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Cs discharge from a forested catchment佐久間 一幸; 林 誠二*; 吉村 和也; 操上 広志; Malins, A.; 舟木 泰智; 辻 英樹*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; 飯島 和毅
Water Resources Research, 58(8), p.e2021WR031181_1 - e2021WR031181_16, 2022/08
被引用回数：2 パーセンタイル：36.47(Environmental Sciences)We developed a watershed-geochemical model for simulating dissolved and particulate Cs discharges from a forest catchment in the upstream of the Ohta River. We connected a forest ecosystem compartment model to the 3-D watershed model GETFLOWS (GEneral-purpose Terrestrial Fluid-flow Simulator) to describe the dynamics of Cs between the forest ecosystem and the river system. The compartment model included sites for non-leachable and leachable Cs in the organic layer. The latter sites could model how stocks of leachable Cs increase with ambient temperature and consequently the rate of decomposition of organic matter. The simulation results for dissolved Cs concentrations in river water for the period 1 January 2014 to 31 December 2015 were in good agreement with measurements from the catchment. The simulations reproduced the dissolved Cs concentration peaks that occurred during three typhoon events and the seasonal variations under base flow conditions. The results support theories which suggest leaching from the organic layer in forests is a primary factor affecting dissolved Cs concentrations in river water under base and storm flow conditions.
sp
Hard Rock Laboratory in Sweden舘 幸男; 伊藤 剛志*; Gylling, B.*
Water Resources Research, 57(11), p.e2020WR029335_1 - e2020WR029335_20, 2021/11
被引用回数：2 パーセンタイル：17.12(Environmental Sciences)本論文では、エスポ岩盤研究所で実施された原位置長期収着・拡散試験(LTDE-SD)のデータセットを用いて、収着及び拡散パラメータを実験室から原位置条件へと条件変換する手法を構築した。亀裂表面と岩石マトリクスの表面近傍の不均質性は、表面近傍での高い間隙率,拡散及び収着特性と、その段階的な変化を仮定した概念モデルによって評価された。非収着性のCl-36と低収着性のNa-22のモデル化結果によって、表面近傍の5mmの擾乱領域における間隙率と拡散係数の変化を考慮した概念モデルの妥当性が確認された。また、これらの陽イオンと陰イオンの拡散係数は、典型的な陽イオン加速と陰イオン排除の傾向を示した。一方で、収着メカニズムの異なる高収着性トレーサー(Cs-137, Ra-226, Ni-63, Np-237)のモデル化結果から、粒径サイズと収着分配係数との相関関係と、その表面近傍の擾乱との関係から条件変換する手法の有効性が確認された。
Wu, H.*; Wang, Y.*; 池田 篤史; Miller, C. J.*; Waite, T. D.*
Environmental Science; Water Research & Technology, 5(8), p.1400 - 1411, 2019/08
被引用回数：7 パーセンタイル：32.59(Engineering, Environmental)排水プロセスにおける燐成分回収等の目的のため、パイロットスケールの膜分離活性汚泥排水装置に二価鉄(Fe(II))を添加した際の排水装置各部位の鉄・燐の溶存化学種をX線吸収分光(XANES/EXAFS)と因子分析法を組み合わせて検討した。
舘 幸男; 伊藤 剛志*; 赤木 洋介*; 佐藤 久夫*; Martin, A. J.*
Water Resources Research, 54(11), p.9287 - 9305, 2018/11
