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岩月 輝希; 加藤 利弘; 中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所周辺の地下水環境の経時変化について理解するため、約10年間にわたって化学組成や同位体、フロン濃度のモニタリングを行った。その結果、深度200-400mの相対的に割れ目の多い花崗岩領域において、最大で50%程度の浅層地下水が浸透していることが明らかになった。一方、深度500mの割れ目の少ない花崗岩領域においては、浅層地下水の混入は認められず、水理学的な擾乱の程度は小さいと考えられた。この地下水の滞留年代は、放射性炭素濃度に基づいて18-25kaと求めることができた。
Cs abundance in seabed sediment off Fukushima乙坂 重嘉; 小林 卓也
no journal, ,
福島周辺の沿岸域において、海底堆積物中の表層(深度0-10cm層)に存在するCsの量は一年に約3割ずつ減少したことが明らかにされている。本講演では、このCs量の時間変化をもたらす3つの過程について、その効果を比較する。第一の過程は生物撹乱等による堆積物の鉛直混合に伴う希釈で、実測した堆積物中の鉛直分布の時間変化を堆積物鉛直混合モデルに適用した結果、上記の濃度減少の大部分をこの過程で説明することができた。第二の過程は沿岸堆積物の沖合への輸送で、セジメントトラップ実験の結果等から推定された沿岸堆積物由来のCsの沖合への年間輸送量は、沿岸域のCs量の1
2%程度であった。第三の過程は堆積物からのCsの脱離で、堆積物中のCs存在形態や懸濁実験の結果から、この過程によるCsの減少は一年で5%程度と推定された。上記の結果から、事故直後に海底に沈着したCsの多くはその場に留まるものの、緩やかな堆積物下層への移動と放射性壊変の効果により、2060年には、表層堆積物中のCs濃度は事故直後の5%程度にまで減少すると推測された。
末岡 茂; 島田 耕史; 石丸 恒存; 丹羽 正和; 安江 健一; 梅田 浩司; 檀原 徹*; 岩野 英樹*
no journal, ,
アパタイトフィッション・トラック(AFT)解析を用いて、高温環境下で生じる黒雲母の塑性変形を伴う、もんじゅ敷地内の破砕帯の活動時期の制約を試みた。AFT年代は、破砕帯の切断関係から認定された最新活動面沿いで一様に若い値を示し、玄武岩岩脈からの距離に応じて若返る傾向が見られた。FT長解析や熱伝導計算等を合わせたより詳細な検討に基づくと、最新活動面周辺の加熱は玄武岩の貫入時の熱のみで説明できる。したがって、破砕帯沿いの黒雲母の塑性変形が生じた時期は、約68Maの花崗岩定置直後の高温期、または約19Maの玄武岩貫入時に対応している可能性が高いと考えられる。
笹本 広; 小原 滋*
no journal, ,
本研究は、堆積岩が分布する幌延地下研究所において、地下水中のコロイド特性を評価する手法開発の一環として行なった。試料に与える擾乱の影響を低減しつつ、地下水中のコロイドの粒径分布や濃度評価を行うため、動的光散乱法を改良した粒子追跡解析法(PTA法)を適用した。試料としては、立坑内に設置された集水リング(4試料)、および坑道内から掘削されたボーリング孔(6試料)から地下水を採取した。測定の結果、11000nmの粒径のコロイド粒子濃度は、9.1
10
7.810
pt/mL、コロイド質量濃度は、3.410
4.2mg/Lと各々見積もられた。コロイド濃度は、集水リングから採取された地下水の方がボーリング孔から採取された地下水よりも多く、採水条件(状態)の違いが影響していると推察された。100nmよりも大きい粒径のコロイドについて、DLVO理論に基づき、コロイドの安定性を評価した。その結果、100nmよりも粒径の大きいコロイドは不安定である(凝集が生じ得る)と推定された。そこで、コロイド粒子濃度とコロイド質量濃度を再評価したところ、100nmよりも粒径の小さいコロイドの粒子濃度は、5.810 3.010pt/mLであり、質量濃度は、2.010
1.310
mg/Lと見積もられた。さらに、再評価された結果に基づけば、コロイド濃度と地下水のイオン強度の間には負の相関関係があることが確認された。
田村 肇; 國分 陽子; 梅田 浩司
no journal, ,
