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論文

Calculations for ambient dose equivalent rates in nine forests in eastern Japan from $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs radioactivity measurements

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; 高橋 純子*; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

Journal of Environmental Radioactivity, 226, p.106456_1 - 106456_12, 2021/01

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

Understanding the relationship between the distribution of radioactive $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in forests and ambient dose equivalent rates ($textit{.{H}}$*(10)) in the air is important for researching forests in eastern Japan affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident. This study used a large number of measurements from forest samples, including $$^{134}$$Cs and $textsuperscript{137}$Cs radioactivity concentrations, densities and moisture contents, to perform Monte Carlo radiation transport simulations for $textit{.{H}}$*(10) between 2011 and 2017. Calculated $textit{.{H}}$*(10) at 0.1 and 1 m above the ground had mean residual errors of 19% and 16%, respectively, from measurements taken with handheld NaI(Tl) scintillator survey meters. Setting aside the contributions from natural background radiation, $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in the organic layer and the top 5 cm of forest soil generally made the largest contributions to calculated $textit{.{H}}$*(10). The contributions from $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in the forest canopy were calculated to be largest in the first two years following the accident. Uncertainties were evaluated in the simulation results due to the measurement uncertainties in the model inputs by assuming Gaussian measurement errors. The mean uncertainty (relative standard deviation) of the simulated $textit{.{H}}$*(10) at 1 m height was 11%. The main contributors to the total uncertainty in the simulation results were the accuracies to which the $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs radioactivities of the organic layer and top 5 cm of soil, and the vertical distribution of $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs within the 5 cm soil layers, were known. Radioactive cesium located in the top 5 cm of soil was the main contributor to $textit{.{H}}$*(10) at 1 m by 2016 or 2017 in the calculation results for all sites.

報告書

Status of study of long-term assessment of transport of radioactive contaminants in the environment of Fukushima (FY2018) (Translated document)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2020-007, 249 Pages, 2020/10

JAEA-Research-2020-007.pdf:15.83MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力(現東京電力ホールディングス)福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出された。この事故により放出された放射性核種は、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌などが生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することで空間線量率が上がってしまうのではないか(外部被ばくに関する懸念)、森林から河川に流出した放射性セシウムが農林水産物に取り込まれることで被ばくするのではないか、規制基準値を超えて出荷できないのではないか(内部被ばくに関する懸念)などの懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。日本原子力研究開発機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

論文

Numerical study of transport pathways of $$^{137}$$Cs from forests to freshwater fish living in mountain streams in Fukushima, Japan

操上 広志; 佐久間 一幸; Malins, A.; 佐々木 祥人; 新里 忠史

Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, p.106005_1 - 106005_11, 2019/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:57.6(Environmental Sciences)

本報告では、セシウム137の森林内での循環と河川への流出、渓流に生息する淡水魚への移行を考慮したコンパートメントモデルを構築し、福島の環境に基づいて一般化した流域を対象に解析を行い、淡水魚へ移行するセシウム137の森林内の流出源を推定した。その結果、セシウム137の流出源は、落葉の河川への直接流入、落葉層からの側方流入、土壌層からの側方流入の3つからなることがわかった。また、森林内のセシウム137の循環は事故後10年程度で平衡状態に近づき、それに伴って河川水や淡水魚のセシウム137濃度は物理減衰程度になると推測された。

論文

Characterizing vertical migration of $$^{137}$$Cs in organic layer and mineral soil in Japanese forests; Four-year observation and model analysis