被引用回数：5 パーセンタイル：26.11(Environmental Sciences)亀裂性結晶質岩中の放射性核種移行に対する割れ目表面の変質層の影響が、スイスのグリムゼル試験場の単一亀裂を有する花崗閃緑岩試料を用いた室内移行試験、表面分析、モデル化を組み合わせた包括的なアプローチによって調査された。5種類のトレーサーを用いた透過拡散試験,バッチ収着試験,通液試験を含む室内試験によって、移行遅延の程度はHDO, Se, Cs, Ni, Euの順に大きくなること、割れ目表面近傍に拡散に対する抵抗層が存在すること、拡散において陽イオン加速と陰イオン排除の効果が重要であることが確認された。X線CT及びEPMAによる観察から、割れ目周辺の鉱物分布の微視的な不均質性が把握された。これらの知見に基づき、風化したバーミキュライト層、配向した雲母層、マトリクス部から構成される3層モデルを構築し、それぞれの層の間隙率、収着・拡散パラメータを与えることで、通液試験で得られた全てのトレーサーの破過曲線と割れ目近傍のトレーサー濃度分布を良好に解釈することができた。
石井 英一
Water Resources Research, 54(5), p.3335 - 3356, 2018/05
被引用回数：15 パーセンタイル：64.63(Environmental Sciences)地層処分において単孔ボーリング調査により亀裂の水理学的連結性を評価することは重要だが、亀裂の水理学的連結性を評価することは一般には容易ではない。本論文では断層・亀裂の発達する泥岩層(声問層・稚内層:北海道幌延; Palfris層:スイスWellenberg)の地質・水理・地下水化学・岩盤力学のデータセットを提示し、亀裂の水理学的連結性を評価するための新たな方法論を提案する。
香西 直文; 鈴木 伸一; 青柳 登; 坂本 文徳; 大貫 敏彦
Water Research, 68, p.616 - 626, 2015/01
被引用回数：20 パーセンタイル：62(Engineering, Environmental)福島第一原子力発電所の事故起源の放射性セシウムを含む下水汚泥焼却灰(以下、焼却灰)を分析した。分析に用いた焼却灰5試料のうち、2試料は、指定廃棄物となる放射能濃度基準を超えていた。焼却灰は、大きく2つの鉱物群からなる。一つは、リン酸塩鉱物や金属酸化物であり、これらは塩酸に可溶である。もう一つはケイ酸塩である。塩酸に可溶な鉱物のうち、鉄を主成分とする鉱物(恐らく酸化鉄)に、大部分の放射性セシウムが含まれていた。焼却灰を微粉砕したのちに塩酸水溶液中で加熱することにより、リン酸塩鉱物と金属酸化物を効果的に溶解することができた。溶解残渣中の放射性セシウムの濃度は、指定廃棄物となる放射能濃度基準を下回った。溶解残渣は、ほぼケイ酸塩からなる。溶解残渣中の放射性セシウムは、非常に安定に固定されていることが、溶解残渣の静的浸出試験から明らかになった。
香西 直文; 大貫 敏彦; 岩月 輝希
Water Research, 47(4), p.1570 - 1584, 2013/03
被引用回数：29 パーセンタイル：70.84(Engineering, Environmental)放射性核種の地中移行挙動の解明に資するため、本研究では、北海道幌延町で採取した高塩濃度地下水に含まれるコロイドとイオンを、サイズ排除クロマトグラフィと元素分析を組合せた手法(SEC-UV-ICP-MS)で分析した。特に、ウランとヨウ素の化学状態の解明を中心に行った。従来の研究では分析カラムを1本のみ用いることで、コロイドのみの分析が行われていた。本研究では、表面電荷の異なる2本の分析カラムを用いることにより、コロイドとイオンの同時定性分析を可能にした。この方法により、幌延地下水中のウランが、アルカリ金属やアルミなどの金属元素を含まない低分子シリカに結合していることを明らかにした。天然水中でシリカがウランのキャリアーになっていることを明らかにしたのは本研究が最初である。その他、幌延地下水に多く含まれるヨウ素のほとんどがI
であること、同地下水の有機物コロイドには放射性廃棄物地層処分で重要なSe, Sr, I, Cs, ThやUなどの元素が全く含まれていないこと、つまりそれらの元素に対するキャリアーにはならないことを明らかにした。
Awual, M. R.; Shenashen, M. A.*; 矢板 毅; 塩飽 秀啓; 城 昭典*
Water Research, 46(17), p.5541 - 5550, 2012/11
被引用回数：217 パーセンタイル：99.02(Engineering, Environmental)This study is an efficient arsenic(V) removal from contaminated waters used as drinking water in adsorption process by zirconium(IV) loaded ligand exchange fibrous adsorbent. The bifunctional fiber was synthesised by graft polymerization of chloromethylstyrene onto polyethylene coated polypropylene fiber by means of electron irradiation technique. The adsorption efficiency of ligand exchange adsorbent was evaluated in several parameters such as competing ions pH, flow rate, and high feed flow rate for removal process of trace concentration arsenic(V).
