Atmospheric resuspension of insoluble radioactive cesium bearing particles found in the difficult-to-return area in Fukushima

Tang, P.*; 北 和之*; 五十嵐 康人*; 佐藤 志彦; 畑中 恒太郎*; 足立 光司*; 木名瀬 健*; 二宮 和彦*; 篠原 厚*

Progress in Earth and Planetary Science (Internet), 9(1), p.17_1 - 17_15, 2022/03

https://doi.org/10.1186/s40645-022-00475-6

The deposition of insoluble radiocesium bearing microparticles (CsMPs), which were released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (F1NPP) accident in March 2011, has resulted in the widespread contamination of eastern Japan. Obviously, these deposited insoluble CsMPs may become the secondary contamination sources by atmospheric migration or other environmental transferring process, however, the understanding of the transport mechanism remains non-elucidation, and the relevant evidence has not been directly provided. This study, for the first time, provides the direct evidence for the resuspension of these insoluble CsMPs to the atmosphere from (1) proximity of Cs radioactivity and resemblance of the morphology and the elemental compositions of CsMPs in the samples of soil and aerosol derived from the same sampling site, (2) the special characteristics of the resuspended CsMPs of which the ratios of Na/Si, K/Si and/or Cs/Si were smaller than those from the initially released CsMPs collected at either long distance or near F1NPP, which can be ascribed to the slowly natural corrosion of CsMPs by the loss of the small amount of soluble contents in CsMPs, and (3) high CsMPs concentration of 10 granules/gram in the surface soil of our sampling site, and high resuspension frequency of CsMPs in spring when predominant suspended particles were soil dust.

High oxide-ion conductivity in Si-deficient La(Si[])O apatite without interstitial oxygens due to the overbonded channel oxygens

藤井 孝太郎*; 八島 正知*; 日比野 圭祐*; 白岩 大裕*; 福田 功一郎*; 中山 享*; 石沢 伸夫*; 花島 隆泰*; 大原 高志

Journal of Materials Chemistry A, 6(23), p.10835 - 10846, 2018/06

https://doi.org/10.1039/C8TA02237B

Apatite-type rare earth silicates are attractive materials with exhaust application such as solid-oxide fuel cells, due to its extremely high oxide-ion conductivity below 600C. Interstitial (excess) oxygens have been believed to be responsible for the high conductivity in apatite-type materials. On the contrary, the present study clearly reveals the presence of Si vacancies [] in La-rich La(Si[]])O instead of the interstitial oxygens, by single-crystal neutron and X-ray diffraction analyses, density measurements and electronic calculations.

Examination of analytical method of rare earth elements in used nuclear fuel

小澤 麻由美; 深谷 洋行; 佐藤 真人; 蒲原 佳子*; 須山 賢也; 外池 幸太郎; 大木 恵一; 梅田 幹

Proceedings of 53rd Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling Working Group (HOTLAB 2016) (Internet), 9 Pages, 2016/11

For criticality safety of used nuclear fuel, it is necessary to determine amounts of such rare earth elements as gadolinium(Gd), samarium(Sm), europium(Eu) since those rare earth elements involve the isotopes having particularly large neutron absorption cross sections. However, it is difficult to measure those isotopes simultaneously by mass spectrometry because some of them have same mass numbers. Thus fine chemical separation of those rare earth elements is indispensable for accurate determination prior to measurement. The conventional separation method with anion exchange resin has been utilized in JAEA mainly for the separation of uranium and plutonium. Therefore rare earth elements such as Gd, Sm and Eu except Nd are wasted without being separated in the conventional method. The authors have examined to improve the conventional method in order to separate those rare earth elements mutually.