原子力機構は、地質環境長期安定性評価確証技術開発の一環として、ヘリウムの蓄積年代およびネオン同位体組成の測定のために、東濃地科学センターにIsotopX製NGX希ガス質量分析計を導入した。Morikawa (2004)では、瑞浪層群・瀬戸層群、土岐花崗岩中の地下水について、岩石中の
生成比から、原子核反応由来の
の変動は0.5%と見積もっており、この差を識別できる性能が必要である。NGX-004はネオン同位体の同時分析が行えるように、1m/zずつ離したファラデーカップ2基および二次電子増倍管1基を有している。本報告ではその性能評価結果を報告する。大気を希釈した試料のネオン同位体を分析した結果、0.2%の不確かさでネオン同位体組成を得ることができた。
渡邊 隆広; 奈良 郁子*; 松中 哲也*; 箕浦 幸治*; 掛川 武*; 山崎 慎一*; 土屋 範芳*; 中村 俊夫*; Junbo, W.*; Liping, Z.*
no journal, ,
湖沼堆積物や石筍試料を用いた高時間解像度(百年から千年スケール)での古環境変動に関する成果がこれまでに報告されている。特に、将来の表層環境や水循環の変動を推測するために、化学組成や同位体組成などの地球化学的手法を用いた過去のモンスーン活動の変遷に関する研究が進められている。過去のモンスーン活動、およびその変動メカニズムの把握に必要な研究対象地域として、日本を含む東アジアなどに加えて、チベット高原が注目されている。しかし、チベット高原における高時間解像度での環境変動解析例は極めて少ない。したがって、本研究ではチベット高原の湖沼堆積物の平均粒径および無機化学組成から推定された過去のモンスーン変動について周期解析を実施し、他地域から得られている解析結果と比較した。本研究では完新世のモンスーン変動におおよそ1000年から1500年の周期が見られ、これまでに報告されている東アジアおよび西アジアの石筍の酸素同位体比から推定されている気候変動の特徴とよく一致した。
奈良 郁子*; 山崎 慎一*; 渡邊 隆広; 土屋 範芳*; 宮原 ひろ子*; 加藤 丈典*; 箕浦 幸治*; 掛川 武*
no journal, ,
地質試料や湖沼堆積物試料を用いて過去の環境変動を推定するためには、物質の循環と供給源を把握する必要がある。本研究ではロシアのバイカル湖から採取した堆積物の無機化学分析を実施した。特に、ルビジウム、ストロンチウムおよびカリウムの相対量から、バイカル湖の集水域での冬季東アジアモンスーンによる水循環変動、化学風化、物質循環、および物質の供給源の推定を試みた。本研究で得られたバイカル湖のルビジウム/ストロンチウム比の変動は、既報である中国のレス堆積物から推定されている冬季東アジアモンスーンの変動とよく一致した。したがって、湖沼堆積物中のルビジウム/ストロンチウム比は過去の冬季東アジアモンスーン変動の指標となることが示唆された。
Walker, C.; Arthur, R. C.*; 脇谷 新; 須藤 俊吉; 笹本 広; 小田 治恵; 三原 守弘; 本田 明
no journal, ,
放射性廃棄物の地層処分施設における地球化学的な変化は地下水/セメント/粘土/ゼオライト/造岩鉱物間の反応により支配される。そこで、処分施設の安全性に対するこれらの反応の影響をシミュレーションにより定量的に予測することを目的として、原子力機構では熱力学データベースを開発してきた。関連する項目の熱力学的物性値について、3種類の地球化学的計算プログラム(SUPCRT92、Geochemists Workbench
、PHREEQC)にて使用可能なフォーマットで記述された。
reduction continuing for millions years in Neogene mudstone resulting in extreme 
C-enrichment宮川 和也; 石井 英一; 水野 崇; 廣田 明成*; 小松 大祐*; 池谷 康祐*; 角皆 潤*
no journal, ,