Illman, W. A.*; Liu, X.*; 竹内 真司; Yeh, T.-C. J.*; 安藤 賢一*; 三枝 博光
Water Resources Research, 45(1), p.W01406_1 - W01406_18, 2009/00
被引用回数：183 パーセンタイル：82.4(Environmental Sciences)瑞浪超深地層研究所周辺に分布する深層ボーリング孔を用いて、異なる2回の大規模孔間試験を実施した。その結果に基づいて、非定常水圧トモグラフィ(THT)の解析を実施し、透水係数(
)と比貯留係数(
)を不確実性の空間分布とともに求めた。さらに等価なとを求め、三次元逆解析モデルへの初期パラメータとして使用した。その結果、顕著に高いと低いのゾーンが数百メートルにわたって連続することがわかった。さらに、低いを示すゾーンが認識された。これは事前に遮水性と予測されたNNW断層に相当するゾーンである。以上の結果は、(1)水位変化、(2)予測されている断層の分布、(3)揚水に伴う最大水位低下量、(4)揚水に伴う水位変動の応答時間、そして(5)複数の大規模地震に同期した水位変動と整合的である。
Doughty, C.*; Tsang, C.-F.*; 畑中 耕一郎; 藪内 聡; 操上 広志
Water Resources Research, 44(8), p.W08403_1 - W08403_11, 2008/08
被引用回数：17 パーセンタイル：43.84(Environmental Sciences)流体電気伝導度検層を幌延の深層ボーリング孔において適用した。その結果、幌延に存在する塩水系地下水に対しては、淡水系の井戸水で孔内水を置換することにより、水理特性の解析に有効なデータが取得できることがわかった。
Tsang, C.-F.*; Doughty, C.*; 内田 雅大
Water Resources Research, 44(8), p.W08445_1 - W08445_13, 2008/08
被引用回数：7 パーセンタイル：22.11(Environmental Sciences)亀裂中の開口幅の不均質性,亀裂内の小亀裂,断層ガウジ,小亀裂に囲まれたブロック,健岩部などの要素を考慮したモデルを「現実的モデル」として構築し、粒子追跡法を用いて核種移行計算を行い、短期間の原位置トレーサー試験と自然の動水勾配(0.001)下での長期のトレーサーの破過曲線をモデル化し、得られた破過曲線を「真」と仮定した。通常性能評価で用いられる平行平板モデル(単一開口幅で、単一のマトリクスを考慮)と開口幅の不均質性追加したモデルで、自然の動水勾配下でのトレーサーの長期挙動について以下の2つのシミュレーションを行い、「真」の結果と比較した。(1)原位置トレーサー試験の破過曲線に対するフィッティングを行ったモデル,(2)室内実験で得られたパラメータを用いたモデル。その結果、(1)のモデルは「真」の破過曲線に対してピーク時間が10-100倍遅くピーク濃度を1/50-1/300過少評価し非保守的結果が得られた。また、(2)のモデルは「真」の破過曲線に対してピーク時間が1/50早く、ピーク濃度が50倍過大評価され保守的な結果が得られた。これらから、亀裂の内部構造を適切に考慮する必要があることが明らかとなった。
笠原 直人; 川崎 信史; 上出 英樹; 酒井 信介*; 岡島 智史*
Proceedings of International Symposium on Research for Aging Management of Light Water Reactors and Its Future Trend, p.23_1 - 23_16, 2007/10
機器,配管において温度が異なる冷却材が合流する領域では、流体混合による不規則な温度ゆらぎが生じるため、繰り返し熱応力による構造材の高サイクル疲労破損に注意する必要があり、サーマルストライピングと称されている。高温と低温の流体が混合すると主流中に温度ゆらぎが生じ、境界層内での流体温度ゆらぎ,熱伝達を経て、構造表面での温度ゆらぎとなる。この後熱伝導によって構造内の温度が変動し熱膨張変形が拘束されて熱応力となる。それが多数回繰り返されると応力振幅の大きさにより構造表面での高サイクル疲労き裂が生じる。この過程で流体構造連成に起因するさまざまな減衰要因があることから、これらを考慮し、ゆらぎの周波数に依存した減衰効果を取り入れた熱疲労評価法を開発した。JAEAでは軽水炉用の日本機械学会ガイドラインと整合する、評価ガイドラインを開発する計画である。
Lim, D. H.
Water Resources Research, 42(2), p.W02601_1 - W02601_3, 2006/02
被引用回数：8 パーセンタイル：88.68(Environmental Sciences)異なる物質の境界面の周辺部に形成される局所的な質量保存誤差を考慮した拡張型ランダムウォークリフレクションのスキームを異なった空隙率、すなわち異なった拡散係数を持つ複合多孔質メディアにおける分子拡散について開発した。このような局所的な質量保存誤差は、境界面の周辺部に形成される質量集中であるが、物理学的には起こりえない現象であり、ランダムウォークリフレクションにおいて、空隙率や拡散係数といった水理または移行特性の不連続性を考慮しない場合に引き起こされる。ランダムウォークリフレクションにおいて、境界部での質量を保存するために、ひとたび粒子が境界部に到達すれば、それ以降のタイムステップにおいて、粒子が境界部で跳ね返されるか、境界部を越えて移動するかは移動確率に基づいて決定される。本研究では、移動確率を複合メディアにおける拡散の分析結果より導き出し、この移動確率を組み込む拡張型ランダムウォークリフレクションスキームを開発し、分析結果と比較した。さらに、選択された従来の研究(一般化されたSDE(確率的な微分方程式)スキーム)と分析結果との比較も行った。現在の研究結果は以下の通りである。i)新しく開発した拡張型ランダムウォークシミュレーションスキームは、異なる空隙率・拡散係数を持つ複合メディアにおける分析結果と良い整合性を持っている。これに対し、一般化されたSDEスキームによる数値解析結果と分析結果の整合性は、同じ空隙率あるいは空隙率の比率が1未満の複合メディアにおいて良い整合性を持っている。ii)局所的な質量保存誤差を完全に解決することのできないランダムウォークスキームは、例えば最大質量開放率の過大評価といったような数値誤差の原因となる。
