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H, CFCsを利用した地下施設周辺の浅層地下水の浸透状態の推測岩月 輝希; 大森 一秋; 萩原 大樹; 長谷川 琢磨*; 中田 弘太郎*
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所において浅層地下水の浸透状態を推測する指標として、一般的に地表水や浅層地下水にのみ含まれているトリチウム(H), クロロフルオロカーボン類(CFCs)の有用性について考察した。その結果、深度400mまでの観測地点において、施設建設当初には観測されなかったH, CFCsが徐々に検出されるようになり、浅層地下水の混入割合が時間とともに増加していることが確認された。また、CFCsの活用は、H濃度が減衰して検出限界以下となる数十年前以上の年代を持つ地下水に対して有効と考えられた。
廣田 明成*; 東郷 洋子*; 福田 朱里*; 伊藤 一誠*; 鈴木 庸平*; 角皆 潤*; 小松 大祐*; 岩月 輝希
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瑞浪超深地層研究所の研究坑道において花崗岩中の深部地下水を採取し、各種化学分析を行うと共に、深部地下環境を維持または再現した条件下で地下水中の微生物活動を観察し、同位体比を指標として原位置での代謝活性の評価を行った。その結果、微生物の硫酸還元活性があることを確認できた。また、高い水素濃度条件よりも原位置環境に近い低い水素濃度条件でより活性が高いことを確認できた。
斉藤 拓巳; 寺島 元基
no journal, ,
腐植物質(HS)は動植物の遺骸が分解縮合する過程で生成する天然有機物であり、様々な土壌・水系環境に一般的に含まれている。HSは、その炭素骨格上に、カルボキシル基などの多数の官能基を有しているため、有害金属イオンと錯生成し、その動態を大きく変化させうる。放射性廃棄物地層処分をはじめとする今後の地下深部の大規模利用では、表層環境とは大きく異なる深部地下環境中での有害物質の動態理解に基づく、地下環境の汚染防止が求められる。しかし、表層由来のHSと比べ、深部地下水中のHSの質的・量的理解は不足している。本研究では、堆積岩系の地下水から抽出・精製されたHSに対する金属イオンの錯生成挙動を電位差滴定やレーザ蛍光分光測定、X線吸収分光(XAS)測定などを用いて評価した
浜本 貴史*; 斉藤 拓巳; 水野 崇; 田中 知*
no journal, ,
放射性廃棄物処分の性能評価において、放射性核種の地下水コロイドへの収着が核種の移行挙動に大きな役割を果たすことが指摘されている。本研究では、有機物が豊富に含まれる堆積岩系地下水を対象に、有機物コロイドの特徴をFlFFF-ICP-MS測定と励起・蛍光マトリクス(EEM)測定によって明らかにすることを目的とした。地下水試料は北海道幌延町にある日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターの地下140, 250, 350mの調査坑道中の採水孔から採水した。幌延地下水中には流体力学径が約2nmの有機物コロイドと10-30nmの鉄を主成分とするコロイドが含まれており、大部分の元素が前者に取り込まれていたことから、地下水中での放射性核種の移行には主に比較的低サイズの有機物コロイドが寄与することが示唆された。また、この有機物コロイドの蛍光特性は海洋の腐植(様)物質と類似していることから、幌延地下水中の有機物コロイドの主要成分は海洋起源の腐植(様)物質に由来するものと考えられる。
濃度を支配する反応の推定笹本 広
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物地層処分における性能評価上重要な核種の1つであるCsは、岩盤中の粘土鉱物等に収着し、移行が遅延されることが期待されている。地下水中のNHやKは、粘土鉱物へのCsの収着に競合する。このため、地下水中のNH濃度がどのような反応により支配されている可能性があるかを把握しておくことは、地層中でのCsの移行評価を行う上で重要である。本研究では、幌延地域の深部地下水を対象に、地下水中のNH濃度を支配する反応について、水質の熱力学的解析に基づき考察した。その結果、幌延の地下水は、堆積岩中に含まれる主要な粘土鉱物であるイライト類似の白雲母の安定領域にプロットされ、また、地下水中のNHやKの活量とHの活量の比は、傾き1のラインに沿ってプロットされた。このことから、幌延地下水中のNH濃度は、堆積岩中に含まれるイライトによるNHとKのイオン交換反応により支配されていると推定される。
乙坂 重嘉; 佐藤 雄飛; 鈴木 崇史; 成田 尚史*
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福島第一原子力発電所事故によって海洋に放出された放射性セシウムの海底付近での輸送過程を把握するため、福島第一原発から約100km東方の沖合に、2011年8月から約2年間にわたってセジメントトラップを設置し、26日間隔で26期間の沈降粒子を採取した。得られた沈降粒子中の放射性セシウムの分析結果から、海底への放射性セシウムの輸送量と輸送機構を解析した。
