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論文

The Succession of bacterial community structure in groundwater from a 250-m gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

伊勢 孝太郎; 佐々木 祥人; 天野 由記; 岩月 輝希; 南條 功*; 浅野 貴博*; 吉川 英樹

Geomicrobiology Journal, 34(6), p.489 - 499, 2017/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:14.31(Environmental Sciences)

幌延深地層研究センターの250m水平坑道に掘られた09-V250-M02 and 09-V250-M03ボアホール中における微生物群集変化について調査を行った。09-V250-M02において、掘削直後に採取したサンプルについてクローンライブラリー解析を行ったところ、$$varepsilon$$-Proteobacteriaが最も優占していた。$$varepsilon$$-Proteobacteriaは硫化物を硫黄に酸化して増殖する独立栄養細菌であることが知られている。4年経過後の微生物群集は大きく変化し、OP9やChloroflexiなどの深海底において検出されることが多い種が優占していた。これらのことから、掘削直後には空気による酸化の影響が大きく見られたが、時間経過とともに微生物群集は深海底などで検出される微生物群集と似た構造と変化することが示された。

論文

Effect of high burn-up and MOX fuel on reprocessing, vitrification and disposal of PWR and BWR spent fuels based on accurate burn-up calculation

吉川 崇倫*; 岩崎 智彦*; 和田 康太郎*; 須山 賢也

Proceedings of American Nuclear Society Topical Meeting on Physics of Reactors (PHYSOR 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/09

再処理,ガラス固化、そして地層処分の手順を調べるために、PWR及びBWRの高燃焼度及びMOX燃料の正確な燃焼計算がSWAT及びSWAT2コードによって行われた。SWAT及びSWAT2は、燃焼計算コードORIGEN2とSRAC(衝突確率法に基づく)又はMVP(連続エネルギモンテカルロコード)を組合せた統合化燃焼計算コードシステムである。高燃焼度化とMOX燃料の導入によって発熱量とMo及びPt濃度が増大し、ガラス固化及び地層処分の現在の手順にも影響を与えることがわかった。SWAT2による計算は、BWR燃料において、特にそのMOX燃料におけるこれらの効果を議論するためには、集合体計算が必要であることを示している。

口頭

垂直円管内超臨界水素の強制対流熱伝達

達本 衡輝; 塩津 正博*; 小林 啓人*; 吉川 浩太郎*; 白井 康之*; 畑 幸一*; 小林 弘明*; 成尾 芳博*; 稲谷 芳文*

no journal, , 

超臨界圧水素(1.5MPa)が内径6mmの電流加熱垂直円管内を上昇する場合の円管内面における強制対流熱伝達を流速(1から12m/s)、流入温度(21Kから33K)を変えて測定した。本実験システムで採用した高精度デジタルはかりによる質量流量測定法の有用性も同時に確認することができた。発熱体表面温度が臨界温度以下の領域では、超臨界圧水素の強制対流熱伝達はDittus-Boelter式とよく一致することが明らかになった。一方、発熱体表面温度が臨界温度以上になるとその強制対流熱伝達特性は劣化し、表面過熱度が100K付近で、再び、その熱伝達特性が改善する現象が見られた。さらに、本研究で得られた実験データをもとに超臨界圧水素の強制対流熱伝達表示式の導出に成功した。

口頭

Planktonic and attached microbes in deep subsurface

佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 伊勢 孝太郎; 佐藤 智文; 村上 裕晃; 雨宮 浩樹; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹

no journal, , 

これまでにさまざまな地域で深部地下の微生物についての研究が進められ、微生物相や微生物活動に関する情報が蓄積されつつある。微生物は、地下水水中の化学状態に影響するひとつの因子である。岩石表面は地下水中に比べ、鉱物や有機物が多く存在しており微生物反応の場としては好適環境であると考えられる。しかしながら、これまでの多くの研究は帯水相における水中の微生物相に関する報告であり、亀裂表面における付着微生物に関する報告は少ない。われわれは岩石表面と地下水中の微生物相を調べ、堆積岩表面に付着する微生物と浮遊している微生物相の違いを明らかにした。

