河川流域における物質移行研究の意義と手法

松永 武

JAERI-Review 2002-021, 101 Pages, 2002/10

JAERI-Review-2002-021.pdf:6.16MB

河川流域における放射性核種・微量有害元素などの移行挙動研究課題の意義と手法について今日的な観点から整理した。原子力施設起因の放射性核種を対象とした河川流域における移行挙動研究は、事故時の大気放出により陸上環境が汚染した場合の影響評価と対策技術を実現するために必要である。その目的には数値モデルが必須であり、数値モデルの作成が鋭意進められるべきであると考える。そこで得られる成果は、大気圏-土壌圏-水圏における微量有害元素の物質循環や水系の汚染機構に関する定量的な解析にも有用と考えられる。継続する大きな消費のために将来の環境問題発現が懸念される金属類元素については、その環境中の挙動が放射性核種と多くの面で共通するので、特に応用が期待できる。研究手法に関しては、原子力科学分野において育成されてきた放射性同位体利用等の技術が大いに活用できると考えられる。

Numerical studies on the interaction between atmosphere and ocean using different kinds of parallel computers

Lee, S.; 茅野 政道

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 9 Pages, 2000/09

本研究では、緊急時の放射性物質の大気と海洋間の移動を迅速に予報できる手法を開発するために、日本原子力研究所が開発した異機種のスーパーコンピュータを1台の計算機のように利用する通信ソフト「Stampi」を用いて、大気と海洋の数値のモデルの結合実験を実施した。実験は日本海を対象にして、大気モデルはPHYSICS、海洋モデルはPOMを利用した。大気-海洋結合により放射性物質の海洋拡散に大きな影響を及ぼす物理課程を詳細に予測できる。またStampiを用いて限られた計算機資源を効果的に利用することにより、緊急時モデルとしての使用も期待できる。今回は緊急時の放射性物質の海洋拡散に直接関連がある表面海流の変化を診て、緊急時のモデルの予報可能性を考察した。

大気-土壌-植生1次元モデルの開発

永井 晴康; 山澤 弘実

JAERI-Data/Code 99-024, 88 Pages, 1999/04

JAERI-Data-Code-99-024.pdf:3.16MB

大気-土壌-植生複合系内の放射性核種移行の媒体である空気及び水の動的挙動を表す1次元モデルを開発した。大気部分は、水平風速成分、温位、比湿、霧水量、乱流運動エネルギー及び乱流長さスケールを予報的に解く。土壌部分は、温度、体積含水率及び土壌空気中の比湿に関する予報方程式で構成される。大気-土壌間は、地表面での熱及び水収支式により結合されている。植生部分は、葉面温度を計算する熱収支式、葉面液体水及び植生層内液体水鉛直フラックスの予報方程式で構成される。大気、土壌及び植生を多層に分割し、解法として差分法を用いている。

世界版緊急時環境線量情報予測システム(WSPEEDI)モデルコード; 広域用3次元風速場モデルWSYNOP

山澤 弘実; 茅野 政道; 古野 朗子

JAERI-Data/Code 98-022, 64 Pages, 1998/08

JAERI-Data-Code-98-022.pdf:2.38MB

WSPEEDIの3次元風速場モデルWSYNOPについて、モデル方程式、コード内容、モデル使用法及び関連情報をまとめた。WSYNOPは質量保存則を満たす風速場を計算する診断型モデルであり、気象庁数値予報データを入力として、地形を考慮した数千kmスケールの3次元風速場を計算する。モデルコードは並列ベクトル化されている。又、モデルコードはUNIX-OSであれば機種間の移行は容易であり、現在、VPP300、VPP500及びワークステーションで稼働している。

緊急時環境線量情報予測システム(世界版)WSPEEDIの開発と検証

山澤 弘実; 茅野 政道; 永井 晴康; 古野 朗子

日本原子力学会誌, 39(10), p.881 - 892, 1997/00

海外で発生した原子力事故により大気中に放出された放射能の空気中濃度、地表面沈着量および被曝線量を迅速に計算し、我国への影響を予測する機能を持つ計算コードシステムWSPEEDIを開発した。WSPEEDIは、長距離拡散数値モデルとその運用を支援するシステムソフトウェアから構成させる。モデルについては、ETEXにおいて改良と精度検証を行い、欧米等の同種のモデルの中でも高い性能を持つことが示された。また、GUIの整備、システム動作の自動化、予測情報交換機能の追加等により、運用性の高い完結したシステムとなった。