Cs粒子束は観測序盤に高く、2011年9月に最大(98m Bq/m
/day)となった後、年3回の極大を示しながら全体として減少した。放射性セシウムの粒子束は、主に2つのモードで制御されていた。一つ目は表層水中で放射性セシウムを取り込んだ粒子の急速な鉛直輸送(夏モード)であった。このモードは、特に事故後の早い段階で支配的だったと考えられ、観測点付近の海底における放射性セシウムの分布を形成したと推測された。二つ目のモードは、海底付近に運ばれた粒子状放射性セシウムの再移動であった(冬モード)。冬モードにおける粒子状放射性セシウムの輸送は、大規模ではないものの、放射性セシウムの再分布を長期にわたって制御する主要機構として注目すべきと言える。
宮川 和也; 水野 崇; 廣田 明成*; 小松 大祐*; 角皆 潤*
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炭化水素ガスは堆積岩を対象とした放射性廃棄物の地層処分の検討において、処分場閉鎖後の長期にわたる地層中の放射性物質の移動に対するガスの影響評価などの観点から、重要な検討課題である。そのため、堆積岩の地質特性とその変遷に関するこれまでの知見を整理した上で、溶存ガスの情報に基づき、その生成, 移動, 集積プロセスについて考察を行い、地球化学環境形成モデルの構築へ反映させることが重要である。しかしながら、地上調査で得られていた溶存ガスに関する情報は大きなばらつきを示し、明確な解釈を得ることが難しかったため、地下施設を利用した信頼できるデータを取得する必要があった。そこで本研究では、地下施設を用いて高精度のデータを取得し、そのデータをもとにCO
の生成過程について考察を行った。その結果、メタンの主要な起源については、微生物活動による二酸化炭素の還元反応であるというこれまでの報告と同様の結果が確認された。一方で、これまで考えられていた炭酸の供給の無いような閉鎖的な空間という仮定は、必ずしも成り立たないことが分かった。また、地下施設から得られたデータは、地上調査と比較してばらつきの非常に小さい結果が得られ、試料の採取方法や分析方法についてもまた、再検討の余地があることが明らかになった。
村上 拓馬; 水野 崇; 笹本 広; 鴻上 貴之*; 佐々木 隆之*
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本研究は、高レベル放射性廃棄物に含まれるマイナーアクチニドのアナログ元素となる希土類元素(REE)の地下深部における挙動を理解するために、幌延堆積岩中の希土類元素(REE)を分析し、その炭酸塩鉱物REEパターンから過去の地下水REEパターンの復元可能性について検討した。その結果、炭酸塩鉱物を含む砂岩質試料、炭酸塩ノジュールおよび炭酸塩充填鉱物のうち、炭酸塩充填鉱物試料のREEパターンには、現在の幌延地域の地下水REEパターンと類似した特徴が認められた。このことから、幌延地域の地下水REEパターンは、この炭酸塩充填鉱物の沈殿時から現在にかけて、変化していない可能性が示唆された。
岩月 輝希; 三枝 博光; 尾上 博則
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大規模地下施設の建設・維持管理時の周辺の地球化学特性の変化を理解するため、瑞浪超深地層研究所、幌延深地層研究センター周辺の地球化学特性の変化について考察した。その結果、掘削損傷領域と掘削擾乱領域の地下水のpH、酸化還元状態の変化に関わるプロセスと影響範囲を把握することができた。
小田 好博; 山口 正秋; 新里 忠史; 北村 哲浩
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SACT(Soil And Cesium Transport)モデルを使用して、土壌とともに移動する放射性セシウムの将来分布予測に対して、土地利用分布や地形データの解像度が与える影響について検討した。土砂が侵食する場所では放射性セシウムの流出が大きく、逆に堆積する場所では放射性セシウムの沈着量が増えることになる。土地利用分布の解像度が低い場合、堆積量・侵食量ともに大きく見積もられる傾向があった。これは低解像のために侵食場と堆積場の空間スケールが大きくなったために、侵食と堆積が限られた場所に集中したためと考えられる。地形については、標高単位が詳細な方が、そして解像度が高い方が、堆積量が大きくなった。一方で侵食についても同様の傾向が見られたが、その影響は堆積に比べて小さかった。これは、解析したほとんど全ての領域が侵食場であるのに対し、詳細化・高解像度化によって堆積場が更に限定されたためと考えられる。
新里 忠史; 阿部 寛信; 石井 康雄; 渡辺 貴善; 三田地 勝昭
