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Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 青柳 登; Mei, H.; 高野 公秀; 香西 直文
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(8), p.1002 - 1012, 2023/08
被引用回数：1 パーセンタイル：23.64(Nuclear Science & Technology)This study aims to reveal the potential bacterial alteration of nuclear fuel debris. A melt simulant composed of U
ZrO
and Fe(0), and three powder simulants (UO, Fe(0), and their mixed powder) were prepared and exposed to Bacillus subtilis in a Fe-deficient medium under aerobic conditions. B. subtilis could not dissolve Zr from the melt simulant but enhanced the dissolution of U and Fe, although the change of the melt simulant was too small to evaluate. Experiments using powder simulants were performed to investigate the bacterial influence in detail. B. subtilis enhanced the dissolution of U from the UO powder and Fe from the Fe(0) powder, although the dissolution of U was low. Most aqueous U species were probably U(VI), while the U that remained as a solid phase was mostly U(IV). The Fe(0) powder was oxidized by this bacterium, transforming it into an aqueous and solid Fe species. The stable species consisted of amorphous nano-sized particles. A fraction of the dissolved Fe was adsorbed or precipitated onto the UO particles and remained undissolved. These results strongly suggest that bacteria can degrade nuclear fuel debris, although this study did not elucidate the mechanism of oxidative dissolution.
/Fe(0) by bacteriaLiu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 高野 公秀; 大貫 敏彦; 香西 直文
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2022) (Internet), 2 Pages, 2022/10
福島第一原子力発電所の事故では、核燃料と原子炉内の構造材を主成分とする燃料デブリが形成され、大部分は原子炉格納容器内の水中に存在しており、地下水中に生息する微生物と相互作用を生じる可能性がある。燃料デブリの経年変化を評価するためには、微生物と燃料デブリとの相互作用の知識が不可欠である。本研究では、燃料デブリの重要な成分であるUOとFe(0)の粉末試料を作り、自然界に広く存在し、事故現場にも生息すると考えられる枯草菌(Bacillus subtilis)との相互作用を検討した。粉末試料と枯草菌を静置して時間的な変化を分析したうえで、枯草菌によってU(IV)とFe(0)の酸化溶解が促進されることを確認した。溶解したU(VI)の一部は、非晶質のFe(III)水酸化物と思われる鉄の沈殿物とともに沈殿していた。これらの結果から、微生物が燃料デブリの経年変化の促進に寄与する可能性が示唆された。
Liu, J.; 土津田 雄馬; 墨田 岳大; 北垣 徹; 大貫 敏彦; 香西 直文
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 331(6), p.2785 - 2794, 2022/06
被引用回数：4 パーセンタイル：51.78(Chemistry, Analytical)福島第一原子力発電所(FDNPP)における燃料デブリは10年以上微生物を含んでいる地下水に保存した。微生物による燃料デブリの変化が起こる可能性がある。本研究では、CeO, ZrO, Fe(0), SiOを用いて燃料デブリの模擬体を調製し、好気性条件下で金属元素酸化細菌として認識されていない2つの常在菌Pseudomonas fluorescens及びBacillus subtilisに曝露して、模擬体の物理的及び化学的変化を調べた。粉末模擬体を用いた実験では、Ce, Zr, Siはほとんど溶解せず、Feを溶解したままFe(II)とFe(III)として液相に存在し、一部溶解した鉄は鉄(水)酸化物のナノ粒子として析出した。ペレット模擬体を用いた実験では、バクテリアはFe(0)粒子表面に選択的に集まり、腐食ピットを作った。これらの結果は地下水中のバクテリアがFDNPPの燃料デブリ中の鉄を腐食し、燃料デブリを多孔質体に変え、ナノサイズの鉄(水)酸化物粒子を水中に放出することを示唆した。
Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 山路 恵子*; 大貫 敏彦
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 2 Pages, 2019/05
福島第一原子力発電所(FDNPP)の廃止措置を行う上で、燃料デブリの現状を把握することは非常に重要な課題の一つである。事故直後に行われた炉内への海水注入および現在まで続く地下水の流入により、FDNPP周辺環境中の微生物の炉内への侵入が予想される。また、今後予定されている燃料デブリの取り出し作業において、人や機材などの出入りに伴う大気の流入により、新たな微生物の侵入も考えられる。これらの微生物の代謝活動は、炉内構造材の腐食や燃料デブリの分解などの原因となる可能性があり、燃料デブリの現状を正しく把握する上で考慮する必要がある。そこで、本研究では模擬燃料デブリを液体培地中で細菌と混合培養することにより、微生物の代謝による燃料デブリへの影響を観察した。