口頭

Microbial structure change in the groundwater samples from two boreholes at depths of -250m in Horonobe Underground Research Laboratory

伊勢 孝太郎; 南條 功; 雨宮 浩樹; 天野 由記; 岩月 輝希; 浅野 貴博*; 景山 幸二*; 佐々木 祥人; 吉川 英樹

no journal, , 

幌延深地層研究センター250m水平坑道の2本の井戸の掘削後における微生物群集と地下水の解析を行った。微生物群集解析は250m水平坑道で水平方向に掘った井戸V250-M02(以下M02)と垂直方向に掘ったV250-M03(以下M03)の2箇所において行った。M02ではおもに${it $beta$-Proteobacteria}$,${it $gamma$-Proteobacteria}$、M03では${it $delta$-Proteobacteria}$${it Firmicutes}$, ${it Bacteroidetes}$により構成されており、明らかに異なる菌相であった。同じ井戸において4か月後にはM02では${it $beta$-Proteobacteria}$の割合が減少し、偏性嫌気性細菌である${it Clostridium}$などの${it Firmicutes}$の割合が増加した。M03においても${it Desulfosarcina}$ spp.などの硫酸還元細菌が減少し、${it JS-1}$${it Chloroflexi}$などの割合が増加した。これらのことから、原位置において還元的環境へとシフトする際には微生物群集が変化し、その変化は時間的にも空間的にも依存することが示された。

口頭

微生物影響評価解析手法の開発,1; 酸化還元試験における微生物反応による還元雰囲気形成予測

吉川 英樹; 天野 由記; 佐々木 祥人; 伊藤 剛志*; 伊勢 孝太郎; 岩月 輝希

no journal, , 

140m地下坑道内で埋め戻し試験を実施し、坑道の埋め戻しに伴う酸化還元変化に関する微生物反応の寄与が示唆された。

口頭

微生物影響評価解析手法の開発,2; COLFRACによるバイオコロイドの核種移行への影響感度解析

伊勢 孝太郎; 伊藤 剛志; 天野 由記; 吉川 英樹

no journal, , 

COLFRAC-mrlは、2次元の亀裂の入った多孔質媒体中でのコロイドによって促進される溶質の移行を解析することが可能なコードである。本解析では、第2次とりまとめで天然バリアとして取り扱われている母岩部分の100mを対象とし、マトリックス拡散深さは0.1mとしていることから100$$times$$0.2mの領域の中央に亀裂を通した平行平板中のバイオコロイドの移行を解析対象とした。亀裂中の地下水流速は保守的に第2次取りまとめの最大値である50m/yとし、亀裂の開口幅を1.18$$times$$10$$^{-3}$$mとした。また、地下水中の微生物量としては10$$^{10}$$ cells/L程度の微生物が存在しているものとした。これら微生物の亀裂中でのフィルトレーションは保守的に起こらないとした。微生物のKdとしては菌体への吸着に関する文献値から算出したものを基本ケースとして10倍, 1/10倍とした系にて感度解析を行った。これらの感度解析の結果、微生物が10$$^{10}$$程度に存在した場合に微生物による核種移行の促進される可能性が示された。

口頭

Changes in microbial community composition and geochemistry during excavation shaft and galleries of the Horonobe Underground Research Laboratory