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福島県内に残存する事故由来の放射性物質のうち、事故から3年以上が経過した現在、空間線量率を支配しているのは放射性セシウム(Cs-134, Cs-137)である。Cs-134の半減期は2年と短いものの、Cs-137の半減期は約30年と長いことから、今後長期にわたり放射線による影響に注視する必要がある。生活圏については、現在順次除染が進められているが、現在の主な未除染域である山地の森林域は、その下流に位置する河川やダム湖等の環境に対して放射性セシウムの供給源になる可能性がある。生活圏での将来にわたる被ばく線量の評価においては、放射性セシウムの現在の環境動態や分布を明らかにするとともに、それらを踏まえた放射性セシウムの将来分布の予測が重要となる。本報告では、福島県内の阿武隈山地の山地森林において実施した調査観測に基づいた2013年夏期における放射性Cs流出率の概算結果を報告する。
Csの化学状態の解明及び放射能濃度低減方法香西 直文; 鈴木 伸一; 青柳 登; 坂本 文徳; 大貫 敏彦
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福島第一原子力発電所の事故により、大量の放射性物質が東日本の広い範囲に降下した結果、高濃度の放射性物質(主にCs)が濃縮した下水汚泥焼却灰が各地で発生した。これらの焼却灰の安全な埋設処分に資するため、本研究では、焼却灰中のCsの化学状態を、Csの溶解実験及び静的浸出実験を行って検討した。焼却灰中のCsは、一部がアルカリ金属の塩に、大部分が酸化鉄に、残りがケイ酸塩(石英,長石)に含まれていた。Csの約80-90%がアルカリ金属の塩及び酸化鉄に含まれており、塩酸水溶液中で加熱することでそれらの固相の大部分が溶解した。焼却灰を微粉砕したのち塩酸水溶液中に入れ95
Cで加熱することにより、それらの塩酸溶解性成分を完全に溶解させることができ、ほぼケイ酸塩のみの残渣が得られた。この残渣には、焼却灰の約10-20%のCsが残留した。粉砕していない焼却灰では一部のCsが人工海水に溶出したが、微粉砕試料の塩酸溶解残渣からはCsは全く溶出しなかった。
大貫 敏彦; 坂本 文徳; 香西 直文; 椎名 和弘; 田中 健之; 行川 淳
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鉱物が存在する条件下で、放射性Csの移行への糸状菌の影響を実験により調べた。その結果、鉱物を添加した培地で培養した菌糸への放射性Csの濃集は、添加しないものに比べて小さかった。さらに、添加した鉱物量を増加させることにより、菌糸への濃集量は減少した。これらの結果は、鉱物の存在により菌糸への濃集が阻害されることを示している。
イオンの微生物還元挙動の解明加藤 友彰*; 大貫 敏彦; 斉藤 拓巳; 香西 直文; Yu, Q.
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MnOイオンの微生物による還元挙動を調べた。その結果、添加されたKMnOは、微生物により還元されMn(VII)がMn(IV)となり、高菌濃度ではさらにMn(IV)がMn(III,II)に還元されることが分かった。
Malins, A.; 奥村 雅彦; 町田 昌彦; 斎藤 公明
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PHITSコードを用いて、地表から高度300mまでの範囲にわたって地形が空間線量率に及ぼす影響を評価した。地形は、円錐を切って表現した台地と盆地、二つの斜面に挟まれた谷の二つを考えた。前者は円錐の頂点の角度を、後者は水平面からの斜面の角度を変えて、地表の表面汚染密度と空間線量率の関係を求めた。その結果、地表における空間線量率よりも、高度が高い所の空間線量率の方が地形の影響を受けやすいことが分かった。
奥村 雅彦; 中村 博樹; 町田 昌彦
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住民帰還に向けて国が表土剥ぎ等の大規模除染を行い、その効果が確認されている。しかし、除染に伴って大量の除去土壌が発生し、その処理を巡って、仮置き場、中間貯蔵施設、最終処分場などの新たな負担が問題となっている。この問題に関連して、汚染土壌の減容化手法の開発や、貯蔵の際の安定性評価等が求められているが、放射性セシウムの土壌による吸着に関する基礎的知見が不足している。この事態を打開するため、第一原理計算を用いて放射性セシウムを選択的かつ不可逆的に吸着することが知られている風化した白雲母について解析を行った。その結果、風化が進んだエッジのみがセシウムとの高いイオン交換能を持つことを明らかにした。
Yu, Q.; 大貫 敏彦; 田中 万也*; 香西 直文; 山崎 信哉*; 坂本 文徳; 谷 幸則*
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真菌が活性化でMn(II)を酸化する過程でREE元素をMnOに吸着することを明らかにした。一方、水溶液にクエン酸を添加することにより、MnO派生性したが、希土類の吸着は減少した。REEのパターンを調べたところCeに負の異常が見られた。Ceの酸化数は4価であることから、Ce(IV)を優先的に溶出する有機物が存在することが分かった。