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論文

Preparedness and response for nuclear or radiological emergency as a designated public corporation

奥野 浩; 岡本 明子; 海老根 典也; 早川 剛; 田中 忠夫

Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 15 Pages, 2019/05

原子力事故時や放射線の緊急事態の際には、災害対策基本法に基づく指定公共機関である日本原子力研究開発機構(JAEA)は、国及び地方公共団体を支援する役割を負っている。本論文では、(1)原子力施設の原子力事故時又は放射線緊急事態への準備及び対応のための指定公共機関としてのJAEAの役割を明らかにし、(2)2011年に発生した東京電力福島第一原子力発電所の制御不能に起因する敷地外の放射線緊急事態におけるJAEAの防災業務計画に基づく緊急時対応活動の概要、さらに(3)国の防災基本計画及び都道府県の地域防災計画を踏まえ、国及び地方公共団体が実施する訓練への参加を中心に平常時の活動を報告する。

論文

派生断層の成長による地層処分システム周辺の地下水流動への影響評価

高井 静霞; 武田 聖司; 酒井 隆太郎*; 島田 太郎; 宗像 雅広; 田中 忠夫

日本原子力学会和文論文誌, 16(1), p.34 - 48, 2017/03

地層処分では、活断層による処分施設への直接的影響は立地選定の段階で回避することとされている。しかし、地下深部において活断層から派生した断層については事前に検知するのが困難なため、回避できない可能性が残されている。本研究では、検知できなかった分岐断層が将来成長し処分施設を直撃した場合に、地層処分システムの天然バリアに与える影響を評価した。まず国内における派生断層の事例調査を行い、断層成長に対する条件設定を行った。さらに、仮想的な堆積岩サイトにおいて派生断層の成長を仮定した水理・地質構造モデルを作成した。そして、処分施設の位置や深度および断層の成長速度をパラメータとして、地下水流動解析を実施した。その結果、処分施設からの移行経路は分岐断層の成長に伴い断層に沿って上昇する経路に変化し、地表到達までの平均流速が1-2桁程度上昇することが確認された。また、断層成長に伴い断層に沿った下向きの流れが形成することで、地表付近の酸化性地下水が処分施設へ流入する可能性があることが確かめられた。

論文

Sorption behavior of thorium onto granite and its constituent minerals

飯田 芳久; 山口 徹治; 田中 忠夫; 邉見 光

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(10), p.1573 - 1584, 2016/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.25(Nuclear Science & Technology)

花崗岩へのトリウム(Th)の収着挙動を調べるため、花崗岩およびその主要構成鉱物である石英, 長石および黒雲母を対象としたバッチ収着実験を、pHおよび炭酸濃度をパラメータとして実施した。得られた分配係数は、炭酸濃度の上昇に伴い減少し、pH9-10で極小値を示した。この吸着傾向は、溶液中でのThの水酸化炭酸錯体の形成によるものである。Th収着の強さは、雲母, 長石, 石英=花崗岩の順であった。これら鉱物へのThの収着挙動を、電気三重層表面錯体モデルにより解析した。Thの内圏錯形成を仮定することにより、モデル計算は実験結果をよく説明した。花崗岩へのThの収着挙動については、主に長石表面サイトへの錯形成により説明可能であることが示された。

論文

Mineralogical changes and associated decrease in tritiated water diffusivity after alteration of cement-bentonite interfaces

山口 徹治; 澤口 拓磨; 塚田 学; 星野 清一*; 田中 忠夫

Clay Minerals, 51(2), p.279 - 287, 2016/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.41(Chemistry, Physical)