近年、高レベル放射性廃棄物の地層処分などの観点から、地下深部での地下水やガスなどの流体のゆっくりとした流れのプロセスの理解を進展させることが重要視されている。これまでに、水理地質学や地球化学、年代測定学といった複数の観点から、地下水の流動速度が遅いことの検証がなされてきた。1つの手法をもって過去の地下環境の変遷を断定することはできず、異なる複数の視点から検証を行うことは重要であることから、本研究では溶存ガスの観点から検証を行った。幌延深地層研究センターの地下施設を利用して得られた地下水中の溶存ガスに関する分析結果と、地上からのボーリング孔(HDB)による調査で得られた結果とを合わせて、地下のガスの分布の形成プロセスについて考察を行った。幌延地域の地下深部には、多量のメタンと二酸化炭素が溶存ガスとして賦存しており、これまでの研究結果によって、メタンは微生物活動による二酸化炭素ガスの還元反応によって生成されたことが分かっている。本発表では、ガスの同位体組成から、地層中への天水の浸透が、数万年前程度の比較的最近に生じた可能性があることが分かったことを報告する。また、稚内層は岩盤中の有機物が分解されず、閉鎖的な環境であったために、炭酸塩脈が多く見られることが分かった。
横山 立憲; 國分 陽子; 村上 裕晃; 渡邊 隆広; 平田 岳史*; 坂田 周平*; 檀原 徹*; 岩野 英樹*; 丸山 誠史*; 宮崎 隆*; et al.
no journal, ,
硬岩の割れ目に充填鉱物として普遍的に存在する炭酸塩鉱物の年代学・地球化学研究により、過去の地下深部の地質環境を復元できると考えられる。一方で、炭酸塩鉱物の年代測定技術開発においては、国際的な標準試料が選定されておらず、その技術は充分に確立されていない。本研究では炭酸塩鉱物の高精度なU-Th-Pb年代測定技術開発を目指し、標準試料の選定を行った。産業技術総合研究所の地質調査総合センターがデータベース化し配布している数種類の炭酸塩試料を候補試料として選択した。湿式法によるICP質量分析により、JCp-1及びJCt-1には鉛同位体の不均質性が確認されたが、その不均質性は共に206-鉛ベースで1.2‰以下であり、LA-ICP-MSによる局所分析においては均質と見なせることが判明した。今後は2次元イメージング分析による空間的な均質性評価を実施すると共に、人工的な炭酸塩標準試料の作製を試みる。
石井 康雄; 渡辺 貴善; 大山 卓也; 佐々木 祥人; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 新里 忠史
no journal, ,
原子力機構では、調査データに基づいて山地森林からの放射性セシウムの移動を予測し、これに起因する除染済みエリアの線量率の再上昇や、生活用水源への混入等に対する技術情報や対策案等を提供することを目的として、福島長期環境動態研究(F-TRACEプロジェクト)を進めている。本研究では、阿武隈山地における森林の流出土砂の経時変化を調べるため、平成2527年に採取した治山ダムに堆積した土砂の含有放射能濃度を含む分析結果について報告する。
水野 崇
no journal, ,
The Horonobe URL which is operated by JAEA is one of the generic purpose-built URL in Japan. Reconstruction of hydrogeological and hydrochemical properties around the URL site in geological time-scale is a key components of the R&D program. Previous studies indicates that groundwater in the area is mainly Na-Cl type of groundwater originated from fossil seawater which is trapped during the sedimentation. However, salinity of groundwater is less than seawater. This study aims to reveal the dilution process of groundwater based on existing hydrochemical data (Cl, 
O and D) obtained from surface-based boreholes drilled at the Horonobe area. We find that degradation of gas hydrate will be one of the possible source of less salinity groundwater. Further study will be needed for understanding the more detail process.
