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論文

Dynamics of radiocaesium within forests in Fukushima; Results and analysis of a model inter-comparison

橋本 昌司*; 田中 拓*; 小松 雅史*; Gonze, M.-A.*; 坂下 渉*; 操上 広志; 仁科 一哉*; 太田 雅和; 大橋 伸太*; Calmon, P.*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 238-239, p.106721_1 - 106721_10, 2021/11

 被引用回数:0

本研究は、福島の主に常緑針葉樹林内における放射性セシウムの移行について、複数の研究チームによるモデルを用いた解析を行い、比較を行うことで、モデルのパフォーマンスを分析したものである。また、落葉層の除去と樹木更新の2つの管理シナリオ、および落葉広葉樹林を対象とした補助シナリオについても比較、分析した。いずれのモデルも実測の放射性セシウム濃度の変化傾向などを再現できたが、事故から50年後の予測についてはばらつきが大きく、継続した調査、解析による評価が必要である。

論文

Radiocesium in Shiitake mushroom; Accumulation in living fruit bodies and leaching from dead fruit bodies

Guido-Garcia, F.; 坂本 文徳; David, K.*; 香西 直文; Grambow, B.

Chemosphere, 279, p.130511_1 - 130511_10, 2021/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

森林環境における放射性セシウム(Cs)循環機構解明に資するため、しいたけによるCs蓄積挙動を調べた。しいたけは、生体必須元素であるKを吸収するときにCsを吸収すること、しいたけ中にはCsを選択的に蓄積するサイトがないことがわかった。しいたけが吸収したCsのほとんどは、しいたけの枯死後に容易に水に溶け出し、溶け出たCsは粘土鉱物に吸着した。これらの結果は、しいたけ中のCsが水溶性の陽イオンとして含まれることを示す。

論文

地衣類が放射性セシウムを長期間蓄積する仕組み

土肥 輝美

ライケン, 21(3), p.29 - 36, 2021/09

本稿では、福島第一原子力発電所事故を受けて地衣類を研究対象とした背景、現在までの取り組みから明らかになった研究成果の概要を紹介する。

論文

Effect of bacterial siderophore on cesium dissolution from biotite

木村 建貴*; 福谷 哲*; 池上 麻衣子*; 坂本 文徳; 香西 直文; Grambow, B.*; 米田 稔*

Chemosphere, 276, p.130121_1 - 130121_7, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

土壌環境中でのセシウム(Cs)の移行挙動解明に資するため、Csのバイオタイトへの吸着及びシデロフォアによるバイオタイトからのCs溶解を調べた。ほとんど風化していないバイオタイト粉末試料にCsを吸着させた。バクテリア培養液からシデロフォアを精製し、上記バイオタイト試料に対する5回連続溶解実験を行った。バイオタイトの主要元素(Al, Fe, and Mg)はほぼ化学量論的に溶解した。この結果は、シデロフォアがバイオタイトの破断面を選択的に溶解することを強く示唆している。破断面に吸着したCsが破断面の溶解に伴いすみやかに溶解し、次いでバイオタイト粒子外表面のCsがゆっくりと溶解した。

論文

An Approach toward evaluation of long-term fission product distributions in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant after the severe accident

内田 俊介; 唐澤 英年; 木野 千晶*; Pellegrini, M.*; 内藤 正則*; 逢坂 正彦

Nuclear Engineering and Design, 380, p.111256_1 - 111256_19, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所の廃炉措置の安全な遂行に当たっては、プラント全体にわたる燃料デブリのみでなく核分裂生成物(FP)の長期的な分布を把握することが必須である。廃炉作業は、飛散したFPによる過酷な環境下でプラントから燃料デブリを取り出し、それらを回収核原料物質あるいは最終廃棄体として安全に保管することにより収束する。事故発生後廃炉の収束までの長期間にわたるプラント内でのFP分布を求めるために、短/中/長期FP挙動解析手法を開発した。本解析手法は、プラントで測定されたデータを用いて修正され、それを踏まえて更新されたデータに基づき妥当性確認されるものである。精度が改善された評価手法は、廃炉措置の各段階におけるFP分布の評価に適用可能である。