セメント硬化体を炭酸ナトリウム溶液に接触させて変質させる試験と、セメント硬化体とベントナイトを接触させて変質させる試験とを行った。変質に伴う物質移行特性の変化は、トリチウム水を透過拡散させて拡散係数の変化を検出することによって調べた。炭酸系の試験では、界面近傍における鉱物の変化に伴い、180日間に拡散係数が変質前の70%に低下した。セメントとベントナイトを接触させたケイ酸系の試験では、界面近傍における鉱物の変化に伴い、600日間に拡散係数が変質前の71%に低下した。粉砕したセメント硬化体とベントナイトを混合して変質させた既往の研究では、拡散係数が180日間に変質前の20%にまで低下したのに比較すると、本研究では反応面積が小さいので拡散係数の変化も小さくなった。炭酸系の実験では硬化体表面から0.55mmの範囲で拡散係数の変化が起こり、ケイ酸系の実験では界面から0.5mmの範囲で拡散係数の変化が起こったと評価された。この結果を、単純なモデルを用いて15年間に外挿したところ、フランスTournemire地下実験施設で観察された15年間にわたるセメント-粘土岩相互作用の特徴をよく再現した。このような知見は、実験データに信頼性を与えるとともに、実験に基づくデータやモデルを長期評価に用いる際の根拠の1つとなりうる。

論文

Evaluation for influence of new volcanic eruption on geological disposal site

島田 太郎; 武田 聖司; 酒井 隆太郎*; 田窪 一也; 田中 忠夫

MRS Advances (Internet), 1(61), p.4081 - 4086, 2016/00

地層処分のサイト選定においては、火山噴火の直接的な影響を避けるため、既存の火山から十分な離隔をとることが求められている。しかしながら、既存火山からの離隔があっても将来の新規火山活動が発生する可能性を排除できない地域があり、回避しきれない不確かさが残る。そこで、仮に火山噴火が発生した場合の影響の程度を把握し、回避すべき期間のめやすを検討するため、新規火山活動の噴火様式を考慮した2つのシナリオに基づき被ばく線量評価を行った。ひとつは火道が処分坑道を直撃して噴火し、大気中に移流拡散後、地表に堆積した放射性物質を含む火山灰上で生活するシナリオであり、住民の被ばく線量は1000年後に噴火が生じた場合でも1mSv/yを超えない結果となった。もう一つは、メラピ式火砕流に伴い火口付近の地表への露出したむきだしの廃棄体に火山調査者などの公衆が放射性廃棄物の存在を知らずに一時的に接近するシナリオである。その公衆に対する線量率が1mSv/hを下回るには、Sn-126などの長寿命核種の影響で10万年程度の期間を要する結果となり、地表へ露出する廃棄体へ接近するシナリオの影響が大きいことを明らかにした。

論文

Migration behavior of particulate radioactive cesium species generated at ground surface

田中 忠夫

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

原力発電所のサイト解放の際に行われる敷地残存放射能の検認にあたっては、1F事故フォールアウトの影響も含め、$$^{137}$$Csは重要なキー核種である。地表面に沈着した$$^{137}$$Csは土壌に含まれる粘土粒子等と結合して、雨水浸透とともに土壌深部へ移行する現象が指摘されている。本研究では、地表面における粒子状$$^{137}$$Cs種の生成挙動と移動挙動について実験的に検討した。$$^{137}$$Csで表面を標識した砂質土壌カラムへ7日間の乾燥を挟んで脱イオン水を流下させる溶脱操作を繰り返した結果、1回の脱イオン水の流下で地表から深部へ移動する粒子状$$^{137}$$Cs種の量は流下回数とともに徐々に減少した。一方、土壌微細粒子を取り除いた砂に$$^{137}$$Csを収着させた後、7日間の乾燥と脱イオン水による溶脱を繰り返すバッチ実験からは、$$^{137}$$Csを取り込んだ極微量の土壌微細粒子が風化によって一定量発生することを確認した。以上より、表層付近における粒子状$$^{137}$$Cs種の蓄積量は、非常にゆっくりと増加するものと推察された。

論文

Analysis of radionuclide migration with consideration of spatial and temporal change of migration parameters due to uplift and denudation

