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論文

Factors controlling dissolved $$^{137}$$Cs concentrations in east Japanese rivers

辻 英樹*; 石井 弓美子*; Shin, M.*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 栗原 モモ*; 保高 徹生*; 倉元 隆之*; 中西 貴宏; Lee, S*; et al.

Science of the Total Environment, 697, p.134093_1 - 134093_11, 2019/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:35.25(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故の影響を受けた河川の溶存態放射性セシウム濃度の制御要因を明らかにするため、東日本66箇所の河川で調査を行った。溶存態$$^{137}$$Cs濃度について流域の平均$$^{137}$$Cs沈着量・土地利用・土壌組成・地形・水質との関連性を評価した結果、地形的な湿潤指標(TWI)が有意に正の相関を示した。ヨーロッパの河川でも同様の相関が認められるが、日本の河川では湿地帯ではなく市街地が溶存態$$^{137}$$Cs濃度に強く影響していた。

論文

Repeatability and reproducibility of measurements of low dissolved radiocesium concentrations in freshwater using different pre-concentration methods

栗原 モモ*; 保高 徹生*; 青野 辰雄*; 芦川 信雄*; 海老名 裕之*; 飯島 健*; 石丸 圭*; 金井 羅門*; 苅部 甚一*; 近内 弥恵*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 322(2), p.477 - 485, 2019/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

福島県の淡水に含まれる低レベル溶存態放射性セシウム濃度の測定に関する繰り返し精度と再現精度を評価した。21の実験施設が5つの異なる前濃縮法(プルシアンブルー含浸フィルターカートリッジ,リンモリブデン酸アンモニウム共沈,蒸発,固相抽出ディスク、およびイオン交換樹脂カラム)によって10L試料3検体を前濃縮し、放射性セシウム濃度を測定した。全$$^{137}$$Cs濃度測定結果のzスコアは$$pm$$2以内で、手法間の誤差は小さいことが示された。一方で、各実験施設内の相対標準偏差に比べて、施設間の相対標準偏差は大きかった。

論文

Applicability of $$K_{d}$$ for modelling dissolved $$^{137}$$Cs concentrations in Fukushima river water; Case study of the upstream Ota River

佐久間 一幸; 辻 英樹*; 林 誠二*; 舟木 泰智; Malins, A.; 吉村 和也; 操上 広志; 北村 哲浩; 飯島 和毅; 細見 正明*

Journal of Environmental Radioactivity, 184-185, p.53 - 62, 2018/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:52.92(Environmental Sciences)

福島河川水中の溶存態$$^{137}$$Cs濃度を数値計算するにあたって、分配係数($$K_{d}$$)を用いた吸脱着モデルの適用可能性を評価した。数値計算結果は平水時および出水時の水と浮遊砂の流出フラックス、懸濁態$$^{137}$$Cs濃度を再現した。一方、河川水中の溶存態$$^{137}$$Cs濃度の実測値の再現性は低かった。粗い粒径区分の$$K_{d}$$をチューニングした結果、平水時の溶存態$$^{137}$$Cs平均濃度を再現することが可能であった(実測値:0.32Bq/L, 計算値: 0.36Bq/L)。しかし、平水時の溶存態$$^{137}$$Cs濃度の季節変動(0.14-0.53Bq/L)や出水時の濃度上昇(0.18-0.88Bq/L, mean: 0.55Bq/L)は現実的な数値計算パラメータでは再現することはできなかった。

報告書

「数値解析による自由液面からのガス巻込み評価指針」の解説, 解説B(協力研究)

大島 宏之; 堺 公明; 上出 英樹; 木村 暢之; 江連 俊樹; 内堀 昭寛; 伊藤 啓; 功刀 資彰*; 岡本 孝司*; 田中 伸厚*; et al.

JAEA-Research 2008-049, 44 Pages, 2008/06

JAEA-Research-2008-049.pdf:42.3MB

日本原子力研究開発機構は、高速増殖炉サイクル実用化戦略調査研究の一環として、ナトリウム冷却高速炉の概念検討を進めている。実用化のためのプラントシステム概念は、経済性向上のために出力に比してコンパクトな炉容器を指向している。そのため、既存の概念と比較して炉容器内の流速が相対的に大きくなり、自由液面からのカバーガスの巻込みについてより精度の高い設計評価を行うことが重要となっている。そこで、大学,研究所,電力,メーカの専門家で構成するワーキンググループを設置し、ガス巻込み現象について設計で参照すべき数値解析に基づく指針案の検討を行い、得られた知見をもとに、「数値解析による自由液面からのガス巻込み評価指針」(第1次案)を策定した。本件は、指針の解説として、ワーキンググループにおいて実施した研究に関して紹介するものである。