論文

Conversion factors bridging radioactive fission product distributions in the primary containment vessel of Fukushima Daiichi NPP and dose rates measured by the containment atmosphere monitoring system

内田 俊介; Pellegrini, M.*; 内藤 正則*

Nuclear Engineering and Design, 380, p.111303_1 - 111303_11, 2021/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.53(Nuclear Science & Technology)

福島第一原子力発電所(1F)の事故進展解析と同時に廃炉計画立案のためには、プラント全体にわたるFP分布の定量化が必須で、このために多期間FP挙動解析手法を開発している。この解析手法の妥当性は、プラントで測定されたデータに基づいて立証する必要がある。この妥当性立証の有効な手法のひとつがCAMSでの線量率測定データの適用である。しかし、FPの分布(kg, Bq)と線量率(Sv/h)という特性、単位次元の異なるデータを比較するためには、両者を適切につなぐ手段が必要となる。線量率解析が可能な、迅速で、取り扱いが容易で、かつトレーサブルな手法として、多くの線源位置、多核種に関しての線量率換算係数を求めた。この線量率換算係数を用いると、多期間FP挙動解析手法で求めたFP分布から容易に線量率が算出可能である。

論文

$$^{137}$$Cs outflow from forest floor adjacent to a residential area; Comparison of decontaminated and non-decontaminated forest floor

新里 忠史; 渡辺 貴善

Global Environmental Research (Internet), 24(2), p.129 - 136, 2021/06

降雨期の福島県の森林において、土壌侵食に伴うセシウム137流出量の3年間にわたるモニタリングを除染地および未除染地において実施した。その結果、除染地でのセシウム137流出量は未除染地の10から14倍多いものの、除染地からのセシウム137流出率は林床被覆の回復に対応して3.24%から0.61%に減少した。林床被覆が60%以上に達すると、除染地でのセシウム137流出量は変動が小さくなり、流出率は未除染地と同レベルとなった。林床被覆の回復に伴うセシウム137流出量の減少は、雨滴衝撃に対する林床の保護効果の回復および流出物に含まれるセシウム137濃度の比較的高い土壌成分の割合が減少することによると考えられる。

論文

Indoor and outdoor radionuclide distribution in houses after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

廣内 淳; 高原 省五; 吉村 和也

Journal of Environmental Radioactivity, 232, p.106572_1 - 106572_6, 2021/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

家屋内での外部被ばく線量評価において、家屋内外の放射能分布の情報は有用である。本研究では、対象とした家屋周辺の土壌と家材サンプル(床,内壁,天井,外壁,屋根)を収集した。それらサンプルの放射能をHPGe検出器で測定した。地面に対する床,内壁,天井,外壁,屋根の相対表面濃度はそれぞれ3$$times$$10$$^{-3}$$ $$sim$$ 7$$times$$10$$^{-2}$$, 6$$times$$10$$^{-5}$$ $$sim$$ 4$$times$$10$$^{-4}$$, 7$$times$$10$$^{-5}$$ $$sim$$ 3$$times$$10$$^{-4}$$, 2$$times$$10$$^{-3}$$ $$sim$$ 1$$times$$10$$^{-2}$$, and 4$$times$$10$$^{-3}$$ $$sim$$ 2$$times$$10$$^{-1}$$であった。相対表面濃度は材質,位置及び表面の向きによって異なった。

論文

Fixed point observations and characterization of radioactive caesium in Tama river

萩原 健太*; 越智 康太郎; 小池 裕也*

Radioisotopes, 70(4), p.227 - 237, 2021/05

多摩川中流域で定点観測を実施し、河川水及び底質中の放射性セシウムの挙動を2012年から2016年にかけて調査した。河川水及び底質中の放射性セシウム濃度は、時間とともに減少した。雨により水中が懸濁すると、懸濁態放射性セシウムと底質中放射性セシウムの濃度が一時的に増加した。一方、溶存態放射性セシウムはこの影響を受けなかった。底質に関して逐次抽出、元素および結晶相分析を行い、放射性セシウムの化学状態と底質への吸着メカニズムを調査した。底質中の放射性セシウムは安定した化学形態で存在しており、バイオタイトが放射性セシウムを取り込んでいる可能性があった。

