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萩原 武司*; 本多 照幸*; 水野 崇
no journal, ,
本研究では、水-岩石反応に伴う希土類元素及び他の微量元素(U, Th)の挙動を把握することを目的として、岩石試料の鉱X線回折分析,蛍光X線分析,中性子放射化分析を行った。その結果、水-岩石反応による二次鉱物の生成がLnの挙動に影響を与えていると考えられるものの、その挙動は水-岩石反応の程度や形成された二次鉱物の鉱物組成によって異なることがわかった。
青才 大介; 萩原 大樹; 新宮 信也; 山本 祐平; 福田 朱里; 水野 崇
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において、地下水中のさまざまな金属元素の挙動にかかわる物理化学パラメータであるpHや酸化還元電位(Eh)を長期に渡るモニタリングによって把握することは重要である。しかしながら、地下水の物理化学パラメータのモニタリングでは、地下水が被圧・嫌気状態で存在するため、試料採取や分析,測定の過程における圧力開放や大気暴露による地下水の状態の変化に伴う測定誤差が生じる。そのため、品質管理を含めた測定手法を体系的に取りまとめる必要がある。本研究では、日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で建設中の研究坑道において、pHとEhに加え、酸化還元環境の指標となる溶存酸素濃度(DO)について、複数の条件下でモニタリングを行い、測定方法に応じた測定誤差の程度に関する知見を得たので報告する。
小出 将志*; 斉藤 拓巳*; 長崎 晋也*; 山本 祐平; 水野 崇
no journal, ,
本研究では、コロイド濃度が低い花崗岩中の深部地下水を対象に、コロイドの元素プロファイルを得るための手法を検証することを目的として、Postnova社製非対称FFF装置(AF2000 FOCUS)を用いたサイズ分画及びFFFとオンラインで接続したAgilent社製ICP-MS(ICP-MS 7500cs)と島津製作所製UV-VIS(SPD-20A)を用いた各分画のコロイドの分析を実施した。その結果、地下水中に存在するコロイドとして、有機物や無機鉱物からなる複数のコロイドを独立した形で検出でき、その元素プロファイルを得ることができた。また、地下水を採取したボーリング孔では、それぞれの区間で元素プロファイルが不均一であった。この不均一を生じさせる原因は、地質環境特性(地下水の流動状態や流動経路上の鉱物組成)の違いが影響していると考えられる。
今野 祐多*; 小松 大祐*; 西村 周作*; 福田 朱里; 青才 大介; 水野 崇; 長尾 誠也*; 角皆 潤*; 鈴木 庸平*
no journal, ,
水理・地球化学環境と地下微生物の代謝活動を担うエネルギー源の関係性を把握するため、花崗岩中の地下水試料を用いて、微生物のエネルギー源となり得る物質の分析により、微生物の代謝様式の推定を行った。瑞浪超深地層研究所の地上及び研究坑道内から掘削したボーリング孔より採取した地下水中の腐植物質様有機物の定量・定性,水素ガスの定量,硫酸・硫化物イオン,溶存無機炭素の定量及び安定同位体組成の分析を行った。その結果、腐植様物質は深度100から300mに向けて濃度が減少した。透水性の低い断層の両側に位置し、透水係数が異なる深度300mの2つのボーリング孔の酸化還元状態は、硫酸還元環境と二酸化炭素還元環境で異なることが示唆された。地下水流動が遅い場合、水-岩石-微生物反応にとって十分な反応時間が得られ、酸化剤の消費が進み、より還元的な化学環境が形成されると考えられる。したがってこれらの結果は、花崗岩中の地下水流動特性に従い、有機物に依存する硫酸還元(従属栄養)から地下由来のエネルギー源に依存する二酸化炭素還元(独立栄養)へのシフトを示唆し、地下深部において光合成由来物質が影響する限界に近付いていることを意味する。
山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる安全評価では、地下水の化学的特性とそれに伴って変化する地下水中の元素の挙動を把握することは重要な課題である。日本原子力研究開発機構では、この課題を解決するために必要な技術や手法の開発を行っている。例えば、瑞浪超深地層研究所において、地下水中の主要成分の分析手法の確立や水質形成プロセスの理解を進めてきた結果、主要成分の濃度はおもに地下水の混合により決定されることが明らかになってきている。他方、微量元素についてはどのような水-岩石反応によって挙動が制約されているかわかっていない。本研究では微量元素である希土類元素(REE)の挙動を把握することを目的とした。その結果、透水性等に関連するパラメータが間接的にREEの挙動に影響している可能性が示された。花崗岩中における透水性は、水みちとなる割れ目の密度や開口幅等に依存している。割れ目近傍では鉱物の変質が観察されることが多いため、透水性の高い割れ目の多い場所で変質鉱物の存在量が多い。REEの挙動に影響する反応として、一次鉱物からの溶け出しと変質鉱物への二次的な吸着が考えられる。今後、変質鉱物に対して試験を行うことで、REEの挙動を制約している反応を明らかにしていく。
長谷川 優介*; 山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇; 前田 耕志*; 福士 圭介*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる安全評価において、地下環境における元素の挙動を定量的に表す指標として固液分配係数(Kd)が用いられている。ただし、既存のKdは原位置において直接的に取得されたものではないため、実際の地下環境への適用妥当性の検証が求められている。本研究では、原位置においてKdを直接的に取得し、既存のKdとの比較を行うため、原位置Kd測定システムの構築を目的とした検討を行った。