Preliminary conceptual design of the secondary sodium circuit-eliminated JSFR (Japan Sodium Fast Reactor) adopting a supercritical CO turbine system, 2; Turbine system and plant size

木曽原 直之; 阪本 善彦; 小竹 庄司*

JAEA-Research 2014-016, 60 Pages, 2014/09

JAEA-Research-2014-016.pdf:22.38MB

ナトリウム冷却高速炉の安全性と経済性の更なる向上のために、超臨界炭酸ガスサイクルタービンシステムのJSFRへの適用性を検討した。本検討は、超臨界炭酸ガスタービンシステムを1次ナトリウム系に直結した2次系削除型JSFRに関するものである。超臨界炭酸ガスタービンのシステム構成、ヒートマスバランス、主要機器の設計検討について述べる。また、原子炉建屋とタービン建屋内の機器・配管の配置も検討し、建屋の大きさを評価した。この結果、従来の2次系を有する蒸気タービンを採用したJSFRと比較すると、原子炉建屋容積及びタービン建屋容積は、それぞれ7%、40%削減することが明らかとなった。また、サイクル熱効率は41.9から42.3%であり、水・蒸気システムのJSFRとほぼ同じであることわかった。

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

Binomial distribution function for intuitive understanding of fluence dependence of non-amorphized ion-track area

石川 法人; 大原 宏太; 太田 靖之*; 道上 修*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3273 - 3276, 2010/10

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.06.006

高エネルギーイオン(200MeV Au)を照射したCeO薄膜について電子的エネルギー伝達に伴う照射損傷をラマン分光法により解析した。CeOに起因するF2gピークのほかに、照射後に高波数側にブロードなピークが発達することがわかった。その結果は、計算による予測と同様の振る舞いであること、さらに真空熱アニールしたCeO試料と同様の振る舞いであることから、照射に伴う酸素欠損に起因すると結論付けた。

Effect of Pb-Pb correlation in diffuse scattering of powder PbF

Xianglian*; Basar, K.*; 本多 宏之*; Siagian, S.*; 大原 宏太*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 井川 直樹; 石井 慶信*

Solid State Ionics, 179(21-26), p.776 - 779, 2008/09

https://doi.org/10.1016/j.ssi.2007.12.004

PbFのX線及び中性子散漫散乱を15K及び294Kにて測定した。散漫散乱の振動的なプロファイルは原子の熱振動による相関効果などによって説明できる。この散漫散乱の振動的なプロファイルに対する遠距離のPb-Pb原子間熱振動相関作用の寄与について初めて確認した。

Study of structural change in CeO irradiated with high-energy ions by means of X-ray diffraction measurement

石川 法人; 知見 康弘; 道上 修*; 太田 靖之*; 大原 宏太; Lang, M.*; Neumann, R.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 266(12-13), p.3033 - 3036, 2008/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.03.159

150MeV2.7GeVまでの高エネルギーイオンをセリウム酸化物に照射し、結晶構造変化に対応したX線回折ピークの変化を観測した。結晶構造の異なるナノメートルサイズのイオントラック形成を反映した新しいX線回折ピークが照射によって出現することがわかった。X線回折ピークの詳細な解析の結果、イオントラック内の結晶構造は乱れているが結晶構造を保っていること,酸素が非常に欠損している状態であることがわかった。

Surface oxidation and tribological properties of a hydrogenated DLC exposed to a simulated low earth orbit space environment

田川 雅人*; 浅田 英俊*; 横田 久美子*; 大原 久則*; 中東 孝浩*; 寺岡 有殿; Martin, J. M.*; Belin, M.*

no journal, , 

水素化したダイヤモンドライクカーボン(DLC)は次世代の宇宙用固形潤滑剤であるが、それが宇宙環境におかれたときの効果について研究した。510atoms/cmの粒子束密度のエネルギーの大きな原子状酸素ビームに曝しても摩擦係数や表面の酸化状態に大きな変化は認められなかった。

PbFの散漫散乱

Xianglian*; Basar, K.*; Sainer, S.*; 大原 宏太*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 井川 直樹; 石井 慶信

no journal, , 

室温で斜方構造を持つ超イオン電導体-PbFのX線及び中性子回折実験を行い、散漫散乱の振動的な部分に最も関与している原子の相関効果を検討した。散漫散乱強度の理論式に4.3Aまでの原子間相関効果を取り入れて解析した結果、温度294K及び15Kにおける散漫強度散乱強度差において生じる振動的な形状は、X線回折の場合はおもにPb-Pb原子間の熱相関効果によって決まり、中性子回折の場合はPb-FとPb-Pb原子間の熱振動による相関効果で決まることがわかった。