2018 Fiscal Year Annual Research Report

Variety of natural organic matters in deep underground and their impacts on radionuclide migration

Research Project

Project/Area Number	18H01912
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	斉藤拓巳東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90436543)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡辺勇輔国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門東濃地科学センター, 研究職 (30808647) 宮川和也国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門幌延深地層研究センター, 研究職 (90721225)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	天然有機物 / 深部地下環境 / 核種移行
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，地下深部に存在する天然有機物（NOM）を物理的，化学的性質の点から整理・類型化し，その多様性の起源を明らかにすると共に，核種移行に及ぼす影響の幅を評価することを目的としている．環境中に普遍的に存在するNOMは活性な官能基を多数有しており，放射性核種と結合することで，輸送キャリアとして環境動態に大きな影響を与える．しかし，地下深部という極限環境に存在するNOMの性質は表層環境のものとは大きく異なり，核種の移行への影響も明らかにされていない．本研究では，地下研究施設での原位置ボーリング等から得られた地下水や岩石コア試料から，NOMを濃縮，抽出し（フェーズ1），得られた試料の分光学的性質やサイズ分布，化学構造を評価し，多変量解析を用いて，深部地下水中のNOMの分類を行う（フェーズ2）．そして，放射性廃棄物処分で重要となる核種を添加し，NOMへの結合挙動を評価し，NOMが核種の移行に与える影響を明らかにする（フェーズ3）． 2018年度は，主に，フェーズ1として，異なる深度の堆積岩系地下水を採水し，0.45 μmのメンブレンフィルタを用いたろ過後，タンジェンシャルフローろ過により，NOMの濃縮を試みた．また，岩石コアからの有機物の抽出も実施した．さらに，フェーズ2の内，予察的検討として，3次元蛍光測定と紫外可視吸光光度測定を行い，地下水試料中のNOMの分光学的性質を得た．特に，堆積岩系のNOMは蛍光性が高く，濃縮無しでも十分な蛍光挙動が得られることが分かった．さらに，多変量解析手法の一種であるParallel Factor Analysisを用いた解析から，地下水試料に4つの蛍光成分が含まれ，その分布が深度やボーリング孔位置によって変化することが分かった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は，フェーズ1として地下水水試料の採水をすること，また，フェーズ2として，予察的な分析を行うことを目的としていた．【フェーズ1】異なる深度の堆積岩系地下水を採水し，0.45 μmのメンブレンフィルタを用いたろ過後，タンジェンシャルフローろ過により，NOMの濃縮を行った．また，岩石コアからの有機物の抽出も実施した．【フェーズ2】地下水試料中のNOMの3次元蛍光（EEM）測定と紫外可視吸光光度測定を行い，分光学的性質を得た．その結果，堆積岩系のNOMは蛍光性が非常に高く，濃縮無しでも十分な蛍光挙動が得られることが分かった．さらに，全地下水試料のEEMデータに対して，多変量解析手法の一種であるParallel Factor Analysisを用いた解析を行い，地下水試料に4つの独立した蛍光成分が含まれ，その分布が深度やボーリング孔位置によって変化することを明らかにした．上記の成果は，本年度の当初に予定していた研究計画に沿ったものであり，よって，本研究がおおむね順調に進展しているものと判断する．
Strategy for Future Research Activity	2019年度には，引き続き，堆積岩系の地下水の採水と岩石コアからの有機物の抽出を継続すると共に，結晶質岩系地下水の採水と岩石コアからの有機物を抽出を行う．そして，得られた地下水試料，有機物試料の分光学的性質を評価する．さらに，2019から2020年度にかけて，サイズ分布や化学構造の評価を行う．そして，有機物の異なる性質を反映した測定結果全体に対して，多変量解析手を行い，我が国の深部地下環境中の有機物の分類，類型化を行う．さらに，放射性廃棄物処分で重要となる核種の模擬元素を添加し，有機物との結合挙動を評価し，NOMが核種の移行に与える影響を明らかにする．