島田 太郎; 武田 聖司; 向井 雅之; 宗像 雅広; 田中 忠夫

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1744, p.229 - 234, 2015/04

隆起・侵食を伴う地層処分サイトを対象として、地質構造の長期的変化を考慮して解析する地下水流動と、水質変化を考慮して解析する人工バリア長期変遷の結果に基づいて、地質,水質,距離などが時間的・空間的に変化する移行経路上の核種移行を解析する総合的な安全評価手法を整備した。また、本手法により隆起・侵食を伴う仮想的な堆積岩サイトに対してケース解析を行った。その結果、一様隆起と侵食の組み合わせの場合に、対地深度が減少して地下水流速が増加するため、その地質及び水理構造の変化が核種移行に大きな影響をもたらすことがわかった。また、侵食がない場合には、動水勾配が上昇することによって地下水流速が増加するため、一様隆起よりも傾動隆起のほうが核種移行フラックスが大きくなった。処分施設設置のための事前調査においては、隆起・侵食を含む長期的な地質構造、水理条件、地下水の涵養及び流出域の特性を十分に調査し、処分場の適切な位置、深度、レイアウト設計に反映する必要がある。

論文

放射性物質により汚染された災害廃棄物の道路への再利用に伴う被ばく線量評価

澤口 拓磨; 武田 聖司; 木村 英雄; 田中 忠夫

保健物理, 50(1), p.36 - 49, 2015/03

福島原子力発電所事故後にセシウム(Cs)で汚染された災害廃棄物は、可能な範囲で再利用を行い、その埋設処分量を減少させることが望まれている。また、環境省は、クリアランスレベル(放射性Cs濃度100Bq/kg)を超える災害廃棄物については、被ばく線量を低くするための対策を講じつつ、管理された状態であれば道路の路盤材等の土木資材に利用することが可能である方針を示した。そこで本研究では、放射性物質により汚染された災害廃棄物の再利用に係る取扱い方針策定のための技術的な情報の提示を目的とし、汚染されたコンクリートがれき等を再生資材として道路の路盤材等へ利用した場合の作業者、一般公衆の被ばく線量を評価するとともに、再利用可能な放射性Cs濃度に係る検討を行った。その結果、基準線量相当Cs濃度が最も小さくなる(被ばく線量が最も高くなる)経路は「完成道路周辺居住者(子ども)の外部被ばく」であること、及び平均Cs濃度で2,700Bq/kg以下の再生資材を「道路・下層路盤材」として利用可能であることを示した。

論文

Characterization on the radioactive aerosols dispersed during plasma arc cutting of radioactive metal piping

島田 太郎; 田中 忠夫

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1345 - 1349, 2015/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Chemistry, Analytical)

原子力施設の廃止措置を安全かつ適切に計画実施するためには、放射化・表面汚染の放射性機器の切断時に飛散するエアロゾルの生成・飛散挙動を把握する必要がある。放射性エアロゾルは作業者の内部被ばくだけでなく、周辺環境に放出され公衆被ばくの原因となる可能性がある。そこで放射性配管を対象にプラズマアーク切断試験を実施しエアロゾル比放射能の粒径分布等を取得した。試験にはJPDRの放射化配管とふげんの液体廃棄物処理系の表面汚染配管の2種類を用いた。グリーンハウス内で100A出力のプラズマ切断機を作業員が外周に沿って切断し、エアロゾルを含む空気を電子式低圧型カスケードインパクタELPIに導入して粒径分布を取得した。その結果、放射化配管の粒径別の$$^{60}$$Co比放射能は50%カットオフ径0.91$$mu$$mで母材の比放射能の2$$sim$$3倍程度となり、一方0.26$$mu$$m以上では母材の半分程度となった。表面汚染配管では0.054$$mu$$mで全粒子平均の約50倍となり、一方4$$mu$$m以上では1/8程度で放射化配管と比較して濃度差が大きいことが確認された。表面汚染の場合、汚染物が直接プラズマアークにより加熱され溶融蒸発し、さらに微小粒子に濃縮されたと考えられる。

