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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と汚染土壌等への適用

研究課題

研究課題/領域番号 19H01145
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

小暮 敏博  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)

研究分担者 高橋 嘉夫  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396)
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, 農業環境研究部門, グループ長補佐 (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)
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)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
2022年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2019年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
キーワード福島原発事故 / 放射性セシウム / 放射性ガラス微粒子 / 土壌鉱物 / 層状珪酸塩鉱物 / 酸処理 / 溶出率 / 放射性微粒子 / 粘土鉱物 / 汚染土壌 / 珪酸塩ガラス / CsMP / 熱処理 / 放射能 / 担体 / セシウムボール / 定量化
研究開始時の研究の概要

福島原発事故による放射能汚染の解決のためには、放射性セシウム(Cs)の存在形態や様々な環境中での動態を解明する必要がある。放射性Csの存在形態は、粘土鉱物への吸着・固定、原子炉から直接飛散した放射性ガラス微粒子、有機物への吸着など様々であるが、このような放射性Csの担体物質の存在割合やその地域依存性などは未だ推測の域を出ない。本研究は、これらのCs担体物質の諸特性(加熱や溶液処理による構造と放射能の変化等)を詳細に調べ、その物質間の違いをもとに試料中の各Cs担体物質の存在割合を定量的に見積もる手法を開発するとともに、これを福島県の様々な放射能汚染物質に適用し、汚染の実態を明らかにする。

研究成果の概要

福島原発事故で放出された放射性セシウム(RCs)の環境中での存在形態には、土壌中の層状珪酸塩鉱物などに吸着・固定したもの(CsSM)と原子炉から直接飛散した珪酸塩ガラス微粒子に溶け込んだもの(CsMP)の2つがあることがわかっている。この2つ存在比やその地域依存性を推定する方法を確立することを本研究の主な目的とした。適当な条件での酸処理によってCsSMからはRCsがほぼ溶出する一方で、同じ処理ではCsMPはあまり溶解せずRCsはほとんど溶出しないことを明らかになった。この手法により、農業用不織布や汚染土壌中のCsSMとCsMPの存在比やその土壌深さ依存性を見積もることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

福島原発事故が発生してから既に12年が経過したが、周囲の一部地域の空間線量は依然高く、その主因は土壌中に存在するRCsが発するガンマ線である。そこでの異なる2種類のRCsの存在形態の比を定量的に見積もるための信頼性のある手法を提案した本研究の社会的意義は非常に大きく、今後の汚染地域におけるRCsの動態や効率的な除染法の確立に貢献するものである。また最表層付近の放射能へのCsMPの寄与が地域によっては半分近くなるが数cm下ではそれが大きく減少するなど、これまで積み上げられた原発汚染の実態解明のための学術的研究に大きなインパクトを与える成果と言える。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 10件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Dissolution behavior of radiocesium-bearing microparticles as a function of solution compositions2023

    • 著者名/発表者名
      Okumura Taiga、Yamaguchi Noriko、Kogure Toshihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-31519-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 土壌中の放射性セシウム動態研究の進展2022

    • 著者名/発表者名
      中尾淳、山口紀子
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 93 ページ: 209-214

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] REMOVAL OF CESIUM IONS FROM RADIOACTIVELY CONTAMINATED SOILS USING MICROWAVE TREATMENT2021

    • 著者名/発表者名
      K. Tamura, H. Yamashita, T. Kogure, M. Morita, A. Yamagishi, H. Sato
    • 雑誌名

      Clay Science

      巻: 25 号: 1-2 ページ: 7-11

    • DOI

      10.11362/jcssjclayscience.MS-21-2

    • NAID

      130008058854

    • ISSN
      0009-8574, 2186-3555
    • 年月日
      2021-06-30
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First isolation and analysis of caesium-bearing microparticles from marine samples in the Pacific coastal area near Fukushima Prefecture2021

    • 著者名/発表者名
      Miura Hikaru、Ishimaru Takashi、Ito Yukari、Kurihara Yuichi、Otosaka Shigeyoshi、Sakaguchi Aya、Misumi Kazuhiro、Tsumune Daisuke、Kubo Atsushi、Higaki Shogo、Kanda Jota、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 5664-5664

    • DOI

      10.1038/s41598-021-85085-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interlayer energy of pyrophyllite: Implications for macroscopic friction2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sakuma, K. Kawai, T. Kogure
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 105 号: 8 ページ: 1204-1211

    • DOI

      10.2138/am-2020-7333

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of clay minerals at the atomic scale2020

    • 著者名/発表者名
      Kogure Toshihiro
    • 雑誌名

      Clay Minerals

      巻: 55 号: 3 ページ: 203-218

    • DOI

      10.1180/clm.2020.27

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinction between Radiocesium (RCs)-bearing Microparticles and RCs-sorbing Minerals Derived from the Fukushima Nuclear Accident Using Acid Treatment2020