武藤 琴美; 安藤 麻里子; 松永 武*; 小嵐 淳

Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, p.106040_1 - 106040_10, 2019/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:57.6(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故により森林に沈着した放射性Csによる長期的な放射線のリスクを評価するためには、森林の表層土壌における放射性Csの挙動を明らかにすることが重要である。本研究では、事故後4.4年間で5回、福島県内の植生の異なる森林5地点において放射性Csの鉛直分布の調査を行い、モデル計算の結果との比較を行った。また、欧州の森林における文献値と比較を行い、日本の森林における有機物層と表層土壌における放射性Csの移行特性を考察した。調査の結果、有機物層から鉱物土壌への$$^{137}$$Cs移行は欧州よりも早く、日本の森林では$$^{137}$$Csの移動度や生物利用性が急速に抑制されることが示唆された。鉱物土壌中の$$^{137}$$Cs拡散係数は0.042-0.55cm$$^2$$y$$^{-1}$$と推定され、日本と欧州で同程度であった。これらのパラメータを用いた予測計算では事故から10年後では$$^{137}$$Csは主に表層鉱物土壌に分布していることが示され、森林に沈着した放射性Csは表層土壌に長期的に保持されることが示唆された。

論文

Application of the forest shielding factor to the maximum-likelihood expectation maximization method for airborne radiation monitoring

佐々木 美雪; 眞田 幸尚; 山本 章夫*

Radiation Protection Dosimetry, 184(3-4), p.400 - 404, 2019/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.13(Environmental Sciences)

無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線モニタリング(ARM)は、広範囲の放射線分布を把握するのに有効な手法である。ARM解析法の精度を向上させるために、逆問題解析の一種であるMaximum-Likelihood-Expectation-Maxisation (ML-EM)法の適用について検討している。ML-EM法による換算の精度は、検出器効率, 減衰率, 遮蔽係数などのパラメータに依存する。特に樹木による遮蔽係数の取得は、森林における放射性セシウムの評価において重要である。本研究では、無人ヘリコプターを用いた森林上空における実測データを用いて、ARMにおける森林の遮蔽係数評価を行った。

報告書

福島における放射性セシウムの環境動態研究の現状(平成30年度版)

長尾 郁弥; 新里 忠史; 佐々木 祥人; 伊藤 聡美; 渡辺 貴善; 土肥 輝美; 中西 貴宏; 佐久間 一幸; 萩原 大樹; 舟木 泰智; et al.

JAEA-Research 2019-002, 235 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-002.pdf:21.04MB

2011年3月11日に発生した太平洋三陸沖を震源とするマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震とそれに伴って発生した津波により、東京電力福島第一原子力発電所の事故が発生し、その結果、環境中へ大量の放射性物質が放出され、その大部分が森林に沈着している。これに対し、面積が広大であり大量の除去土壌等が生じる、多面的な森林の機能が損なわれる可能性があるなどの問題があり、生活圏近傍を除き、汚染された森林の具体的な除染計画はない。そのため、未除染の森林から放射性セシウムが流出し、既に除染された生活圏に流入することに対する懸念があり、避難住民の帰還や産業再開の妨げとなる可能性があった。原子力機構では、環境中に放出された放射性物質、特に放射性セシウムの移動挙動に関する「長期環境動態研究」を2012年11月より実施している。この目的は、自治体の施策立案を科学的側面から補助する、住民の環境安全に関する不安を低減し、帰還や産業再開を促進するといった点にある。本報告書は、原子力機構が福島県で実施した環境動態研究におけるこれまでの研究成果について取りまとめたものである。

論文

Sensitivity study on forest fire breakout and propagation conditions for forest fire hazard curve evaluations

岡野 靖; 山野 秀将

Mechanical Engineering Journal (Internet), 4(3), p.16-00517_1 - 16-00517_10, 2017/06

本論文は、ロジックツリーにおける頻度/確率変数の変動に対する森林火災ハザード曲線の感度評価を行ったものである。森林火災の発火時刻に対する感度としては、反応強度と火線強度のハザード曲線の強度をそれぞれ4%と14%増加させる効果があった。発火が生じる地点の発生確率分布に対する感度としては、反応強度と火線強度のハザード曲線の頻度を+70%$$sim$$-40%変化させる効果があった。森林火災に対する広域消防の効果を無視した場合、反応強度と火線強度のハザード曲線の頻度を40-80倍増加させる効果があった。本研究により、森林火災のハザード曲線に対して最も感度の高い要因は、発電所に森林火災が到達する前までに広域消防により消火される効果が期待できるかであることが示された。