論文

原子力施設の廃止措置とクリアランス

田中 忠夫; 島田 太郎; 田中 健一*

日本原子力学会誌, 56(11), p.740 - 744, 2014/11

東京電力福島第一原子力発電所事故後、原子力規制委員会において新規制基準が制定され、既存の原子力発電所のいくつかは、40年を超えて運転を継続することが容易ではない状況となっている。また、大学や研究機関、民間の所有する役割を終了した試験研究用原子炉や原子力施設の廃止措置も増加しており、原子力発電所を含む原子力施設の廃止措置は既に始まっている。一方、JPDRを始めとする比較的出力の小さな試験研究用原子炉や核燃料物質を取扱う研究施設の廃止措置は完了した実績はあるものの、原子力発電所の廃止措置はまだ緒についたばかりである。本稿では、日本原子力学会誌の連載講座における「原子力施設の廃止措置とクリアランス」の分担執筆として、我が国における廃止措置の最新動向、廃止措置規制制度の現状、廃止措置に関わる原子力学会標準委員会やIAEAにおける国内外動向について紹介したものである。

論文

An Attempt to select thermodynamic data and to evaluate the solubility of radioelements with uncertainty under HLW disposal conditions

山口 徹治; 武田 聖司; 西村 優基; 飯田 芳久; 田中 忠夫

Radiochimica Acta, 102(11), p.999 - 1008, 2014/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.45(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

熱力学データを不確実さとともに選定し、放射性元素の溶解度を地下水化学組成の変動を考慮して、不確実さとともに評価することを試みた。熱力学データは2012年に公開されたJAEA-TDBをレビューすることにより選定した。Nb, Pd, Paのデータは、データ選定プロセスの整合性の観点で見直した。Se, U, Paのデータは溶解度評価の保守性の観点で見直した。Zr, Th, U, Np, Puについては近年報告されたCa-metal(IV)-OH 3元錯体 のデータを採用した。モンテカルロ法を用いて確率論的に溶解度を解析するコードPA-SOLを用いて、溶解度の確率論的解析を行った。

論文

Experimental verification of models assessing Eh evolution induced by corrosion of carbon steel overpack

坂巻 景子; 片岡 理治; 前田 敏克; 飯田 芳久; 鴨志田 美智雄; 山口 徹治; 田中 忠夫

Corrosion Engineering, Science and Technology, 49(6), p.450 - 454, 2014/09

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

地層処分環境下において人工バリアの一つであるオーバーパックは地下水と接触し、腐食する。処分場閉鎖直後は、酸素が存在するため酸化的雰囲気であるが炭素鋼の腐食等で酸素が消費され還元性雰囲気になると考えられる。酸化還元電位(Eh)の低下は廃棄中に含まれる$$^{79}$$Se等の地球化学的挙動に影響するため、地層処分の安全評価を行う上で重要な評価項目である。本研究では、Eh変動を模擬する炭素鋼腐食試験を行い、その結果を用いてEh変動評価モデルの妥当性を検証した。ベンチマーク計算では最近公表された知見を反映したモデルも用いて、2ケースの計算を行った。それぞれのケースでEhを決定づける酸化還元反応は異なったが、Eh評価結果には大きな差はなくいずれのケースも300日以降において実験値と整合した。

論文

In-situ radioactivity measurement for the site release after decommissioning of nuclear power plants

田中 忠夫; 島田 太郎; 助川 武則

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.832 - 835, 2014/04

日本では、原子炉施設解体後の敷地は有効活用することを基本方針としている。敷地解放にあたっては、有意な残存放射能がないことを事前に確認しなければならない。本研究では、原子炉施設についての代表的な指標核種の1つである$$^{60}$$Coを対象として、敷地に残存する核種濃度を保守的かつ合理的に評価する手法を提案するとともに、その妥当性を試験により確認した。あらかじめ測定対象と定義した範囲内に存在するすべての$$^{60}$$Coが、その範囲で最も遠い表面に点線源で存在すると仮定する。このような体系で、$$^{60}$$Co線源が有意に検出される最小時間をMonte Carlo計算によって推定する。推定した必要計測時間以上の測定で検出されなければ、点線源相当の$$^{60}$$Coは対象範囲内に残存しないことが証明できる。そこで、可搬型Ge検出器を用いて、敷地に埋設した密封$$^{60}$$Co線源の計測試験を実施した。計算から推定した最小検出時間は、実測時間とおおむね一致した。これら結果から、提案した評価手法が残存放射能の保守的な検認に適用可能であることを確認した。