論文

Transfer of $$^{137}$$Cs to web-building spiders, ${it Nephila clavata}$, and its pathways; A Preliminary study using stable carbon and nitrogen isotope analyses

田中 草太; 柿沼 穂垂*; 足達 太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.507 - 514, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

捕食性のクモは、陸域と水域が繋がる森林生態系において、生食連鎖と腐食連鎖の双方から餌資源を得るため、彼らへの$$^{137}$$Csの移行経路を理解することは、環境中の$$^{137}$$Csの長期的挙動を評価するために役立つ。本研究では、福島第一原子力発電所事故後、約6.5年の森林内と河川沿いでクモを採集し、$$^{137}$$Csのクモへの移行を移行係数(T$$_{ag}$$)として定量した。また、$$^{137}$$Csのクモへの移行経路を推定するために、安定炭素・窒素同位体($$delta$$$$^{13}$$C, $$delta$$$$^{15}$$N)分析を実施した。

論文

Mechanistic study on the removal of Cs from contaminated soil by rapid ion exchange in subcritical water

福田 達弥*; 高橋 亮*; 原 卓飛*; 尾原 幸治*; 加藤 和男*; 松村 大樹; 稲葉 優介*; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.399 - 404, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

As a result of the Fukushima nuclear power plant accident in March 2011, massive amounts of soil were contaminated with radioactive Cs. To remediate the contaminated soil, we are developing a desorption technique for removing Cs from soil using subcritical water. We found that rapid ion exchange of Cs with multivalent cations in subcritical water is an effective desorption technique. To understand the mechanism and structural aspects of this process, in situ observations of the soil layer in subcritical water were carried out by high-energy X-ray diffraction together with pair distribution function analysis, and extended X-ray absorption fine structure analysis. Both the desorption experiments and structural studies indicated that conformational changes of the layer containing Cs$$^{+}$$ under subcritical water conditions promoted intercalation of the hydrated Mg and trapped Cs$$^{+}$$, which facilitated a rapid ion-exchange reaction of Mg$$^{2+}$$ and Cs$$^{+}$$.

論文

文献紹介; 量子化学計算を用いた地衣類における放射性セシウムと他のアルカリ金属の保持機構の推定

大村 嘉人*; 土肥 輝美

ライケン, 21(2), p.27 - 28, 2021/04

地衣類研究会誌上にて、最近刊行された地衣類の科学論文を紹介する。「量子化学計算を用いた地衣類における放射性セシウムと他のアルカリ金属の保持機構の推定」Suno, H., Machida, M., Dohi, T. and Ohmura, Y., Quantum chemical calculation studies toward microscopic understanding of retention mechanism of Cs radioisotopes and other alkali metals in lichens. 2021 Scientific Reports 11: 8228.

報告書

令和元年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

普天間 章; 眞田 幸尚; 石崎 梓; 川崎 義晴*; 岩井 毅行*; 平賀 祥吾*; 佐藤 一彦*; 萩野谷 仁*; 松永 祐樹*; 菊池 陽*; et al.

JAEA-Technology 2020-018, 121 Pages, 2021/02

JAEA-Technology-2020-018.pdf:15.15MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺環境に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。ここでは、令和元年度に実施した福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果について取りまとめると共に、過去の福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果から空間線量率等の変化量を評価し、変化量に寄与する要因について考察した。また、航空機モニタリングによる空間線量率の計算精度向上に資するために、航空機モニタリングデータを用いて地形の起伏を考慮に入れた解析を行った。地形の起伏を考慮に入れる前後での解析結果を比較し、本手法による精度向上効果を評価した。さらに、空気中のラドン子孫核種の弁別手法を測定結果に適用して、空気中のラドン子孫核種が航空機モニタリングに与える影響について評価した。

論文

Performance of in situ gamma-ray spectrometry in the assessment of radioactive cesium deposition around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

Ji, Y.-Y.*; 越智 康太郎; Hong, S. B.*; 中間 茂雄; 眞田 幸尚; 三上 智

Radiation Physics and Chemistry, 179, p.109205_1 - 109205_11, 2021/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Chemistry, Physical)