論文

Event sequence analyses of a forest fire heat effect on a sodium-cooled fast reactor for an external hazard PRA methodology development

岡野 靖; 山野 秀将

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2016/11

森林火災に関するPRA手法開発の一環として、高速炉への熱影響に関する事象シーケンス評価を行った。潜在的な脆弱性に関連する事象シナリオを開発し、その際、森林火災により外部電源が喪失していること等を保守的に仮定した。イベントツリーの開発においては、外部電源喪失を起因事象とし、ヘディングとしては、外部燃料タンク、非常用ディーゼル発電機、補助冷却系、崩壊熱除去のための空気冷却器に関するものを設定した。故障確率は、森林火災の熱強度に応じた破損曲線や、保守的な仮定に基づく値を用いた。外部電源喪失の条件のもと、炉心損傷頻度はおおよそ10$$^{-7}$$/年となった。重要なヘディングは、外部燃料タンクの健全性に関するものであった。

論文

Hazard curve evaluation method development for a forest fire as an external hazard on nuclear power plants

岡野 靖; 山野 秀将

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(8), p.1224 - 1234, 2016/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:36.52(Nuclear Science & Technology)

森林火災に対するハザード曲線の評価手法を構築した。手法は、ロジックツリーの構築、火災強度の応答曲面の導出、モンテカルロシミュレーション、年超過確率の導出のステップからなる。ロジックツリーは、森林火災発生・延焼条件、天気条件、植生・地形条件から構成される。高速炉立地近傍での植生条件・天候条件を与え、燃焼強度と火線強度のハザード曲線を導出した。

報告書

大洗研究開発センター廃棄物管理施設における森林火災の及ぼす影響評価

下村 祐介; 羽成 章*; 佐藤 勇*; 北村 了一

JAEA-Technology 2015-062, 47 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2015-062.pdf:1.85MB

廃棄物管理施設を規制するための新しい基準(新規制基準; 平成25年12月18日施行)を受けて、日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターの廃棄物管理施設における森林火災の及ぼす影響評価を行った。はじめに森林火災の延焼シナリオを想定し、現地調査、森林火災評価モデル等から、森林火災の強度を評価した。森林火災の強度の評価に用いたモデルは、Rothermelの拡大方程式及びCanadian Forest Fire Behavior Prediction (FBP) Systemである。輻射熱による施設への影響評価を行い、想定した森林火災に対する施設外壁の温度変化を試算した。施設外壁温度は最大160$$^{circ}$$C程度と評価され、一般にコンクリートの強度に影響がないとされている許容温度(200$$^{circ}$$C)には達しない事を明らかにした。さらに、防火帯突破確率を試算し、約20%程度であった。本報告書は、廃棄物管理施設における森林火災の及ぼす影響評価を通して、新規制基準における森林火災に対する評価の一例を示すものである。

論文

Development of risk assessment methodology of decay heat removal function against external hazards for sodium-cooled fast reactors, 3; Numerical simulations of forest fire spread and smoke transport as an external hazard assessment methodology development

岡野 靖; 山野 秀将

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 9 Pages, 2015/05

森林火災の延焼及び煤煙移行の数値シミュレーションを行い、天候条件に対する感度、及び、ナトリウム冷却高速炉の空気冷却器エアフィルターにおける煤煙積算量を評価した。森林火災延焼シミュレーションはFAR SITEを用い、時間進展に伴う火災エリアの拡大と反応強度、火線強度を導出した。煤煙移行挙動はALOFT-FTを用い、PM2.5/10粒子の空間濃度分布を導出した。エアフィルターにおける煤煙積算量は単位面積あたり数百グラム程度と見積もられ、これは運転上の制限である15kgを大きく下回ることが分かった。

論文

Variation of $$^{14}$$C, $$^{137}$$Cs and stable carbon composition in forest soil and its implications

Guo, J.; 安藤 麻里子; 天野 光

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 255(1), p.223 - 229, 2003/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.54(Chemistry, Analytical)