論文

Sorption behavior of hydroselenide (HSe$$^{-}$$) onto iron-containing minerals

飯田 芳久; 山口 徹治; 田中 忠夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(3), p.305 - 322, 2014/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:61.51(Nuclear Science & Technology)

鉄含有鉱物(マグネタイト,ゲーサイト,酸化鉄及び黒雲母)へのHSe$$^{-}$$の収着挙動を、還元環境におけるバッチ収着実験により研究した。ゲーサイトの結果を例とすると、収着率はpHの上昇に伴い低下するものの、NaCl濃度には依存しなかった。この結果から、HSe$$^{-}$$の収着形態として鉄水酸基への内圏錯形成が予想された。HSe$$^{-}$$の収着挙動を電気三重層モデル及びVisual Minteqプログラムにより解析した。解析の実験値へのフィッティングの結果、収着反応の平衡定数として5.5という値が得られた。この値は、HSe$$^{-}$$と化学的類似性を持つHS-の平衡定数の文献値(5.3)と近い値であった。

論文

地下水流動モデルの改良及び検証

宗像 雅広; 天野 健治; 田中 忠夫

JNES-RE-2013-9032, p.36 - 54, 2014/02

広域的な地下水流動状況を把握するための手法を確立するため、幌延地区周辺を対象として地下水流動解析を行った。解析には、原子力機構で開発した広域地下水流動解析コード3D-SEEPを用いた。既往のデータに基づき構築した水理地質構造モデルによる地下水流動解析結果と涵養域及び流出域で新たに掘削したボーリング孔における間隙水圧等の観測データを比較することにより、データ選定や解析上の課題を抽出した。さらに、改良したモデルによる再解析を行い、構築した広域地下水流動モデルの妥当性を検証した。これらの検討結果に基づき、地下水流動モデルの改良の考え方、検証に有効なデータ選択の考え方、解析手順の在り方等を取りまとめた。

論文

かん養量評価手法の検討

宗像 雅広; 天野 健治; 田中 忠夫

JNES-RE-2013-9032, p.63 - 78, 2014/02

地下水流動を把握するための解析において、上部境界条件となる涵養量は解析結果に影響を及ぼす重要なパラメータの1つである。一般的に、広範囲にわたる涵養量の実測は困難であり、涵養量は水文調査などの結果から代表的な値を決定しているのが現状である。本研究では、不確実性の高い涵養量を空間的に取り扱う手法として、分布型タンクモデルを構築し、幌延深地層研究センターを包含する北海道北部を対象とした涵養量の空間分布の評価を試みた。その結果、1kmグリッドにおける水収支から対象範囲における水循環を俯瞰し、かつ地形・地質特性を考慮した広域的な涵養量評価が可能となった。

論文

圧縮状態におけるモンモリロナイトのアルカリ溶解挙動

澤口 拓磨; 角脇 三師*; 山口 徹治; 向井 雅之; 田中 忠夫

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(2), p.71 - 78, 2013/12

高アルカリ性地下水によるベントナイト系緩衝材の長期的な変質挙動を評価するため、圧縮状態におけるモンモリロナイトの溶解速度を調べた。その結果、130$$^{circ}$$Cの条件下では、モンモリロナイト圧縮体の溶解速度はケイ砂-ベントナイト混合圧縮体中のモンモリロナイト溶解速度よりも高く、シリカ等随伴鉱物を含む混合圧縮体内ではOH$$^{-}$$活量の低下によってモンモリロナイトの溶解が抑制されることが明らかとなった。また、溶解速度式を用いたベントナイト変質にかかわる解析に信頼性を付与するためには、混合圧縮体内におけるOH$$^{-}$$活量の低下の定量化、及びモンモリロナイト圧縮体の溶解速度の定式化が重要であることを示した。

論文

放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイド研究の現状と今後の展開

長尾 誠也*; 新堀 雄一*; 田中 忠夫; 佐々木 隆之*; 斉藤 拓巳*; 桐島 陽*; 吉川 英樹; 飯島 和毅; 濱 克宏; 岩月 輝希; et al.