佐久間 一幸; Malins, A.; 町田 昌彦; 北村 哲浩
no journal, ,
Typhoon Etau in 2015 was the highest intensity rainfall event to hit Fukushima Prefecture subsequent to the March 2011 nuclear accident. As typhoons are important vectors of radio-cesium redistribution, we performed a simulation study of this typhoon to understand its consequences. We modeled five river basins surrounding the Fukushima Daiichi Nuclear Plant: the Odaka, Ukedo, Maeda, Kuma and Tomioka basins. The horizontal resolution of the grid cells varies between 10-250 m within the study area. The smaller cells are located around areas of high importance, such as river channels and banks. Previously we studied these basins over 2011 Typhoon Roke and multiple typhoons in 2013. Water, sediment and radio-cesium flows were calculated across the basins using the General purpose Terrestrial fluid FLOW Simulator (GETFLOWS) code. The main results are erosion/accumulation quantities for the radio-cesium inventory within each of the grid-cells on the simulation mesh of the study area. The results show the locations where radio-cesium is mobilized due to soil erosion. Radio-cesium deposition occurs within dam reservoirs along the river courses, and in the lower parts of the basins on flood plains and towards the river mouths. We also present results for total amount of sediment and radio-cesium export from each of the rivers to the Pacific Ocean over Typhoon Etau.
天野 健治; Alexander, W. R.*
no journal, ,
地質環境モデルの信頼性向上を目的として、天然現象による地下水への長期的な影響を評価可能なモデル化・解析手法の整備を行うとともに、北海道幌延町で掘削したボーリング孔における地下水の地球化学データを用いた解析・評価を行い、長期地下水流動解析における不確実性低減のためのアプローチを提案した。
Malins, A.; 佐久間 一幸; 中西 貴宏; 町田 昌彦; 北村 哲浩
no journal, ,
The flooding in Fukushima Prefecture over Typhoon Etau in September 2015 caused substantial erosion of soil and re-mobilization of radio-cesium fallout from the Fukushima Nuclear disaster. Redistribution of radio-cesium fallout affects radiation dose rates in contaminated environments, both in areas where the inventory decreases by soil erosion and areas where the inventory increases due to deposition of contaminated sediment. This study utilized the results of a sediment and radio-cesium transport simulation over Typhoon Etau to calculate its effect on 
radiation dose rates in an area surrounding the Fukushima Daiichi site. The simulation was performed with the General purpose Terrestrial fluid FLOW Simulator (GETFLOWS) code. The study area covered the Odaka, Ukedo, Maeda, Kuma and Tomioka river basins. The effect of radio-cesium redistribution on air dose rates was evaluated using radiation transport modeling. The results show the change in air dose rate after Typhoon Etau within ~40 m resolution grid-cells covering the study area. The net effect of the typhoon was to cause small reductions in dose rates across most of the study area where net soil erosion occurs. Conversely, dose rates increase in certain local areas with high sediment deposition, such as stretches of flood plains within river channels in the lower basins. Individual predictions for the magnitude of the dose rate change are subject to uncertainty. In particular this is due to limitations in the knowledge of the depth distribution of radio-cesium in areas of high sediment deposition. The results can be used to interpret changes in dose rates measured over time in the field. They can also be used to inform decisions for further remediation work.
脇山 義史*; 馬目 凌*; 恩田 裕一*; 吉村 和也
no journal, ,
This study presents a three years' Cs-137 wash-off observation and morphological surveys on a soil erosion in area affected by the accident of Fukushima nuclear power plant to describe detailed processes of Cs-137 wash-off. Cs-137 concentration varied enormously and it appeared to decrease gradually from spring to autumn and increased again after winter. Based on the photos and scan data of soil surface, the expansions of a rill from spring to summer and elevations of soil surface from winter to spring were found. Our analysis suggests that freezing and thawing cycles resulted in high Cs-137 concentration of sediments during winter, whereas expansion of rill makes decrease in Cs-137 concentration in warm seasons.