本研究では、$$^{14}$$Cの表層環境中挙動を評価するために、茨城県内3地点の未攪乱森林土壌において、有機物含有量、$$delta$$$$^{13}$$C値,$$^{14}$$C,$$^{137}$$Csの土壌中深度分布を測定・解析した。$$^{137}$$Cs比放射能のピークは3地点でともに地表から5-10cmの所に存在した。$$^{137}$$Csのフォールアウトは1963-1964年に最高値を示していたことが知られていることから5-10cmの深さが1964年近くに対応していることがわかる。$$^{14}$$C比放射能は、高速燃焼-二酸化炭素吸収-液体シンチレーション測定法により測定した。$$^{14}$$C比放射能も同様に上層10cmまでにピークが存在したが、そのピークは$$^{137}$$Csのピークよりも上方にずれる傾向を示し、$$^{14}$$Cが$$^{137}$$Csより地表を循環する傾向が強いことを示唆している。

論文

Simple method for C-14 analysis in organic material and its distribution in forest and cultivated field

安藤 麻里子; 天野 光

Environmental Radiochemical Analysis II, p.273 - 279, 2003/00

フォールアウト起源C-14の現在の環境中での分布を調べ、炭素循環挙動を調べるために、有機物中C-14の簡易測定方法を開発した。植物及び土壌サンプルを爆発燃焼し、放出したCO$$_{2}$$を液体窒素を用いたコールドトラップで捕集し、カーボソーブを用いたCO$$_{2}$$吸収法によって測定した。東海村で採取した松葉を用いてベンゼン合成法、AMS測定法とクロスチェックを行い、結果はよく一致した。この方法を用いて、森林及び水田で採取した、植物及び土壌中のC-14比放射能を測定し、フォールアウト起源のC-14の挙動及び、炭素循環について考察した。

論文

データマイニングツールdataFORESTを用いた異機種分散計算機環境におけるプロセッサ負荷予測

茂田 有己光*; 林 拓也*; 小出 洋; 鹿島 亨*; 筒井 宏明*; 笠原 博徳*

情報処理学会第62回(平成13年前期)全国大会講演論文集, p.1_131 - 1_132, 2001/03

科学技術計算プログラムを異機種分散計算機環境上で並列分散実行するためのメタスケジューリング手法の効果的な実現のためには、各計算機のプロセッサ負荷やネットワーク負荷の予測値を用いてタスクの各計算機への割り当てを決める必要がある。動的負荷予測の研究としては、線形時系列モデルを用いて予測を行う研究やNetwork Weather Service(NWS)における複数の予測モジュールのうち最も誤差の少ないモジュールを用いて予測を行おうとする研究がある。本稿では、データマイニングツールdataFORESTを用いて、位相論に基づいたTCBM(Topological Cace-Based Modeling)でモデリングを行い、日本原子力研究所に設置されているCOMPACS上の資源情報サーバによって収集されたプロセッサ負荷情報をもとに、プロセッサ負荷の予測を行う手法を提案し、評価を行う。

論文

Experimental study on atmospheric tubulence and diffusion in a pine forest

山澤 弘実; 永井 晴康; 茅野 政道; 林 隆

Int. Workshop Proc., Improvement of Environmental Transfer Models and Parameters, 0, p.81 - 90, 1996/00

本報告は、森林内小規模拡散実験の解析結果を示すとともに、その結果と大気拡散・乱流のモデル化の現状の関係についてまとめたものである。森林内拡散実験からは、森林内では極めて大きな乱流強度にもかかわらず、プルームの拡がり幅は森林外と同程度であるという特徴が見出された。この結果についてはラグランジュ的乱流統計量を用いて考察を加えた。乱流及び拡散のモデル化については、森林外では乱流クロジャーモデル及び粒子拡散モデル等の手法が確立されているものの、森林内については不十分である。本研究で得られた実験データに対してTaylorの式を用いたパラメタライズを試みた結果、拡がり幅は乱流統計量により合理的に表現できたものの、ばらつきは大きい。

