2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of quantification methods of radiocesium-bearing materials by their properties and application to contaminated soils
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19H01145
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小暮 敏博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 嘉夫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396)
下山 巌 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (10425572)
山口 紀子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, ユニット長 (80345090)
田村 堅志 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80370310)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 福島原発事故 / 放射性セシウム / 土壌鉱物 / CsMP / 珪酸塩ガラス / 酸処理 / 層状珪酸塩鉱物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島原発事故で放出された放射セシウム（RCs)の担体物質には、RCsを収着・固定した鉱物粒子と、破損した原子炉直接飛散した放射性ガラス微粒子（CsMP）があるが、この2種類の存在比やその地域依存性などは未だ推測の域を出ない。本研究では、RCs担体物質の諸特性を詳細に調べ、その違いをもとに試料中のRCs担体物質の存在比を定量的に見積もる手法の確立を目指す。
本年度は温塩酸処理（100 mM、90℃、24時間）により、植物組織や農業資材（不織布）の放射能へのCsMPの寄与が定量的に見積もれることを示し、これを論文として公表した。またCsMPの溶解速度がpHや共存するアルカリイオンにどのように依存するかをほぼ明らかにした。一方この手法を汚染土壌に適用した場合、一度温塩酸に溶出したRCsが土壌中の鉱物粒子に再吸着され、RCsの正確な定量化の支障となることが示唆された。次年度にこの問題の解決策を見いだす実験を実施していく予定でいる。
また本年度より福島県飯舘村の表層土壌に含まれる粘土鉱物の種類及び性状を調べる研究を開始した。土壌中にはイライトやカオリナイト-ハロイサイトなどが多く見られたが、XRDにおいて約1.4 nmのピークを示す鉱物は、このピークの加熱温度依存性より二八面体型で層間に局所的にAl水酸化物層が形成されたHIV（Hydroxyl-Intercalated Vermiculite）であると考えられた。この鉱物粒子をTEM内で観察すると、組成として鉄が含まれ、その電子回折パターンは混合層鉱物の特徴を示した。また茨城県の土壌からも同様な鉱物粒子が検出されたため、このHIVは風成塵起源あるいは風成塵に含まれる鉱物が風化して形成された可能性が考えられる。今後この鉱物やイライトのCs吸着特性や酸処理による構造変化を明らかにしていく。
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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
RCsを吸着した粘土鉱物粒子とCsMPの溶解特性の違いによって、試料中の放射能への両者の寄与を定量的に示せることは概ね達成できた。しかし、汚染物質として最も大量で一般的な土壌試料への適用して信頼性の高い結果を出すには、RCsの土壌への再吸着を抑制するための何らかの工夫が必要なことが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
土壌試料を温塩酸処理した場合に考えられる溶出RCsの土壌への再吸着の問題を解決する実験手順を探索し、本研究課題の目標である”放射性セシウム担体物質の諸特性に基づくその定量法の開発”を完遂させる。また福島地方でRCsを吸着・固定する土壌中鉱物について、今まで考えていた風化黒雲母（バーミキュライト）以外の鉱物（HIV, イライト）の産状や諸特性について明らかにし、より正確な土壌汚染の実態の理解に繋げる。
さらに次年度以降は国内の多くの研究機関と連携し、福島県地方を含む様々な地域や試料形態の汚染物中にCsMPがどの程度存在するかを定量的に評価していく。これにより事故直後のCsMPを含むプルームの移動・拡散経路を調べるとともに、この9年間で地上に降下したCsMPがどのように拡散、変質したかを明らかにする。また、今年度の成果を学会や論文等を通じて発信し、他機関でもこの手法を用いてCsMPの存在量を調べることを促していく。
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