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*
Geochimica et Cosmochimica Acta, 174, p.1 - 12, 2016/02
被引用回数：19 パーセンタイル：55.71(Geochemistry & Geophysics)微生物細胞には希土類に対する高い吸着能がある。しかし、環境中での希土類の移行挙動に微生物がどのように影響するのかはわかっていない。本研究では、希土類元素の化学状態に及ぼす微生物活動の影響を調べた。Mn(II)酸化菌であるAeremonium strictumとMn(II)を含む水溶液に希土類元素を入れた。Mn(II)酸化菌からCe(IV)と特異的に結合する生体分子が放出され、その結果、Mn酸化物からのCe(IV)が脱離した。この生体分子は、3価の希土類元素や鉄とは結合しなかったので、休眠細胞から放出されることが知られている、金属に非特異的な有機物とは異なる。
sp. ME121, isolated from soil as a mixed single colony with 
sp. 32K藤浪 俊*; 武田 喜代子*; 小野寺 威文*; 佐藤 勝也; 清水 哲*; 若林 佑*; 鳴海 一成*; 中村 顕*; 伊藤 政博*
Genome Announcements (Internet), 3(5), p.e01005-15_1 - e01005-15_2, 2015/09
sp. ME121 was isolated from soil as a mixed single colony with sp. 32K during our screening of L-glucose-utilizing microorganisms, and its growth was enhanced by coculture. It was expected that genomic analysis of this bacterium would provide novel information on coculture-dependent growth enhancement. The genomic information of symbiotic bacteria could be of use for studying the molecular mechanisms underlying microbial symbiosis. The draft genome sequence of sp. ME121 is 7,096,979 bp in total length and comprises 197 large contigs (
500 bp) that was deposited at DDBJ/EMBL/GenBank under the accession number BBUX00000000. The draft genome sequence shows that sp. ME121 has some genes that encode putative methanol/ethanol family PQQ-dependent dehydrogenases involved in methylotrophy. Some unknown factor provided by the coculture may contribute to increase the growth of sp. ME121.
Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 大貫 敏彦
no journal, ,
福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故では、溶融した核燃料、構造材料およびコンクリートからなる燃料デブリが生成された。現在に至るまで、損傷した原子炉の廃止措置および燃料デブリ取り出しについての検討が行われている。燃料デブリの現状と、燃料デブリ取り出し作業中に起こり得る変化を予測することは極めて重要である。過去の事例では、TMI-2やチェルノブイリ発電所(CNPP)において微生物の侵入/増殖が確認されており、特に、CNPPで分離された微生物では、ラボレベルの実験において燃料デブリの崩壊を促進したという報告がある。しかし、現時点においてそのメカニズムは不明である。FDNPPにおいても過去の事例と同様に微生物の侵入が予想されるが、その影響は未知数である。そこで、本研究では微生物による模擬燃料デブリの分解実験を行った。その結果、本研究における模擬燃料デブリの微生物分解は、主に鉄の酸化および鉄・ジルコニウムの液体培地への溶解によるものであると確認した。
Battulga, B.; 中山 理智; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
水環境におけるプラスチック、特にマイクロプラスチックへの微生物付着と有機付着物形成に注目が集まっている。本研究では、沿岸域の水環境におけるマイクロプラスチックが元素循環に及ぼす潜在的な影響を明らかにするため、マイクロプラスチック上の有機付着物に含まれる細菌と真菌の群集組成,多様性及び構造に注目した。日本の対照的な2つの沿岸域において、マイクロプラスチック,表層水,底土及び沿岸砂の試料を季節ごとに収集した。マイクロプラスチックの表面形態と付着微生物は走査型電子顕微鏡(SEM)により目視で観察した。収集した試料に対して、Illumina MiSeqを用いたハイスループットシーケンス処理を実施し、異なる試料間の微生物群集組成と多様性を解析した。
Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 山路 恵子*; 大貫 敏彦
no journal, ,
原子力過酷事故後、水における燃料デブリの周囲に微生物の繁殖が確認された。このため、福島第一原子力発電所の炉内において、微生物による燃料デブリ中の元素のマイグレーションを考慮する必要がある。本研究では、自然界に広く存在する微生物を液体培地中で模擬燃料デブリと培養し、微生物による燃料デブリ中のアクチノイド, ジルコニウム, 鉄のマイグレーションメカニズムを明らかにした
Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 大貫 敏彦
no journal, ,
過酷事故後の燃料デブリには、微生物の存在が確認された。燃料デブリを取り出すために、その微生物の影響によって誘起される燃料デブリの変質現象は考慮する必要がある。本研究では、自然に広く存在する細菌を用いて液体培地で製作した模擬燃料デブリと培養し、溶液中の元素の経時変化及び培養した模擬燃料デブリを分析した。燃料デブリの変質メカニズムの解明に貢献した。