福島第一原子力発電所周辺の異なる線量レベルのエリアで、様々なサーベイプラットフォームを用いin-situ $$gamma$$線スペクトロメトリーを実施した。地表における放射性セシウム沈着量を、高純度Ge半導体検出器とLaBr$$_{3}$$(Ce)検出器を用いて評価するために、福島第一原子力発電所周辺の6か所のサイト(うち2つは帰還困難区域)が選択された。2018年10月に行ったin-situ測定の結果、$$^{137}$$Csの沈着量は6つのサイトで30-3000kBq m$$^{-2}$$の範囲にあった。また、広範囲の代表的な深度分布を直接的に計算するin-situ測定手法を導入し、その結果が同じサイトで採取された土壌サンプルの結果をよく表現していることが分かった。

論文

Speciation of cesium in tree tissues and its implication for uptake and translocation of radiocesium in tree bodies

田中 万也; 金指 努*; 竹中 千里*; 高橋 嘉夫*

Science of the Total Environment, 755(Part 2), p.142598_1 - 142598_8, 2021/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.15(Environmental Sciences)

本研究では、安定セシウムを樹皮,辺材,心材,樹葉,枝に吸着させてEXAFSスペクトル測定を行った。その結果、すべての部位においてセシウムは外圏型錯体として静電的に吸着していることが明らかとなった。これは酢酸アンモニウムを用いたセシウム脱離実験の結果と整合的であった。また、これらの結果は、常緑樹であるスギ,アカマツと落葉広葉樹であるコナラ,コシアブラのすべての樹種において同様であった。

論文

Impact of soil erosion potential uncertainties on numerical simulations of the environmental fate of radiocesium in the Abukuma River basin

池之上 翼; 嶋寺 光*; 近藤 明*

Journal of Environmental Radioactivity, 225, p.106452_1 - 106452_12, 2020/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Environmental Sciences)

土壌侵食モデルUniversal Soil Loss Equation (USLE)におけるパラメータの不確実性が、放射性セシウム輸送モデルによる阿武隈川流域における$$^{137}$$Csの動態予測結果に及ぼす影響を評価した。USLEは、降雨量(R)や地質特性(K), 地形的特徴(LS), 土地被覆や土壌侵食防止策(CとP)の5つの物理的に意味のある係数を持つ。土壌, $$^{137}$$Cs総流出量に対し、USLEの係数の中で最も高い感度を持っていたのはCとPであった。そのため、土地被覆や土壌侵食防止策が土壌,$$^{137}$$Csの流出に大きな影響を与えることが分かった。土地利用に着目すると、森林,耕作地,未攪乱の水田からの$$^{137}$$Cs流出率が大きかった。この研究は、土地利用、特に森林,耕作地,未攪乱の水田が$$^{137}$$Csの環境動態に大きな影響を与えることを示した。

報告書

軟X線領域のXAFS測定による模擬廃棄物ガラスの構造評価(共同研究)

永井 崇之; 岡本 芳浩; 山岸 弘奈*; 太田 俊明*; 小島 一男*; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*

JAEA-Research 2020-009, 48 Pages, 2020/09

JAEA-Research-2020-009.pdf:4.53MB

廃棄物ガラス中のガラス成分や廃棄物成分の局所構造は、その廃棄物ガラスの化学組成によって変化する。本研究では原料ガラスや模擬廃棄物ガラス試料を作製し、軟X線領域のXAFS測定によりホウ素(B),酸素(O)及び廃棄物成分のセリウム(Ce)やセシウム(Cs)等の化学的状態及び局所構造を評価した。化学組成や原料ガラス形態等が異なるガラス試料を対象に、BのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、Na$$_{2}$$O濃度が高くなるとB-Oの4配位sp$$^{3}$$構造(BO$$_{4}$$)の存在比が高まる傾向を確認した。また、OのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、OのK吸収端スペクトルで観察されるプリエッジの高さは、試料中のFe濃度に依存することを確認した。長期化学的耐久性を評価した浸出試験前後のガラス試料表面を対象に、BのK吸収端XANESスペクトルを測定した結果、浸出試験後に試料表面のB-Oの4配位sp$$^{3}$$構造(BO$$_{4}$$)の存在比が高まる傾向を確認した。また、CeやCsのM吸収端等のXANESスペクトルを測定した結果、表層に存在するCeは浸出試験により酸化され、表層のCsの多くが浸出試験後に失われていることを確認した。また、XAFS測定に供したガラス試料の状態をラマン分光測定で確認した結果、原料ガラス形態や作製方法によって同様な化学組成であってもラマンスペクトルが異なることを確認した。