報告書

ガス巻込み現象詳細実験:渦生成機構に関する研究 平成16年度(共同研究報告書)

辻 義之*; 上出 英樹

JNC-TY9400 2005-017, 54 Pages, 2005/03

JNC-TY9400-2005-017.pdf:4.22MB

高速炉の実用化概念として、経済性の向上のために原子炉容器をコンパクト化した炉型が検討されている。コンパクト化された原子炉容器では冷却材流速が増大することから、自由界面からのガスの巻込みの判定は、設計成立性の観点から重要な評価項目となっている。設計で遵守するべきガス巻込みの判断基準を策定することを目的とし、本研究では、ガス巻き込み発生に大きく影響するくぼみ渦について、特に渦の生成段階に着目し、実験による現象解明を実施した。 本研究は平成15年度から3年間の計画で実施し、平成16年度は2年目にあたる。本年度はガス巻き込み渦の発生に構造物がどのように影響するのかを知るため、水を作動流体とし、流水中に円柱と吸い込み管を設置した試験装置により、流速、液位、界面の変動(波立ち)などをパラメータとしてガス巻き込み渦の発生限界について知見を得た。さらに、ガス巻き込み渦の発生には、構造物後流の乱流渦のような鉛直方向に渦度分布をもつ3次元的な渦の存在が必要であり、界面のゆらぎはガスが安定して吸い込まれるような状況を与えず、ガス巻き込み渦の発生を妨げることを明らかにした。

論文

Electron acceleration by a nonlinear wakefield generated by ultrashort (23-fs) high-peak-power laser pulses in plasma

神門 正城; 益田 伸一; Zhidkov, A.*; 山崎 淳; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 本間 隆之*; 金沢 修平; 中島 一久; 林 由紀雄; et al.

Physical Review E, 71(1), p.015403_1 - 015403_4, 2005/01

 被引用回数:32 パーセンタイル:20.29(Physics, Fluids & Plasmas)

現在まででは最短のパルス幅(23fs)で相対論的な高出力(20TW)のレーザーを、不足密度プラズマ中に強く集光する実験を行った。プラズマ密度が10$$^{20}$$cm$$^{-3}$$の領域で、MeVを越えるエネルギーの電子の発生を確認した。このMeV電子は、2温度分布をしており、シミュレーションの結果から、波の破砕機構の違いから生じていると考えられる。高温部の電子は、レーザーのプリパルスにより作られるプラズマ密度のキャビティー部での速い入射により形成され、パルス幅はフェムト秒であり、一方、低温部の電子は相対論的強度による波の破壊により加速されたもので、ピコ秒のパルス幅を持つことがわかった。

論文

Relativistic laser plasma from micron-sized argon clusters as a debris-free X-ray source for pulse X-ray diffraction

福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 中井 善基*; 辻 公一*; 山川 考一; 弘中 陽一郎*; 岸村 浩明*; et al.

Applied Physics Letters, 85(21), p.5099 - 5101, 2004/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:57.8(Physics, Applied)

レーザー光(レーザー強度6$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$,パルス幅30fs)を巨大アルゴンクラスターに照射して発生させたX線を用いてSi(111)結晶からのX線回折実験を行った。発生したHe$$_{alpha1}$$線(3.14keV)のフォトン数、及び、線幅は、それぞれ、4$$times$$10$$^{7}$$photons/shot/4$$pi$$sr、及び、3.7eV(FWHM)であった。これらは、時間分解X線回折実験を行うためのデブリフリー光源として十分な値を有している。