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 20(1), p.3 - 14, 2013/06

本研究は、放射性廃棄物の地層処分における国内の地下水コロイドの影響評価研究の現状について各研究機関での研究を紹介し、実質的なネットワーク化と性能評価におけるコロイド影響の取り扱い方等について、今後の研究の方向性に関する提案を取りまとめた。具体的には、地下水コロイドの特性、地下環境における真性コロイドや擬似コロイドの移行挙動、国内における地下水コロイド研究の取り組み、コロイド評価の体系化、フィールド調査と実験室研究の連携、研究ネットワーク構築の必要性などについて解説するとともに、コロイド研究を展開するにあたって専門家が共有化しておくべき方向性を示した。

論文

Diffusion of Cs, Np, Am and Co in compacted sand-bentonite mixtures; Evidence for surface diffusion of Cs cations

澤口 拓磨; 山口 徹治; 飯田 芳久; 田中 忠夫; 喜多川 勇

Clay Minerals, 48(2), p.411 - 422, 2013/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:88.54(Chemistry, Physical)

透過拡散法によって砂-ベントナイト混合圧縮体中におけるセシウムイオンの拡散移行について研究した。試験はさまざまな溶液条件で行った。得られた実効拡散係数($$D$$$$_{e}$$)の値は、試験条件によって5.2E-10$$sim$$5.9E-9m$$^{2}$$s$$^{-1}$$と1桁の変動が見られたのに対し、見かけの拡散係数($$D$$$$_{a}$$)の値は2.0E-12$$sim$$6.2E-12m$$^{2}$$s$$^{-1}$$と変動幅は小さかった。この結果は、フィックの第一法則を適用したとき、拡散フラックスは間隙水中のセシウムの濃度勾配だけでは説明できないことを示している。砂-ベントナイト混合圧縮体中の見かけの濃度勾配は収着しているセシウムの濃度勾配にほぼ等しいので、収着状態でのセシウムの拡散が砂-ベントナイト混合体中のセシウムの拡散の支配的なメカニズムであることが示唆された。

論文

Development of a reactive transport code MC-CEMENT ver.2 and its verification using 15-year ${it in-situ}$ concrete/clay interactions at the Tournemire URL

山口 徹治; 片岡 理治; 澤口 拓磨; 向井 雅之; 星野 清一; 田中 忠夫; Marsal, F.*; Pellegrini, D.*

Clay Minerals, 48(2), p.185 - 197, 2013/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:88.54(Chemistry, Physical)

セント系材料によって引き起こされる高アルカリ環境は、放射性廃棄物処分場のベントナイト粘土緩衝材の力学的又は化学的特性を劣化させる可能性がある。長期に渡るコンクリート/粘土系の変化を評価するためには、物理-化学モデルと多くの入力パラメータが必要となる。この長期評価に信頼性を付与するためには、コンクリート/粘土系を対象とした、化学反応を伴う物質移行を解析するコードを開発し、検証する必要がある。この研究では、PHREEQCをベースとする、化学反応を伴う物質移行解析コード(MC-CEMENT ver.2)を開発し、原位置におけるコンクリート/粘土岩の接触部における鉱物変化の観察結果と計算結果を照合することにより、検証した。計算は鉱物の変化が1cm以内に限定されていること、カルサイトやCSHの生成、石英の溶解、粘土岩側での間隙率の低下及びコンクリート側での上昇などを再現した。これらの一致は、実験室規模、1年程度の実験に基づくモデルが、より長い時間に適用できる可能性を示している。計算で粘土の溶解や石コウの生成が再現されなかったことは、われわれのモデルに未だ改善の余地があることを示している。

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