環境中放射性ストロンチウムの迅速定量法の開発と環境影響評価への適用

• Project/Area Number: 13J06895
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 佐藤 志彦 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ストロンチウム９０ / 迅速定量法 / 福島第一原発事故 / 環境影響評価 / 放射性粒子 / 不溶性 / 放射性ストロンチウム / 固相抽出法 / 加速器質量分析 / 迅速定量 / ICP-MS

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では迅速定量が困難な放射性ストロンチウム９０について、原子力災害等の緊急時を想定した手法の開発と、東日本大震災に起因する福島第一原発事故によるストロンチウム９０の環境影響評価への適用を試みた。
加速器質量分析(AMS)を用いた迅速定量法の開発では、AMS法の基礎的知見を得ることに成功した。AMS法をSrの質量分析に適用した場合、Srは負イオンとして取り出すことが難しいため、タンデム加速器に導入することが困難である。しかし本研究では大電流負分子イオンビームを既成の汎用型負イオン源から効果的に負分子イオンビームを得る方法を確立した。さらにAMS法に適した土壌試料の処理法も完成させた。従来法では鉛の放射性同位体により干渉を受けるため、使用が躊躇われていた固層抽出法について、AMS法の試料にフッ化鉛を意図的に混合して、ターゲット試料とする特徴を組み合わせることで、適用可能となり、結果的に前処理の迅速・簡略化も達成した。
試料処理法の開発過程において、従来法を用いると、溶出できない事故由来の放射性物質が存在することを発見した。これらの放射性物質はケイ酸が母材で福島第一原発事故由来のセシウムを高濃度に取り込んだ微粒子であることが明らかになった。そしてこれらの粒子は１号機と２号機からの放出が確認されたが、ストロンチウム９０の存在が疑われるのは原発から５ km圏内で見つかった１号機由来の粒子のみであることも判明した。１号機粒子は３月１２日の水素爆発時に放出しており、微粒子に含まれる放射性物質と放出時期には強い因果関係が示唆された。
本研究課題では福島第一原発事故ではストロンチウム９０の迅速定量が求められただけでなく、試料の前処理法の見直しも必要なことが明らかとなり、本研究により放射性ストロンチウムの測定技術、ならびに福島第一原発周辺のストロンチウム９０の分析に明確な道筋が建った。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Use of a size-resolved 1-D resuspension scheme to evaluate resuspended radioactive material associated with mineral dust particles from the ground surface (2016)
  • Author(s): Masahide Ishizuka, Masao Mikami, Taichu Y. Tanaka, Yasuhito Igarashi, Kazuyuki Kita, Yutaka Yamada, Naohiro Yoshida, Sakae Toyoda, Yukihiko Satou, Takeshi Kinase, Kazuhiho Ninomiya, Atsushi Shinohara
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pre- and post-accident 129I and 137Cs levels, and 129I/137Cs ratios in soil near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (2016)
  • Author(s): Tetsuya Matsunaka, Kimikazu Sasa, Keisuke Sueki, Tsutomu Takahashi, Yukihiko Satou, Masumi Matsumura, Norikazu Kinoshita, Jun-ichi Kitagawa, Hiroyuki Matsuzaki
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: 151 Pages: 209-217
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2015.10.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Monte Carlo evaluation of the internal dose and the distribution imaging due to radioactive Cs- bearing particles of water insoluble deposited inside lungs in pulmonary inhalation using the PHITS code combined with the voxel phantom data (2016)
  • Author(s): Minoru Sakama, Shinsaku Takeda, Erika Matsumoto, Tomoki Harukuni, Hitoshi Ikushima, Yukihiko Satou, Keisuke Sueki
  • Journal Title: Radiological issues for Fukushima's Revitalized Future Volume: 1 Pages: 209-220
  • DOI: 10.1007/978-4-431-55848-4_19
  • ISBN: 9784431558477, 9784431558484
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vertical distribution and formation analysis of the 131I, 137Cs, 129mTe, and 110mAg from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant in the beach soil (2015)
  • Author(s): Satou, Y., Sueki, K., Sasa, K., Kitagawa, J., Ikarashi, S. and Kinoshita, N.
