ試験も実施した。約3年間の試験の結果、模擬オーバーパック母材と溶接部の平均腐食量と最大腐食量に大きな差はみられなかった。一方、実験室規模試験とは異なり、初期の過渡的な期間では緩衝材と模擬オーバーパックの密着性による腐食の局在化も確認された。

口頭

落葉広葉樹林における窒素沈着量と土壌微生物特性の関係

永野 博彦; 安藤 麻里子; 福島 慶太郎*; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 舘野 隆之輔*; 小嵐 淳

no journal, , 

窒素沈着量と土壌微生物特性の関係を明らかにするため、周囲を牧草地に囲まれ窒素沈着量が空間的に変動する落葉広葉樹林(北海道標茶町)において調査を行った。調査対象である森林の林縁部と林内部で、調査プロットを3か所ずつ選定し、2018年8月にリター層と表層土壌(0-5cm)を採取した。各試料の微生物バイオマス炭素・窒素を測定するとともに、試料から抽出したDNAについて、全細菌と全真菌のそれぞれに特異的な遺伝子領域の存在量をリアルタイムPCR法によって測定し、細菌量と真菌量の指標とした。5月から6月までの2か月間での窒素沈着量は、200から300mg m$$^{-2}$$程度で、林内部よりも林縁部で多い傾向を示した。調査した微生物特性のうち、表層土壌の細菌量は、窒素沈着量に対して正の相関を示し、変動の80%以上が窒素沈着量によって説明された。表層土壌の真菌量も窒素沈着量に対して正の相関を示したが、窒素沈着量によって説明された変動は全変動の30%程度であった。以上より、窒素沈着の増大は少なくとも表層土壌の細菌量を増加させる可能性があることが示唆された。今後、より詳細な解析を行うことで、窒素沈着量と細菌量の比例関係が成立したメカニズムを解明する。

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