論文

Low temperature heat capacity of Cs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$

鈴木 恵理子; 中島 邦久; 逢坂 正彦; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 黒崎 健*

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(7), p.852 - 857, 2020/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

軽水炉シビアアクシデント時の原子炉構造材へのセシウム(Cs)化学吸着・再蒸発挙動評価に資する熱力学特性データを得るため、化学吸着生成物であるCs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$単体を調製し、1.9-302Kにおける熱容量の測定を行うことで、初めての実測値を得た。また、これより、室温における熱容量$$C_{p}$$$$^{o}$$(298.15K)及び標準エントロピー$$S^{o}$$(298.15K)の実測値を取得し、それぞれ249.4 $$pm$$ 1.1 J K$$^{-1}$$ mol$$^{-1}$$、322.1 $$pm$$ 1.3 J K$$^{-1}$$ mol$$^{-1}$$であった。さらに、本研究で得られた標準エントロピーと、既往研究で報告されている標準生成エンタルピー$$Delta$$$$_{f}$$$$H^{o}$$(298.15K)及び高温でのエンタルピー増加$$H^{o}$$($$T$$)-$$H^{o}$$(298.15K)を用い、Cs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$の高温での標準生成ギブスエネルギーを実測値に基づき再評価し、既往文献値の妥当性を確認した。

論文

Room-temperature adsorption behavior of cesium onto calcium silicate insulation

Rizaal, M.; 斉藤 拓巳*; 岡本 孝司*; Erkan, N.*; 中島 邦久; 逢坂 正彦

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00563_1 - 19-00563_10, 2020/06

福島第一原子力発電所2号機において、一次冷却系の断熱材に使用されているケイ酸カルシウムへのセシウム(Cs)の吸着がペデスタル領域の高線量に影響している可能性が指摘されている。本研究では、高温でのCs吸着挙動評価の前段階として、室温でCsをケイ酸カルシウムに吸着させる試験を行った。吸着速度の解析の結果、基本的な吸着機構は化学吸着であることが示唆された。また、等温における吸着量のCs濃度依存性の評価により、単分子層の形成の後に多分子層が形成することが示唆された。

論文

Mineral composition characteristics of radiocesium sorbed and transported sediments within the Tomioka river basin in Fukushima Prefecture

萩原 大樹; 小西 博巳*; 中西 貴宏; 藤原 健壮; 飯島 和毅; 北村 哲浩

Journal of Environmental Radioactivity, 211, p.106042_1 - 106042_10, 2020/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:42.4(Environmental Sciences)

The deposited radiocesium in the Fukushima river basin is transported in the river systems by soil particles and redistributed in the downstream areas. Although predicting the behaviors of minerals that adsorb radiocesium and of radiocesium dissolved in river water within the river systems is essential, the dominant mineral species that adsorb radiocesium have not yet been comprehensively identified. We identify herein such mineral species by investigating the $$^{137}$$Cs distribution and the mineral species in each size fraction that are found in the bedload sediments from an upstream reservoir to an estuary within the Tomioka river basin located east of Fukushima Prefecture in Japan. In the fine sand sediment, which is the dominant fraction in terms of the $$^{137}$$Cs quantity in the river bedload, the $$^{137}$$Cs concentrations of the felsic and mafic minerals are comparable to that of micas. The mafic minerals contain 62% of the $$^{137}$$Cs in the fine sand fraction in the upstream area, while the felsic minerals contain the highest quantities of $$^{137}$$Cs in the downstream area. These results suggest that the quantification of the mineral species and the $$^{137}$$Cs concentration of each size fraction are critically important in predicting the behaviors of the minerals and radiocesium within the Fukushima river basin in the future.

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