2017 Fiscal Year Research-status Report
最先端電子顕微鏡法を駆使した福島原発由来Cs粒子の生成過程・移行挙動の解明
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16K12585
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
宇都宮 聡 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40452792)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大貫 敏彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20354904)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 福島第一原発 / セシウム / 微粒子 / ウラン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原子力発電所(FDNPP)では、これまでに、放出物質からメルトダウン時の溶融燃料に関する考察が行われてきたが、溶融燃料と炉内構造物との混合により形成され、現在も残存しているデブリの情報は未だ限られている。本研究では、環境中に放出されたFDNPP由来デブリフラグメントを世界で初めて発見し、最先端原子分解能電子顕微鏡を駆使した原子分解能解析によって、炉内で起きた溶融燃料の化学反応、そして現在のデブリの状態を考察した。本研究で発見した全てのデブリフラグメントはCsMPとともに存在しており、二種類の性状が見られた。一つは~70 nmのuraninite (UO2+x)粒子がエピタキシャル成長した~400 nmのmagnetite (Fe3O4)の自形結晶に包まれて存在していた。MagnetiteにはUの核分裂生成物であるTcやMoが共存していた。二つ目は~200 nmのzirconia (ZrO2)とuraniniteの等軸晶系の共融混合物で、UとZrの混合比はU/Zrモル比で0.14-0.91の範囲であった。共融混合物には~6 nmの空孔が見られ、揮発・気体成分を取り込んだ可能性を示唆した。
以上の結果から、炉内での水蒸気による金属構造物の酸化反応が、被覆材(Zr合金)だけでなくFeを含む構造物に対しても部分的に起きていることが分かった。また、生成した酸化物は核燃料の主成分であるuraniniteと炉内でも共存していると考えられる。特にuraniniteとzirconiaの混合物は高温安定相である等軸晶系の構造を示したことから、高温の溶融デブリが急冷される環境にあったことがわかる。デブリフラグメントに空孔や核分裂生成物が存在することから、残存するデブリにはナノスケールで放射性物質が含まれる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
国際会議発表、国際誌発表、プレスリリース、新聞掲載までなされており、当初の予定を大きく超える成果が得られている、と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、最先端分析技術を組み合わせながら、CsMPの多角的な調査を行っていく。
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| Causes of Carryover |
最終年度に海外でおこなわれる国際学会で成果を発表するために、その分を確保したため。
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[Journal Article] Caesium fallout in Tokyo on 15th March, 2011 is dominated by highly radioactive, caesium-rich microparticles2017
Author(s)
Imoto J, Furuki G, Ochiai A, Yamasaki S, Nanba K, Ohnuki T, Grambow B, Ewing R, Utsunomiya S
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: srp42118
Pages: srp42118
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Isotopic Signature and Nano-texture of Cesium-rich Micro-particles:Release of Uranium and Fission Products from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant2017
Author(s)
J. Imoto, A. Ochiai, G. Furuki, R. Ikehara, M. Suetake, K. Horie, M. Takehara, S. Yamasaki, K. Nanba, T. Ohnuki, G. T. W. Law, B. Grambow, R. C. Ewing, and S. Utsunomiya
Organizer
Goldschmidt conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nuclear Fuel Fragments Releasedfrom the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant2017
Author(s)
Asumi Ochiai, Junpei Imoto, Genki Furuki, Ryohei Ikehara, Mizuki Suetake, Shinya Yamasaki, Kenji Nanba, Toshihiko Ohnuki, Bernd Grambow, Rodney C. Ewing, and Satoshi Utsunomiya
Organizer
Goldschmidt Conference
Int'l Joint Research
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