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放射光ナノビームX線分析による大気粉塵中の放射性物質の起源解明

Publicly Offered Research

Project AreaInterdisciplinary Study on Environmental Transfer of Radionuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident
Project/Area Number 25110510
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

中井 泉  東京理科大学, 理学部, 教授 (90155648)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords福島第一原発事故 / 放射性物質 / 放射光X線分析 / 環境動態 / 環境科学 / エアロゾル / 福島第一原子力発電所事故 / 放射光応用 / 蛍光X線分析 / X線吸収端近傍構造分析 / 粉末X線回折分析 / 起源解明
Outline of Annual Research Achievements

2011年3月に発生した福島第一原子力発電所事故により,大量の放射性物質が環境中へと放出された。事故由来の放射性核種は事故後4年以上が経過した今日においても環境中から検出されている一方で,放出された放射性物質自体がどのような物理的・化学的性状を有していたかは不明な点が多い。本研究では事故直後につくば市の気象研究所で捕集された放射性Csを含む大気粉塵,通称「Csボール」に対して,大型放射光施設SPring-8のBL37XUにおいて縦横1マイクロメートル以下に集光したX線ビームを用い,蛍光X線分析(XRF)による化学組成分析,X線吸収端近傍構造分析(XANES),粉末X線回折分析(XRD)を1粒子レベルで行い,詳細な化学的性状を明らかとした。XRFの結果,CsボールはCs以外にもRb,Zr,Mo,Sn,Baといった様々な重元素を含み,これらは核燃料の核分裂生成物(FP)であると考えられる。さらに一部の試料からは核燃料由来と思われるUも検出された。粒子は燃料およびFP以外にもSi,Fe,Znといった原子炉母材に由来とすると考えられる元素も含有していた。さらにXRFによってCsボールから検出された元素のうち,FP由来と思われるMoおよびSn,母材由来と思われるFeとZnについて,K吸収端のXANESを測定したところ,いずれも高酸化数のガラス状態であることが明らかとなった。Csボールがガラス状態であるとする結果は,XRDでピークが検出されなかったことからも支持された。以上の分析より,事故当時炉内が燃料周辺だけではなく構成物を含めて高温熔融状態にあり,ベントや水素爆発によって大気中へと放出された際に急冷され,ガラス粒子を形成したという放出シナリオが予想された。またガラスは水に対して安定であることから,Csボール中の放射性物質や重元素は環境中に溶出しづらい一方で,長期的な影響を持つことが懸念される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] 福島県の土壌を用いたCs吸着挙動の研究2015

    • Author(s)
      諸岡 秀一・寺田 靖子・小暮 敏弘・阿部 善也・中井 泉
    • Journal Title

      X線分析の進歩

      Volume: 46 Pages: 293-308

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of uranium and chemical state analysis of individual radioactive microparticles emitted from the Fukushima nuclear accident using multiple synchrotron radiation X-ray analyses2015

    • Author(s)
      Yoshinari Abe・Yushin Iizawa・Izumi Nakai
    • Journal Title

      SPring-8 Research Frontiers

      Volume: 2014

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Detection of uranium and chemical state analysis of individual radioactive microparticles emitted from the Fukushima nuclear accident using multiple synchrotron radiation X-ray analyses2014

    • Author(s)
      Abe, Y,. Iizawa, Y., Terada, Y., Adachi, K., Igarashi, Y., Nakai, I.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 86(17) Issue: 17 Pages: 8521-8525

    • DOI

      10.1021/ac501998d

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 放射光X線分析による福島第一原発事故由来の強放射性粒子の化学的性状の解明2015

    • Author(s)
      飯澤 勇信・小野 貴大・阿部 善也・中井 泉・寺田 靖子・佐藤 志彦・二宮 和彦・足立 光司・五十嵐 康人
    • Organizer
      第16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
    • Year and Date
      2015-03-10 – 2015-03-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 放射光X線分析による福島第一原発事故由来の放射性粒子の物理・化学性状の解明2015

    • Author(s)
      飯澤 勇信・小野 貴大・阿部 善也・中井 泉・寺田 靖子・佐藤 志彦・二宮 和彦・足立 光司・五十嵐 康人
    • Organizer
      第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀)
    • Year and Date
      2015-01-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 福島第一原発事故由来の放射性大気粉塵の放射光X線分析2014

    • Author(s)
      阿部 善也・飯澤 勇信・中井 泉・足立 光司・五十嵐 康人・寺田 靖子
    • Organizer
      東北大学金属材料研究所 共同利用ワークショップ
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所(宮城)
    • Year and Date
      2014-12-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大気粉塵中の強放射性物質の放射光X線分析2014

    • Author(s)
      阿部 善也・飯澤 勇信・中井 泉・寺田 靖子・足立 光司・五十嵐 康人
    • Organizer
      日本分析化学会第63年会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス(広島)
    • Year and Date
      2014-09-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 福島原発事故で放出された強放射性大気粉塵粒子の放射光X線分析2014

    • Author(s)
      飯澤 勇信・阿部 善也・中井 泉・寺田 靖子・足立 光司・五十嵐 康人
    • Organizer
      第74回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部(福島)
    • Year and Date
      2014-05-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 福島原発事故で放出された強放射性大気粉塵粒子の放射光X線分析2014

    • Author(s)
      飯澤 勇信・阿部 善也・中井 泉・寺田 靖子・足立 光司・五十嵐 康人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2014-05-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 福島原発事故で放出された強放射性大気粉塵粒子の放射光X線分析

    • Author(s)
      飯澤 勇信、 阿部 善也、 中井 泉、 寺田 靖子、 足立 光司、 五十嵐 康人
    • Organizer
      第74回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 福島原発事故で放出された強放射性大気粉塵粒子の放射光X線分析

    • Author(s)
      飯澤 勇信、 阿部 善也、 中井 泉、 寺田 靖子、 足立 光司、 五十嵐 康人
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 福島原発事故で放出された大気粉塵の放射光マイクロビームX 線分析

    • Author(s)
      阿部 善也、飯澤 勇信、中井 泉、寺田 靖子、足立 光司、五十嵐 康人
    • Organizer
      第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 大気粉塵中の強放射性物質の放射光X線分析

    • Author(s)
      中井 泉
    • Organizer
      SPring-8 安全安心のための分析評価研究会(第8回) ~ 原発事故による環境汚染への取り組み ~
    • Place of Presentation
      研究社英語センタービル 大会議室(飯田橋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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