報告書

ガス巻込み現象詳細実験; 渦生成機構に関する研究

小畑 貴則*; 辻 義之*; 木村 暢之; 上出 英樹

JNC-TY9400 2004-017, 36 Pages, 2004/03

JNC-TY9400-2004-017.pdf:3.03MB

ナトリウム冷却高速炉の経済性向上を図る上で原子炉システムのコンパクト化が求められ、原子炉容器では従来の設計に比べ原子炉容器の断面平均流速が2.5倍に達する設計が検討されている。流速の上昇は原子炉容器内にある自由液面近傍の流速にも及び、自由液面からカバーガスを巻き込むことが懸念される。巻き込まれたガスは炉心を通過する際に反応度の外乱要因になるなど原子炉の運転に悪影響があると考えられており、ガス巻き込み現象の抑制が必要である。本研究はガス巻き込み現象のメカニズムを解明しその評価基準を策定に資することを目的とし、特にくぼみ渦からガスコアが液面下に吸い込まれるタイプの現象において、くぼみ渦が生成する過程を明らかにすることで、ガス巻き込み現象の評価の一環を担う。 現象を解明する上でより単純な渦生成過程として、本研究では水を作動流体とし流水中に円柱を設置することにより円柱後流にできる乱流渦について液面形状を測定した。本年度は研究の初年度として、上方から液面に向けてレーザー光をあてその反射を2次元位置検出素子(PSD)を用いて捉えることで、界面傾斜角を測定することができた。円柱下流のさまざまな位置で界面傾斜角を測定し、本手法によりくぼみ渦が検出可能であること、さらに渦の形状を再構成する手法を見出した。

論文

Program of in-pile IASCC testing under the simulated actual plant condition; Thermohydraulic design study of saturated temperature capsule for IASCC irradiation test

井手 広史; 松井 義典; 長尾 美春; 小森 芳廣; 板橋 行夫; 辻 宏和; 塚田 隆; 永田 暢秋*; 堂崎 浩二*; 瀧口 英樹*

Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 7 Pages, 2003/04

日本原子力研究所では、軽水炉の高経年化にかかわる照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)研究のための照射試験ニーズに応えるため、BWRの水質、温度を模擬した条件下で照射試験が行える高度材料環境照射装置の開発を行った。高度材料環境照射装置は、照射試験片を収納し炉内に装荷される飽和温度キャプセルと炉外に設置されキャプセルへ高温高圧水を供給する水環境制御装置から構成される。このうち、飽和温度キャプセルについて、試験片温度を精度よく制御すること及び給水の水化学の制御性を改善するために試験片表面での給水流速をより高めることを目的とした熱水力的検討を行った。種々のキャプセルの構造を検討し、導水管及び矩形孔を設けた熱媒体を採用した飽和温度キャプセルを用いた照射試験の結果、各試験片温度と給水の水化学を制御できることがわかった。

論文

原子力開発の技術基盤としての材料R&D

近藤 達男; 菱沼 章道; 野田 健治; 衛藤 基邦; 辻 宏和; 中島 甫; 木内 清; 大野 英雄; 小川 徹; 大道 英樹; et al.

原子力工業, 39(8), p.1 - 80, 1993/08

来世紀に向けた新しい原子力システムには、材料はその実現の鍵の一つと考えている。本論文は原研の材料研究のうち、基盤技術研究のカテゴリーの活動成果及び今後の方向をまとめたものである。I.原子力材料基盤強化のための材料研究。II.新型原子炉材料研究の最前線(1)核融合,(2)高温ガス炉。III.原子力プラント材料耐久性挙動の予測とデータベース。IV.新しい素材設計と物質探索。V.エネルギービームを利用した機能性材料の開発。VI.原子力システム環境対応耐久性新素材の開発。VII.新しい材料照射試験施設と材料試験技術開発。(1)照射試験施設,(2)材料試験技術開発

口頭

福島県内のダム湖における水・プランクトン態の放射性セシウム動態

辻 英樹*; 林 誠二*; 舟木 泰智; 飯島 和毅

no journal, , 

本研究では、ダム湖における放射性Csの挙動を明らかにするために、湖水の溶存態ならびにプランクトンを主とする懸濁態の放射性Csの実態について調査を行った。その結果、湖水全サンプルの溶存態$$^{137}$$Cs濃度は0.27-0.56Bq/Lの範囲にあり、8月では表層に比べて底層で高い傾向が見られたが、11月では上下層間で差はほとんど見られなかった。また、プランクトン単位重量あたりの$$^{137}$$Cs濃度は、サンプル間で0.32-47Bq/gと異なり、周辺の溶存態$$^{137}$$Cs濃度に対するプランクトン重量あたりの$$^{137}$$Cs濃度の比は、1.1$$times$$10$$^{3}$$-1.3$$times$$10$$^{5}$$L/kgを示した。同時期、同地点での動物・植物プランクトン間の$$^{137}$$Cs濃度の違いは顕著ではなかったが、いずれの地点でも8月に比べて11月の方が、$$^{137}$$Cs濃度が高い傾向が見られた。8月から11月にかけて動物プランクトン相の変化が確認されており、体内への放射性Csの取り込みやすさが種で異なった可能性が示唆された。

