2020 Fiscal Year Research-status Report
照射ウランを用いた原子炉事故で生成する放射性エアロゾルの生成過程の解明
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18K11643
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高宮 幸一 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70324712)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射性エアロゾル / 核分裂生成物 / ウラン / 溶液エアロゾル粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は、研究用原子炉(KUR)で中性子照射を行った二酸化ウラン試料をFPの供給源として用い、アトマイザーを用いて発生させた溶液エアロゾルとチェンバー内で混合させ、放射性エアロゾルを生成する装置を開発した。2019年度は、FPとエアロゾルを混合させるチェンバー内の容積が可変となるよう改良し、チェ ンバー内容積を変化させることにより、結果的にFPがエアロゾル粒子の表面と相互作用する頻度を変化させることによって、FPとエアロゾル粒子との相互作用について定量的な考察を行うことを可能にした。2020年度はウラン試料の照射条件を再検討し、分析可能な対象FPを短寿命のFPに拡張した実験を試みた。その結果、福島第一原子力発電所事故における環境への影響が大きな放射性セシウム、放射性ストロンチウムについても分析が可能となった。また、溶液状エアロゾルの原料物質として塩化ナトリウム等のハロゲン化アルカリおよび硫酸アンモニウムを用いた系統的な実験を行うことで、FPが溶液エアロゾル粒子に付着する過程における静電相互作用において、FPと溶液エアロゾルの性状のどちら側の寄与が大きいかを検討した。付着過程における静電相互作用の指標として、FPがエアロゾル粒子へ付着して放射性エアロゾルを生成する確率である「付着率」を用いて分析を行った。その結果、FPの付着率は、溶液エアロゾル粒子中の成分よりもFPの種類（元素）の違いの方に大きく依存することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
放射性エアロゾルの生成過程におけるFPとエアロゾル粒子との間の化学的（静電）相互作用を定量的に評価するために、中性子照射したウラン試料をFPの供給源として用いた実験装置を開発し、福島第一原子力発電所の事故において環境影響の大きな長寿命FPの同位体を用いた実験手順を確立することで、原子炉事故で生成する放射性エアロゾルの生成過程を実験的に模擬することが可能となった。特に昨年度までの課題であった放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムについて、短寿命である同位体を実験に用いることができる条件を見出したことにより、シビアアクシデント（SA）のシミュレーション計算において、より現実的なパラメータを用いた計算が可能となる。具体的には、現在のSAシミュレーションにおいては放射性エアロゾルはFPやエアロゾルの成分にかかわらず一律に生成条件が定められているが、本研究の成果をもとにFPの種類やエアロゾル粒子の性状の差異による放射性エアロゾルの生成率の差異を反映させたより現実的な計算が可能となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
分析可能となった短寿命FPを用いて、溶液の種類および濃度と放射性エアロゾルの生成率の相関をFPごとに系統的に調べることにより、FPのエアロゾル粒子への付着挙動について化学的・物理的な考察を行い、放射性エアロゾルの生成過程の定量的な解明を試みる。最終的には実験結果をもとに、放射性エアロゾルの生成過程における化学的相互作用の寄与を抽出、定量化し、放射性エアロゾルの生成モデルを構築し、より精度の高いシビアアクシデントのシミュレーション実現に寄与する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の感染拡大の影響により実験に用いる設備のマシンタイムに変更が生じ、当初予定していた実験計画を縮小した。また参加予定であった国内および国外における学会がオンライン開催や中止となった。これらの理由により次年度使用額が生じた。未実施の実験については2021年度に実施する予定である。国内外での学会の開催状況は未だ明確になっておらず、昨年度同様オンライン開催や中止となった場合は、旅費の使用額は大幅に変更となる見込みである。
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Research Products
(2 results)