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: 303 Issue: 2 Pages: 1197-1200
  • DOI: 10.1007/s10967-014-3562-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Technological developments for strontium-90 determination using AMS (2015)
  • Author(s): Satou, Y., Sueki, K., Sasa, K., Matsunaka, T., Takahashi, T., Shibayama, N., Izumi, D., Kinoshita, N. and Matsuzaki, H.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 印刷中 Pages: 233-236
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2015.04.032
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Post-accident response of near-surface 129I levels and 129I/127I ratios in areas close to the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant, Japan. (2015)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Sueki, K., Takahashi, T., Matsumura, M., Satou, Y., Kitagawa, J., Kinoshita, N. and Matsuzaki, H.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B Volume: 印刷中 Pages: 569-573
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2015.03.056
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] （解説）福島第一原発北西部に広がる高線量地域の110mAg：137Cs比を用いた分類 (2015)
  • Author(s): 佐藤 志彦，末木 啓介，笹 公和，松中 哲也，柴山 尚大，高橋 努，木下 哲一
  • Journal Title: 放射化学 Volume: 31 Pages: 27-28
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Elucidation for characteristic of radio cesium concentrate in soil, (2014)
  • Author(s): Satou, Y., Sueki, K., Sasa, K., Ohtake, Y., Kokubun, K.
  • Journal Title: Proceedings of the 15th Workshop on Environmental Radioactivity,KEK Proceeding Volume: 2014-7 Pages: 120-125
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Distribution and dynamics of radioactive cesium in bamboo and annual trend of the concentration in bamboo shoot, (2014)
  • Author(s): Minowa, H., Ogata, Y., Satou, Y.
  • Journal Title: Proceedings of the 15th Workshop on Environmental Radioactivity,KEK Proceeding Volume: 2014-7 Pages: 239-243
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Investigation for 137Cs forms in soils using autoradiograph (2013)
  • Author(s): Y. Satou, K. Sueki, K. Sasa, H. Minowa, Y. Ogata
  • Journal Title: Proceedings of the 14th Workshop on Enviro nmental Radioactivity Volume: 2013-7 Pages: 172-176
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Separation of radiocaesium in soil using electric osmosis (2013)
  • Author(s): Y. Ohtake, Y. Satou, K Sueki, K. Nakatani, K. Bessho
  • Journal Title: Proceedings of the 14th Workshop on Enviro nmental Radioactivity Volume: 2013-7 Pages: 325-330
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 福島第一原発周辺で発見した放射性粒子 (2016)
  • Author(s): 佐藤志彦
  • Organizer: 日本原子力学会２０１６春の年会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] Physicochemical characterizations of radioactive particles emitted at the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident (2015)
  • Author(s): Yukihiko Satou
  • Organizer: PACIFICHEM 2015
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 福島第一原発周辺で見つかった放射性粒子の特徴 (2015)
  • Author(s): 佐藤志彦
  • Organizer: 日本放射線安全管理学会第１４回学術大会
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] Sample preparation for strontium-90 AMS using solid phase extraction (2015)
  • Author(s): Yukihiko Satou
  • Organizer: EA-AMS-6
  • Place of Presentation: Taipei, ROC(Taiwan)
  • Year and Date: 2015-10-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 福島第一原発事故で放出した放射性粒子の放出源による違い (2015)
  • Author(s): 佐藤志彦
  • Organizer: 日本放射化学会年会・第５９回放射化学討論会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] 福島第一原発事故で放出した放射性粒子の特徴 (2015)
  • Author(s): 佐藤志彦
  • Organizer: 日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 福島第一原発周辺で採取した土壌から分離した放射性微粒子の同定 (2015)
  • Author(s): 佐藤志彦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合２０１５年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
  • Year and Date: 2015-05-24
• [Presentation] Activity ratios in soil contaminated by the source of different reactor condition in the FDNPP accident (2015)