口頭

福島県横川ダム底質の放射性セシウム溶出特性

辻 英樹*; 越川 昌美*; 伊藤 祥子*; 舟木 泰智; 飯島 和毅; 保高 徹生*

no journal, , 

本研究では、ダム湖底質を用いた模擬湖水抽出試験、および逐次抽出試験によって底質における放射性Cs溶出特性の確認を行った。模擬湖水抽出試験の結果、溶出した$$^{137}$$Cs濃度はダム湖水の現場濃度(0.1-0.4Bq/L)よりやや高い1.2-1.5Bq/Lであった。現場では静置条件かつ25度以下の水温で溶出するため、実際の溶出濃度は模擬湖水試験の結果より低くなると考えられる。また、底質と溶存態間の$$^{137}$$Csの分配係数Kdは中流の方が下流より小さいことから、中流では抽出されやすい形態として放射性Csが堆積していることが示唆された。逐次抽出試験の結果、底質中$$^{137}$$Csの10-30%が溶出可能な形態として存在するという結果が得られ、模擬湖水の結果と同様に、下流に比べて中流の方が抽出されやすい傾向が見られた。特に有機態+硫化物態の割合が高かったことから、中流から下流にかけての有機物または硫化物の蓄積量の低下が分配係数上昇の結果に寄与していることが示唆された。

口頭

森林域渓流水中における溶存態・懸濁態の放射性物質の挙動解析

佐久間 一幸; 舟木 泰智; 北村 哲浩; 飯島 和毅; 辻 英樹*; 林 誠二*

no journal, , 

$$^{137}$$Cs高汚染の森林域渓流水中においては未だ溶存態Csが検出されており、それらが流入する河川水中の溶存態Csの挙動予測が重要な課題となっている。そこで本研究では、統合型水循環流域シミュレータを用いて森林域における渓流水中溶存態Csの発生源を明らかにし、さらにその経路を解析することを目的とする。解析対象は福島県浜通り2級河川の一つである太田川の上流域とした。実測に関しては、流域からの流出点において水位-濁度の連続観測を実施し、H-Q曲線の作成、月一回程度の採水を行い、溶存態・懸濁態Cs濃度を測定した。これらの実測値と計算値の比較を行いモデルの再現性を検証した。解析期間は2014年-2015年である。水に関しては出水時のピーク位置やピーク高さを高精度で再現した。このモデルを用いて、森林域渓流水中の溶存態Csの流出挙動の解析を実施した。河川中の溶存態Csの濃度は夏場に高く、冬場に低い傾向が観測データから得られているが、計算結果においても、同様に夏場に高く冬場に低い傾向を示した。これは降水量に応じた土壌の乾燥状態の違いや、汚染濃度の高い箇所を流れる流量の変化、河川中の懸濁態Cs濃度の増減による再分配が考えられる。

口頭

横川ダム流域における溶存態放射性セシウムの挙動に関する研究(JAEA-NIES共同調査)

佐久間 一幸; 辻 英樹*

no journal, , 

福島県の横川ダム流域における溶存態の放射性セシウム($$^{137}$$Cs)の動きに注目し、(1)ダム湖における溶存態$$^{137}$$Cs濃度の水平分布、(2)プランクトンへの濃縮、(3)ダム湖上流域での発生源等の調査、および(4)解析を行った。溶存態の$$^{137}$$Cs濃度はダム流入水・放流水ともに減少傾向であり、その発生源は有機物からの寄与が大きいことが確認された。さらに平水時における溶存態$$^{137}$$Cs濃度の変化を数値モデルを用いて再現した。

口頭

Investigation of factors controlling dissolved $$^{137}$$Cs concentrations in Japanese rivers

辻 英樹*; Shin, M.*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 栗原 モモ*; 保高 徹生*; 倉元 隆之*; 中西 貴宏; Lee, S*; 信濃 卓郎*; et al.

no journal, , 

河川を流下する懸濁態及び溶存態放射性セシウム($$^{137}$$Cs)の挙動を予測するためには、溶存態$$^{137}$$Cs濃度に影響を及ぼす可能性がある土質及び土地利用を考慮する必要がある。本研究では、日本の河川における溶存態$$^{137}$$Cs濃度の制御要因を明らかにするため、2017年8-9月の平水時に採取した67河川の溶存態$$^{137}$$Cs濃度を測定し、土質及び土地利用との関係について考察した。

口頭

東日本における河川水中の溶存態$$^{137}$$Cs濃度の形成要因

辻 英樹*; 石井 弓美子*; 林 誠二*; Shin, M.*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 栗原 モモ*; 保高 徹生*; 倉元 隆之*; 中西 貴宏; et al.