天野 由記; 佐々木 祥人; 南條 功*; 雨宮 浩樹; 水野 崇; 伊勢 孝太郎; 吉川 英樹

no journal, , 

地下環境における還元状態は、高レベル放射性廃棄物処分環境にとって非常に重要な条件である。しかしながら、地層処分のための地下施設建設時には、坑道周辺の酸化により鉱物と地下水の平衡状態が変化し、それに伴い微生物群集も影響を受けることが想定される。地下施設建設が周辺の地球化学状態変化に及ぼす影響を評価するための技術開発を目的として、地下施設建設過程における水理・地球化学・微生物学的特性についてモニタリングを実施した。その結果、周辺水圧の低下が確認されたが、塩分濃度についてはほとんど変化しないことが確認された。pHは時間の経過とともにわずかに上昇したが、酸化還元電位については還元状態のままほとんど変化が見られなかった。一方で、微生物群集組成については、初期には還元状態を好むFirmicutesおよびdelta-Proteobacteriaが優占していたが、時間の経過とともに比較的酸化還元ポテンシャルが高くても生息可能なbeta-Proteobacteriaが優占することが明らかになった。この結果は、坑道周辺が酸化の影響を受けているにもかかわらず、微生物の酸化還元反応により緩衝能力が機能し、還元状態が保持されていることを示唆している。

口頭

鳥取県良田中道遺跡土壌から培養した鉄還元細菌によるベンガラの還元

Lee, S.*; 谷口 智子*; 伊勢 孝太郎; 吉川 英樹

no journal, , 

赤色顔料ベンガラの微生物劣化の可能性について検討するため、鳥取県良田中道遺跡の土壌を用いて鉄還元細菌を培養し、その細菌によるベンガラの還元実験を行なった。本実験で使用した試薬のベンガラの形態的特徴を調査し、埋蔵文化財のベンガラとの形態的特徴を比較した。その結果、遺跡土壌中に存在した微生物が鉄還元を行っていることが明らかになった。この成果は、地層処分システムにおける人工バリア中の金属に対する微生物影響を長期的な視点で評価する上で重要な知見になると考える。

口頭

地層処分システムの性能評価における微生物影響要因; 研究の現状と今後の課題

長岡 亨*; 平野 伸一*; 松本 伯夫*; 天野 由記; 伊勢 孝太郎; 吉川 英樹

no journal, , 

地下微生物生態研究の進展により、地下数km以深における微生物の存在が明らかとなり、地層処分における微生物影響評価は重要な課題となっている。本研究では、地層処分研究開発に関する「第2次取りまとめ」以降に刊行された、国内外の主要な学術論文や報告書等の文献約200件を精査し、高レベル放射性廃棄物だけでなく、TRU併置や使用済み核燃料の直接処分も含め、地層処分システム性能に影響を及ぼす微生物要因に関する最新の知見を取りまとめた。

口頭

Spatial distribution of microbial populations and carbon cycle in the subsurface environment of the Horonobe area, Hokkaido, Japan

天野 由記; 伊勢 孝太郎; 寺島 元基; 佐々木 祥人; 雨宮 浩樹; 吉川 英樹

no journal, , 

天然バリア中の核種移行に関わる不確実性要因となりうる微生物影響評価の観点から、幌延地下施設を利用して地下環境における微生物群集の空間分布について調査を実施した。その結果、微生物分布は酸化還元状態や炭素源のような地球化学条件と密接に関連していることが示された。

口頭

Drilling effect on subsurface microbial community structure in groundwater from the -250 m gallery at the Horonobe Underground Research Laboratory, Japan

伊勢 孝太郎; 天野 由記; 佐々木 祥人; 吉川 英樹

no journal, , 

地層処分システムでは放射性核種の溶解度を低く抑えるために、還元環境への復帰と維持が重要な要素となる。この還元環境への復帰には地質パラメータとともに、微生物反応が大きく影響する。本研究では幌延深地層研究センターの250m水平坑道のボアホール中の微生物を掘削直後から2年間にわたりクローンライブラリー解析を行った。掘削直後の微生物群集では$$varepsilon$$-Proteobacteriaに属するクローンが65%を占め、これらは全て${it Arcobacter}$ spp.であった。${it Arcobacter}$ spp.は硫化物を酸化し、二酸化炭素を炭素源として増殖する化学合成独立栄養細菌として知られている。2年後には未培養種であるJS1やWS6などの種が優占種となった。これらの種は深海底堆積物などの還元的な雰囲気で検出されることが多く、還元的な環境へとシフトしていることが示唆された。

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