  • Author(s): Yukihiko Satou
  • Organizer: EGU General assembly 2015
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2015-04-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 福島第一原発付近の土壌中の粒子状 Cs の形態 (2015)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、箕輪はるか、中間茂雄、吉川英樹
  • Organizer: 日本原子力学会春の年会
  • Place of Presentation: 茨城県日立市
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] 土壌中のセシウム含有粒子の分析 (2014)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、足立光司、五十嵐康人
  • Organizer: 日本放射線安全管理学会 第１３会学術大会
  • Place of Presentation: 徳島県徳島市
  • Year and Date: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [Presentation] 福島第一原発北西部における110mAg:137Cs比を用いた汚染地域の分類 (2014)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、松中哲也、柴山尚大、高橋努、木下哲一
  • Organizer: 日本放射化学会年会・第５８回放射化学討論会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Technological development for Strontium-90 determination using AMS (2014)
  • Author(s): Yukihiko Satou, Keisuke Sueki, Kimikazu Sasa, Tetsuya Matsunaka, Tsutomu Takahashi, Nao Shibayama, Daiki Izumi, Norikazu Kinoshita, Hiroyuki Matsuzaki
  • Organizer: 13th AMS Symposium
  • Place of Presentation: Axi-en Provence, France
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [Presentation] Source estimation of Radioactive Materials om the Ground at the Northwestern Area from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (2014)
  • Author(s): Yukihiko Satou, Keisuke Sueki, Kimikazu Sasa, Tetsuya Matsunala, Nao Shibayama, Tsutomu Takahashi, Norikazu Kinoshita,
  • Organizer: AOGS 2014
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] 福島第一原発の北西地域における表層土壌の放射能比による３つの区分 (2014)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、松中哲也、柴山尚大、高橋努、木下哲一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Presentation] Activity ratios in soil contaminated by the source of different reactor condition in the FDNPP accident, (2014)
  • Author(s): Yukihiko Satou, Keisuke Sueki, Kimikazu Sasa, Tetsuya Matsunala, Nao Shibayama, Tsutomu Takahashi, Norikazu Kinoshita,
  • Organizer: EGU2014 General Assembly
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2014-04-27 – 2014-05-02
• [Presentation] 連続化学抽出や重力沈降法を用いた土壌中に含まれる粒子状放射性セシウムの探索 (2014)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、大竹良徳、国分宏城
  • Organizer: 第14回環境放射能研究会
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構(つくば市)
  • Year and Date: 2014-03-07
• [Presentation] 連続化学抽出による土場中放射性セシウムの存在状態評価 (2013)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、大竹良徳、国分宏城
  • Organizer: 第12回日本放射線安全管理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2013-11-26
• [Presentation] Production of Steontium (Sr) negative molecule ions for 90Sr-AMS (2013)
  • Author(s): Yukihiko SATOU, Keisuke Sueki, Kimikazu Sasa, Tsutomu Takahashi, Nao Shibayama, Daiki Izumi, Norikazu Kinoshita, Hiroyuki Matsuzaki
  • Organizer: 5th East Asia AMS Symposium
  • Place of Presentation: KIGAM 大田市(大韓民国)
  • Year and Date: 2013-10-16
• [Presentation] States of existence of the cesium and silver radionuclides at the sundy beach in Iwaki city, Fukushima (2013)
  • Author(s): Yukuhiko SATOU Keisuke SUEKI, Kimikazu SASA, Jun-ichi KITAGAWA, Satoshi IKARSHI
  • Organizer: APSORC'13
  • Place of Presentation: 金沢文化ホール(金沢市)
  • Year and Date: 2013-09-23
• [Presentation] 化学抽出による土壌中放射性セシウムの吸着状態の検証 (2013)
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、大竹良徳、国分宏城
  • Organizer: 日本地球化学会第60回年会
  • Place of Presentation: 筑波大学(つくば市)
  • Year and Date: 2013-09-13
• [Presentation] 90Sr-AMSの為のストロンチウム負分子イオンビーム生成試験
  • Author(s): 佐藤志彦、末木啓介、笹公和、高橋努、柴山尚大、泉大希、木下哲一、松崎浩之
  • Organizer: 第26回タンデム加速器とその周辺技術の研究会
  • Place of Presentation: ホテルキャッスル山形(山形市)
• [Remarks] 筑波大学AMSグループ
  • URL: http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/
• [Remarks] 筑波大学加速器質量分析グループ
  • URL: http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/