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の事故以後、環境省では東日本602地点の公共用水域(河川・湖沼・沿岸)を対象に水中放射性Cs濃度のモニタリングを行ってきた。しかし事故直後を除き、近年ではほとんどの対象地点で$$^{137}$$Cs濃度は「不検出」と報告されていることから、今後定量下限値とともに測定地点数や頻度を見直すことで、中長期的な環境放射能汚染の予測・評価のための環境モニタリングへとシフトする必要がある。水中放射性Csの中でも、特に溶存態Csは生物へ移行しやすいため、新たなモニタリングのあり方の一案として、溶存態の放射性Csを測定対象とし、その濃度が今後も十分低いレベルで推移すると予測される地点を対象外とすることが考えられる。しかし今後の溶存態放射性Cs濃度を予測するための科学的知見が現状十分ではないことから、本研究では東日本における河川水中の溶存態$$^{137}$$Cs濃度の形成要因を検討した。

口頭

水温・溶存酸素濃度環境を考慮したダム湖底質からの$$^{137}$$Cs溶出現象再現モデルの構築

辻 英樹*; 林 誠二*; 東 博紀*; 佐久間 一幸; 吉村 和也; 舟木 泰智; 中西 貴宏; 鶴田 忠彦

no journal, , 

福島第一原子力発電所近傍のダム湖では湖底堆積物からの$$^{137}$$Cs(以下、「Cs」)溶出が生じており、湖底の水温上昇および酸素濃度の低下に伴ってCs溶出速度は上昇する。化学的メカニズムとして、Cs溶出速度は主に間隙水と直上水中におけるNH$$_{4}$$$$^{+}$$等の共存溶存物質の動態に規定されることから、本研究では底質中と底質から直上水へのCsの拡散移動現象を再現するモデルを構築し、ダム湖心部の不撹乱底質試料を用いた静置溶出試験による底質間隙水中Cs濃度分布等の結果に対する適用を試みた。底質固相から間隙水へのCs供給量は有機物の微生物分解と鉱物粒子-間隙水間の化学的再分配によって規定され前提のもと、有機物分解速度等のパラメータを計算式に組み込んだ。また底質中のCsの固液間分配はCs捕捉ポテンシャルの式によって平衡状態が定められると仮定し、間隙水中のK$$^{+}$$・NH$$_{4}$$$$^{+}$$濃度からCs分配係数を求め、分配平衡に達するまでの速度を考慮した式(Fiengo-Perez et al., 2015)を導入した。その結果、嫌気および好気条件における溶存態Cs濃度の底質中鉛直分布および直上水への拡散速度を同時に再現することができた。今後は有機物分解速度等を別途測定することでモデルの精緻化を進める必要がある。

口頭

太田川森林域からの溶存態$$^{137}$$Cs流出特性評価

佐久間 一幸; 吉村 和也; 中西 貴宏; 舟木 泰智; 鶴田 忠彦; 越智 康太郎; 林 誠二*; 辻 英樹*; 尾崎 宏和*

no journal, , 

森林流域から河川を通じて流出する溶存態$$^{137}$$Csの起源の一つとして、リター分解に伴う$$^{137}$$Csのリターからの溶出が考えられている。本研究では直接的にリター分解が溶存態$$^{137}$$Csの発生源として寄与していることを示すために、植物などが微生物による分解を経て形成されるフミン質(腐植物質)に着目し、フミン質と溶存態$$^{137}$$Cs濃度の関係を評価した。浪江町と南相馬市に位置する太田川上流の森林流域の10地点において、2017年4月から2019年8月まで(2019年4月以降は7地点)、河川水を月1程度の頻度で採水した。サンプルは実験室にて0.45$$mu$$mのメンブレンフィルターでろ過後、溶存態$$^{137}$$Cs濃度及びフミン質様蛍光強度を測定した。河川水中のフミン質様蛍光強度と流域沈着量で規格化した溶存態$$^{137}$$Cs濃度は正の相関(R$$^{2}$$=0.17, p$$<$$0.001)を示し、森林流域から発生する溶存態$$^{137}$$Csは、リター分解に伴って溶出していることが示唆された。

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