放射性核種の地表水中から地表面への移行に関する試験研究,第2報; 凝灰岩層試料

向井 雅之; 武部 愼一; 古宮 友和

JAERI-Research 94-014, 25 Pages, 1994/09

JAERI-Research-94-014.pdf:1.23MB

低レベル放射性廃棄物処分施設より漏出した核種の環境中移行経路の一つである地表水流に伴う核種の移行を実証的に解明するため、放射性水溶液が凝灰岩斜面を流下する状況を模擬した地表面核種移行試験を実施した。流出液中の核種濃度は流下時間によらずほぼ一定で、流量が小さいほど減少し、土壌吸着濃度分布は流入口から流出口に向かって緩やかな減少を示した。鉛直流速分布を有する1次元の移流と2次元の拡散で表した地表流に1次吸着反応式を取り入れた移行モデルで解析を行い、吸着及び水の流動に関する移行パラメータ値を得た。これらをローム質土壌で得た値と比較した結果、Co及びSrについてはパラメータ値は両地質でほぼ同じであった。Csについては、凝灰岩層に対する吸着速度係数が大きなことを反映し、地表を流れる放射性水溶液の長距離の流下による濃度の減少効果はローム質土壌に比べ大きくなることが予測できた。

Analysis of results obtained from field tracing test under natural rain condition

向井 雅之; 神山 秀雄*; 田中 忠夫; Z.Wang*; Y.Zhao*; Z.Li*

Proc. of Asia Congress on Radiation Protection, p.673 - 676, 1993/00

低レベル廃棄物の浅地層処分に対する安全性評価手法を確立するため、中国輻射防護研究院との研究を共同で実施した。その一つとして自然降雨条件下の野外試験を、中国黄土高原の野外試験場ピットでH,Co,Csを使用して実施した。自然降雨条件における土壌水の複雑な時間的・空間的挙動を調べるため、降雨量、蒸発量等を観測した。蒸発量は熱収支と渦相関を組合せた方法で観測値を解析し求めた。土壌水分持性曲線と不飽和透水係数を採用した数値モデルを開発し、ピット内の土壌水挙動を求めた。求めた土壌水の挙動を用いて、Hの移行を数値的に評価した。核種の移行解析を行う前に注意深く土壌水挙動の評価を行うことにより、複雑な自然降雨条件下のH分布の経時変化を説明することができた。

一次元輸送燃焼計算コード「BISON」の整備 -核分裂・核融合ハイブリット炉設計用コードの整備-

山口 隆司; 羽賀 一男; 大坪 章

PNC TN9520 91-016, 107 Pages, 1991/08

PNC-TN9520-91-016.pdf:3.33MB

核分裂・核融合ハイブリッド炉(以下,「ハイブリッド炉」と略す。)では,核融合(D-T反応)により14MeVの中性子を放出する。また核融合による発生エネルギー当り中性子放出個数は,核分裂の場合より約4倍多い。この高いエネルギーを持ち多量に放出される中性子を利用し,周辺のブランケット部で親物質を使った電力生産や核燃料生産,さらにTRUの消滅処理を行うことができる。このようにハイブリッド炉は実用化すると核燃料サイクル全体に与える影響が大きい。そのため,今からハイブリッド炉の特性を把握しておくこと,それに止まらず積極的にその実現の可能性を探り,研究開発の見通しを得ておくことは,動燃事業団でつちかった新型炉開発技術,燃料開発技術をさらに発展させ,原子力開発に新たな面から寄与する途を開く上で重要である。ハイブリッド炉解析用に開発され公開されている計算コードとしては,一次元輸送燃焼計算コード「BISON」がある。しかし,これまでのBISONではTRU消滅型ハイブリッド炉の設計計算を行うにはTRU核種についての断面積,燃焼チェーン等のデータが不足していた。そこで今回これらのデータを,核データライブラリJENDL-3からBISONに追加した。また,BISONにグラフィク出力機能を持たせ,照射量に対する元素別の原子個数密度や実効増倍率の変化のグラフが得られるようにした。本報告書は,改修されたBISONの機能を説明し,その取り扱い方を述べたものである。