報告書

森林内拡散実験の結果,1; 線状放出源からの鉛直拡散

山澤 弘実; 永井 晴康; 茅野 政道; 林 隆; 守屋 省三*; 高橋 圭一*; 小島 啓美*; 山田 智久*

JAERI-Data/Code 95-012, 65 Pages, 1995/09

JAERI-Data-Code-95-012.pdf:2.24MB

本報告書は、平成5年12月に原研東海研構内の松林を対象に実施した小規模な森林内拡散実験および気象・乱流観測の結果をまとめたものである。拡散実験では、森林内外に設置した線状放出源からの鉛直拡散に着目し、4地点に高さ方向に設置した捕集装置により濃度分布を取得した。得られた拡散データは、図表の形で本報告書に収録した。気象・乱流観測では、超音波風向風速計を森林内外に5ヶ所設置して10Hzのサンプリングで行った。得られたデータは量が膨大で、今後種々の解析で使用されることを考え、統一した形式で光磁気ディスクに収録した。本報告書には、10分平均値及びデータファイルの収録形式のみを記載した。

口頭

Transport behavior of radioactive caesium from forests contaminated by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident through river water system

飯島 和毅; 舟木 泰智; 大山 卓也; 新里 忠史; 佐藤 治夫*; 油井 三和

no journal, , 

F-TRACEプロジェクトの目的は、土壌粒子に強く吸着された放射性核種が森林から海まで河川水系を通しての移動挙動を予測する現象論モデルを開発し、被ばく線量の変化を評価、移動を抑制する方法を提案することである。本研究では、福島沿岸域の一つの河川水系を対象に、放射性セシウムの挙動を概観した。その結果、90%以上のセシウムが森林表土の表面から5cm以内に存在し、湖水中のセシウム濃度が極めて低いことから、河川水系における移動において、放射性セシウムは土壌粒子に強吸着されていると考えられた。また、河川水系中の堆積物の放射性セシウム濃度の違いは、セシウム吸着のサイト密度に及ぼす粒径の影響で説明できる。

口頭

Changes in the concentrations of radioactive cesium outflowed from the steep mountainous forest of Abukuma Mountains, released by Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

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25$$sim$$27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。

口頭

PHITS models for ambient dose equivalent rates in Fukushima's Radiocesium contaminated forests

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

PHITS Monte Carlo models were used to assess factors affecting ambient dose equivalent rates (H*(10)) in forests in Fukushima Prefecture. Three models were developed with different levels of detail to understand how the distribution of radioactive cesium within forests, shielding by trees and soil composition affect H*(10). The models were parametrized using measurements from deciduous and coniferous forests in Fukushima Prefecture.

口頭

Using PHITS to calculate ambient dose equivalent rates in radiocesium contaminated forests

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

About 72${%}$ of the $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs fallout in Fukushima Prefecture from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) deposited on forests. Future choices for the management of contaminated forests depend on estimates of radiation doses to workers and residents under different management scenarios. This talk describes research conducted with PHITS to understand the factors necessary for creating appropriate models for calculating ambient dose equivalent rates ($textit{.{H}}$*(10)) in forests from inventories of $textsuperscript{134}$s and $textsuperscript{137}$Cs. The models herein were based measurements from FFPRI and JAEA surveys of forest sites in Fukushima and Ibaraki Prefectures. These surveys provided measurements of densities, dimensions, moisture contents and $textsuperscript{134}$Cs and $$^{137}$$Cs inventories of crowns, trunks, organic layers and soil in the forests. Three geometry models were created for forests, varying from a simple model representing trees and the atmosphere as homogeneous layers of matter, to models with representations of individual tree trunks and crowns. A new PHITS function allows counter values to be set separately for source particles upon generation from each multi-source, meaning the contributions from radiation originating in different source regions to $textit{.{H}}$*(10) could be calculated easily. The counter function also allowed calculation of the contributions of scattered and unscattered photons to $textit{.{H}}$*(10) separately. Good correlation was obtained between simulated and measured $textit{.{H}}$*(10) values across nine sites for the 2011-17 period (Fig. 1). Despite the different levels of geometric detail, the results from all three geometry models were all within a few percent of each other. The elemental compositions chosen for materials had a negligible effect on the calculations.

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