    • 著者名/発表者名
      Okumura Taiga、Yamaguchi Noriko、Kogure Toshihiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 11 ページ: 1294-1297

    • DOI

      10.1246/cl.200374

    • NAID

      130007936929

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isotopic ratios of uranium and caesium in spherical radioactive caesium-bearing microparticles derived from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant2020

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Yuichi、Takahata Naoto、Yokoyama Takaomi D.、Miura Hikaru、Kon Yoshiaki、Takagi Tetsuichi、Higaki Shogo、Yamaguchi Noriko、Sano Yuji、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 3281-3281

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59933-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of two types of cesium-bearing microparticles emitted from the Fukushima accident via multiple synchrotron radiation analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Miura Hikaru、Kurihara Yuichi、Yamamoto Masayoshi、Sakaguchi Aya、Yamaguchi Noriko、Sekizawa Oki、Nitta Kiyofumi、Higaki Shogo、Tsumune Daisuke、Itai Takaaki、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 11421-11421

    • DOI

      10.1038/s41598-020-68318-2

    • NAID

      120007165467

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reactor environment during the Fukushima nuclear accident inferred from radiocaesium-bearing microparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Okumura Taiga、Yamaguchi Noriko、Suga Hiroki、Takahashi Yoshio、Segawa Hiroyo、Kogure Toshihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58464-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A review of Cs-bearing microparticles in the environment emitted by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident2019

    • 著者名/発表者名
      Igarashi Yasuhito、Kogure Toshihiro、Kurihara Yuichi、Miura Hikaru、Okumura Taiga、Satou Yukihiko、Takahashi Yoshio、Yamaguchi Noriko
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Radioactivity

      巻: 205-206 ページ: 101-118

    • DOI

      10.1016/j.jenvrad.2019.04.011

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Finding Radiocesium-bearing Microparticles More Minute than Previously Reported, Emitted by the Fukushima Nuclear Accident2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura Taiga、Yamaguchi Noriko、Kogure Toshihiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 11 ページ: 1336-1338

    • DOI

      10.1246/cl.190581

    • NAID

      130007741844

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 土壌中放射性セシウムの深度分布における放射性微粒子の寄与の推定2022

    • 著者名/発表者名
      小暮敏博, 山口紀子, 高久侑己, 向井広樹, 奥村大河
    • 学会等名
      日本放射化学会 第66回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 微細構造解析によって明らかになった放射性セシウム含有微粒子(CsMP)の正体2022

    • 著者名/発表者名
      奥村 大河,山口 紀子,小暮 敏博
    • 学会等名
      日本分析学会 第82回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 粘土鉱物の電顕構造解析への道とその恩師たち2022

    • 著者名/発表者名
      小暮敏博
    • 学会等名
      第65回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activity of The Clay Science Society of Japan (CSSJ)2022

    • 著者名/発表者名
      Kogure, T
    • 学会等名
      International Clay Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 草地土壌における放射性セシウム蓄積への有機物の役割2022

    • 著者名/発表者名
      山口紀子, 塚田祥文, 山田大吾
    • 学会等名
      日本放射化学会 第66回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 汚染土壌におけるセシウム吸着安定化機構の考察2021

    • 著者名/発表者名
      河野 竜輝,井上 紗綾子,佐久間 博,端 健二郎,渡邊 雄二郎, 小暮 敏博,田村 堅志
    • 学会等名
      環境放射能除染学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 汚染土壌中の放射性ガラス微粒子(CsMP)インベントリ推定法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      奥村大河,山口紀子,小暮敏博
    • 学会等名
      第10回環境放射能除染学会(Zoom)(Oral P.)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 酸、アルカリ処理による汚染物質中の放射生セシウムの存在形態の定量化2021

    • 著者名/発表者名
      小暮敏博, 山口紀子, 奥村大河
    • 学会等名
      第64回粘土科学討論会(信州大学・オンライン). (Oral P.)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 福島県東部に分布する粘土鉱物の種類とその起源2021

    • 著者名/発表者名
      海老澤駿, 小暮敏博
    • 学会等名
      第64回粘土科学討論会(信州大学・オンライン). (Poster P.)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 福島原発事故に由来する放射性セシウム担体物質の新しい判別法2020

    • 著者名/発表者名
      奥村大河,山口紀子,小暮敏博
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020年秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Iiterplayer Structure in K-Al Exchanged Philogopite2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue, S., K. Tamura, K. Midorikawa, T. Kogure
    • 学会等名
      The 4th Asian Clay Conference 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vermicular Illite-Kaolinite Intergrowth Diagenetically Formed in a Sandstone Reservoir2020