前田 耕志*; 長谷川 優介*; 福士 圭介*; 山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇
no journal, ,
元素の岩盤への吸着は、地下環境中での元素の挙動を予測するうえで評価が必要なプロセスの一つである。吸着プロセスを定量的に取り扱う方法として表面錯体モデリングがあるが、表面錯体モデリングは単一鉱物を対象にした手法であり、花崗岩のような鉱物集合体への適用方法は確立されていない。本研究では、さまざまな水質条件における元素の吸着挙動を表面錯体モデリングに基づいて予測する手法の構築を目的とし、花崗岩をモデル吸着体、Euをモデル溶質として、吸着予測モデルの構築を試みた。花崗岩試料として、瑞浪超深地層研究所の深度300, 400mの研究坑道から掘削したボーリング孔より採取した岩石コアを利用した。吸着等温線の測定結果から、本実験に用いた花崗岩の最大吸着量は0.21
mol/gであった。花崗岩によるEuの吸着率はpH2.5以下では0%であるが、pHの増加とともに上昇し、pH3.5以上では100%に達した。この結果を表面錯体モデリングで解析し、吸着反応の平衡定数を得た。花崗岩は複雑な鉱物集合体であるが、従来の表面錯体モデリングにより吸着特性をパラメータ化することができた。得られたパラメータに基づき、花崗岩によるEuの吸着挙動の予測を行った結果、Eu=10M以下、固液比が1g/L以上、pH4以上の条件では、地下水中のEuのほとんど花崗岩に吸着されることがわかった。今後は炭酸イオンなどの共存配位子の影響を考慮した条件での検討を進めていく。
東郷 洋子*; 高橋 嘉夫*; 天野 由記; 松崎 浩之*; 村松 康行*; 岩月 輝希
no journal, ,
I(半減期:1570万年)は、放射性廃棄物の地層処分の安全評価上重要な核種である。そのため、環境中でのヨウ素の挙動を定量的に予測することは、短期的にも長期的も非常に重要である。しかし、ヨウ素は環境中でさまざまな化学形態をとり、それぞれ挙動が異なるため、移行予測は極めて難しい。そこで、本研究では固液両相の化学形態を分析し、表層土壌圏及び地下岩石圏でのヨウ素の挙動解明を試みた。その結果、ヨウ素の見かけの分配係数は表層から深層にかけて100分の1程度低下していることが明らかとなった。また、表層で有機態として固相へ分配されたヨウ素は、深層で無機態となって液相へと溶出するが、一部は有機ヨウ素として固相に残ることが明らかとなった。
守屋 耕一; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 森泉 純*; 山澤 弘実*; 石塚 成宏*
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土壌有機炭素(SOC)は陸域生態系の中で最大の炭素リザーバーであり、その分解によるCO
放出は大気中CO濃度に大きく影響するため、SOCの分解プロセスを理解することは重要な課題である。本研究では、国内4地点の森林サイトで採取した土壌を実験室内にて異なる温度で培養することで、各土壌からのCO放出の温度変化に対する応答を調べた。その結果、SOC分解の温度応答性Q
値(温度が10
C上昇した際のCO放出率が何倍になるかという値)が培養の時間経過とともに3から4へ増加した。これは分解される基質の変化に伴ったものと考えられる。また土壌乾燥質量あたりのCO放出率と土壌乾燥質量あたりのSOC量の測定結果より、SOC分解の速さが土壌中のSOCの量によらないことが示唆された。
宮川 和也; 天野 由記; 南條 功; 村上 裕晃; 藪内 聡; 横田 秀晴; 岩月 輝希
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日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性と実現性を提示するための地質環境調査・評価技術にかかわる研究開発を行っている。その一環として本研究所では、地下施設の建設が周辺の地質環境に与える影響の評価を目的として、地下坑道を利用した地質環境調査を実施している。本報告では、施設建設過程における深度250mまでの水理・地球化学特性の観測結果と、地上からのボーリング調査で把握した地球化学特性とを比較し、施設建設に伴う周辺の水理・地球化学環境の変化についての考察を報告する。施設建設開始後数年では、地下水の化学条件変化は坑道直近に限られることが示され、この理由として、割れ目などの連結性が乏しい低透水性層では地下水の湧出量が少ないことや、堆積岩中に含鉄鉱物や硫化物,微生物などが多く含まれており、岩盤自体に環境変化に対する十分な緩衝能力があることが考えられる。
大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 五十嵐 翔祐*; 山崎 信哉; 吉田 善行; 田中 俊一*
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放射性降下物により汚染した植物,土壌の局所分布をオートラジオグラフィー法により調べた。その結果、樹木に降下した放射性Csは降下以前に存在した幹及び葉に濃集した。さらに、ごく一部の放射性Csが降下後に成長した枝及び葉の部分に分布した。牧草,イネの切り株に降下した放射性Csは牧草及びイネにほとんどの部分が濃集し、土壌鉛直方向への移行はほとんどなかった。
Jiang, M.; 大貫 敏彦; 田中 万也*; 上石 瑛伍; 宇都宮 聡*
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微生物細胞表面におけるサマリウムリン酸塩鉱物化プロセスを調べる実験を行った。その結果、酵母細胞表面での結晶化の速度は土壌細菌よりも遅いことがわかった。酵母細胞壁が土壌細菌細胞よりも厚いことが原因と考えられる。