Sanial, V.*; Buesseler, K. O.*; Charette, M.*; Casacuberta, N.*; Castrillejo, M.*; Henderson, P.*; Juan Diaz, X.*; 神田 譲太*; Masque, P.*; 長尾 誠也*; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故の事故後の一年間で、福島沿岸の海水中の放射性セシウム濃度は数桁に亘って減少したものの、5年経過した現在においても、事故前に比べて高いレベルを維持している。本研究では、2015年10月に福島沿岸及び海底地下水中の放射性セシウムの分布を調査した。最も高い放射性セシウム濃度は、海水ではなく、福島第一原発から35km南の地下水から検出された。これは、事故直後に海底堆積物に蓄積した放射性セシウムが、地下水流動によって脱離したためと推察された。海底地下水の流出は、陸-海洋間の化学物質の重要な輸送経路であることが知られており、福島第一原発由来の放射性核種の輸送経路としても無視できないと考えられる。
香西 直文; 坂本 文徳; 田中 万也; 佐藤 隆博; 神谷 富裕
no journal, ,
生きたゾウリムシをU(VI)の水溶液に入れたあとの細胞にはUはほとんど検出されず、予め死滅させた細胞には明確に検出された。液相のUは巨大な水溶性糖タンパク質と結合し擬似コロイドを形成していた。ゾウリムシ細胞表面の水溶性糖タンパク質と本実験結果との関係を議論する。
into Mn oxides produced by MnO
reduction using biomass加藤 友彰; 大貫 敏彦; Yu, Q.
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により多様な放射性核種が海洋に放出された。汚染された海水の除染技術開発が必要である。マンガン酸化物は種々のイオンを吸着することが知られており、バイオマスを使って7価のマンガンを還元することにより生成させることができる。しかし、そのようにして生成されるバイオマス-マンガン酸化物の金属イオン吸着機構についてはほとんどわかっていない。本研究では、微生物細胞をバイオマスとして使って過マンガン酸カリウムを還元させて生成させたバイオマス-マンガン酸化物生成過程におけるSr吸着機構を調べた。過マンガン酸カリウムの還元により、黒色沈殿が生成した。この沈殿中のSrについてEXAFS分析を行ったところ、Srの近傍にMnが存在することがわかった。これは、MnとSrが内圏型錯体を形成していることを示す。
田中 万也; 谷 幸則*; 大貫 敏彦*
no journal, ,
本研究では、生物性マンガン酸化物への希土類元素(REE)及びアクチノイドの吸着過程について研究を行った。中性水溶液において生物性マンガン酸化物へのCeの吸着量が他のREEに比べて低下した。このことはCeが何らかの形で水溶液中で安定化したことを示唆している。SEC-HPLC-ICP-MSの分析結果から、マンガン酸化物によって4価に酸化されたCeが微生物由来の有機物と結合していることが確認された。同様の吸着実験においてTh(IV)が時間とともに脱着していく様子が認められた。これはCe(IV)と同様にTh(IV)が時間とともに水溶液中に排出される微生物由来の有機物と結合していくためであると考えられる。こうしたTh(IV)の脱着は微生物が不活性状態においては認められず、微生物活動の有無がこうした特異的な吸着過程に影響していると考えられる。生物性マンガン酸化物へのPu(IV)はTh(IV)ではなくU(VI)に類似した吸着挙動を示した。このことはPu(IV)がマンガン酸化物によりPu(VI)に酸化された可能性を示している。微生物細胞のみを用いた吸着実験ではPu(IV)はTh(IV)と同様に時間とともに脱着していく様子が認められた。
奥村 雅彦; 中村 博樹; 町田 昌彦
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性セシウムは、主に土壌に吸着して地表にとどまり、放射線源となったため、住民が多数避難した。住民帰還のために政府によって大規模な除染が行われたが、大量の除染による除去土壌の処理が新たな問題になっている。今後の中間貯蔵施設等における保管の負担を減らすための、科学的知見に基づいた除去土壌の減容化技術の開発が求められている。最近の実験結果によると、土壌中粘土鉱物の中でも黒雲母が最も放射性セシウムを多く吸着し、イライトがその次に多く吸着することがわかっている。しかし、その理由は明らかでなかったため、我々は、密度汎関数法を用いて、スーパーコンピューター上で黒雲母の主な構成要素の一つである金雲母とイライトによる放射性セシウムの吸着状態をモデル化し、なぜ黒雲母(金雲母)が放射性セシウムを吸着しやすいかを探索した。その結果、金雲母の四面体シートの空孔の大きさがセシウムイオンの大きさ(イオン半径)に適しているため、黒雲母(金雲母)がよりセシウムを吸着しやすいことがわかった。この結果は、今後、除去土壌の減容化技術開発等への応用が期待される。