    • 著者名/発表者名
      Kogure, T., T. Okumura, D. Beaufort
    • 学会等名
      The 4th Asian Clay Conference 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粘土鉱物の相変態誘起を介したCs除去に関するアルカリ塩化物の反応促進効果2020

    • 著者名/発表者名
      下山 巖、馬場祐治
    • 学会等名
      第33回日本放射光学会年会・放射光科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 福島原発事故により放出された放射性微粒子に含まれるFeの価数および軽元素の有無2019

    • 著者名/発表者名
      奥村大河、 菅大暉、高橋嘉夫、小暮敏博
    • 学会等名
      日本地球化学会 第66回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線を用いた福島第一原子力発電所1号機由来の不溶性Cs粒子中のU-Zr粒子の発見2019

    • 著者名/発表者名
      三浦 輝、栗原雄一、山本政儀、坂口 綾、桧垣正吾、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本地球科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MIGRATION OF RADIOCESIUM AND RADIOIODINE IN THE ENVIRONMENT EMITTED DURING FUKUSHIMA DAI-ICHI2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Takahashi
    • 学会等名
      Migration2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 風化黒雲母にみられる混合層鉱物を含む虹鉱物の定量的評価と微細構造観察:XRDシミュレーションとFIB-TEMの活用2019

    • 著者名/発表者名
      菊池亮祐、小暮敏博
    • 学会等名
      第63回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放射性Cs含有微粒子から推測される福島原発事故発生時の2号機の炉内環境2019

    • 著者名/発表者名
      奥村大河、山口紀子、菅大暉、高橋嘉夫、小暮敏博
    • 学会等名
      日本原子力学会 2019年秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of Radiocesium-Bearing Microparticles of Different Shape and Elemental Distribution by Multiple Synchrotron2019

    • 著者名/発表者名
      Miura. H, Y. Kurihara, M. Yamamoto, A. Sakaguchi, N. Yamaguchi, S. Higaki, Y. Takahashi
    • 学会等名
      Goldschmidt2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Radioactive Microparticles Emitted from the Fukushima Nuclear Plant by Using Advanced STEM Techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura, T., T. Hara, and T. Kogure
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2019 Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変質黒雲母のセシウム吸着特性と吸着サイトの固体NMR解析2019

    • 著者名/発表者名
      緑川 慶, 田村 堅志, 端 健二郎, 渡邊 雄二郎, 佐久間 博, 出口 健三
    • 学会等名
      環境放射能除染学会 第8回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nanoscopic structures and chemistry of mixed layer biotite‐vermiculite in the weathering profile in Abukuma granitic rocks in the eastern part of Fukushima, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, R., and T. Kogure
    • 学会等名
      2019EUROCLAY International conference on clay science and technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of Clays at the Atomic Scale2019

    • 著者名/発表者名
      Kogure, T.
    • 学会等名
      2019EUROCLAY International conference on clay science and technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 放射光X線を用いた福島第一原子力発電所1号機由来の不溶性セシウム粒2019

    • 著者名/発表者名
      三浦 輝、栗原雄一、山本政儀、坂口 綾、田中万也、桧垣正吾、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会 JPGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 福島原発事故により発生した放射性微粒子の環境動態:加熱および溶解特性について2019

    • 著者名/発表者名
      奥村大河、山口紀子、土肥輝美、藤原健壮、飯島和毅、小暮敏博
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原発事故由来放射性ガラス微粒子の様々な溶液中での溶解挙動2019

    • 著者名/発表者名
      奥村大河、小暮敏博、山口紀子、土肥輝美、藤原健壮、飯島和毅
    • 学会等名
      第20回「環境放射能」研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] セシウムフリー鉱化法によるCs汚染鉱物の光触媒材料への変換と環境浄化への再生利用2019

    • 著者名/発表者名
      杉田 剛、下山 巖
    • 学会等名
      環境放射能除染学会第8回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] セシウムフリー鉱化法を用いた土壌除染における硝酸塩添加剤の効果2019

    • 著者名/発表者名
      下山 巖
    • 学会等名
      環境放射能除染学会第8回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Soil decontamination by cesium-free mineralization with CaCl2; Effect of chlorine on phase transformation of a clay mineral2019

    • 著者名/発表者名
      Shimoyama, I.
    • 学会等名
      17th International Conference on the Chemistry and Migration Behavior of Actinides and Fission Products in the Geosphere
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Importance of halogen for soil decontamination using cesium-free mineralization; A Role of chlorine on phase transformation2019

    • 著者名/発表者名
      Shimoyama, I, Y. Baba
    • 学会等名
      17th International Conference on the Chemistry and Migration Behavior of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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