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Sr-90の中長期の地下浸透を予測支援する一滴質量分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04352
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分64010:環境負荷およびリスク評価管理関連
研究機関福島大学

研究代表者

高貝 慶隆  福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (70399773)

研究分担者 若木 重行  国立歴史民俗博物館, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (50548188)
鈴木 勝彦  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), センター長 (70251329)
松枝 誠  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 福島環境安全センター, 技術・技能職 (90865700)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード放射性ストロンチウム / ストロンチウム90 / 環境動態 / 福島第一原子力発電所事故 / 表面電離型質量分析 / 質量分析 / 土壌分析 / ストロンチウム90 / 放射性物質 / TIMS / 環境動態解析
研究開始時の研究の概要

原子力災害により土壌へ沈着した放射性ストロンチウム(90Sr)は,鉛直(地下)方向にゆっくりと浸透している(地質によっては留まっている)。この90Srは,時折,環境で安定Srと異なる挙動を示し,土壌への吸着脱離の機構が不明瞭で,中長期な動態予測が難しい。その吸着脱離の機構を明らかにして地下水汚染等を予測するためには,微少量試料(ボーリングコアを細分割した試料や間隙水)に含まれる低濃度の90Srを測定しなければならない。表面電離型質量分析装置(TIMS)による90Srの1滴計測法を開発し,中長期的な環境動態予測に役立つ計測システムを開発するものである。

研究成果の概要

土壌へ沈着した放射性ストロンチウム(Sr-90)の土壌への吸着脱離の機構は、不明瞭で,中長期な動態予測が難しい。その吸着脱離の機構を明らかにして地下水汚染等を予測するためには,微少量試料に含まれる低濃度のSr-90を測定しなければならない。本研究では,表面電離型質量分析装置(TIMS)に基づく新しいSr-90の1滴計測法を開発し,土壌試料中から微量なSr-90放射能を計測した。また、土壌を構成する土壌粒子を砂、細砂、シルト、泥のミクロスケールに分画し、それぞれのSr-90および天然Sr濃度を決定し、放射能分析法等とクロスチェックし、Sr-90分析に有効であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Sr-90分析は,実用的な迅速分析方法が見いだされていないため,その環境動態も単発的な報告が多く,将来予測が難しい核種である。Sr-90は地下水やそこからの人体への影響が深刻であることは事故当時より言われてきた。試料量が少ない試料に対する分析法は未踏領域であったが,本法は他法と比較して濃度・体積領域において測定できる領域に大きな違いがあり,他には到達できない特徴と優位性があることがわかった。この方法は,これまでできなかったSr-90の環境動態を計測できるだけでなく,他の核種にも応用できるために波及効果も大きい。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 オープンアクセス 6件、 査読あり 7件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] サーモフィッシャーサインティフィック(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] サーモフィッシャーサインティフィック(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] サーモフィッシャーサインティフィック(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] コロラド州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] サーモフィッシャーサインティフィック/ハノーファー大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面電離型質量分析法による超微量90Srの定量技術と今後の展望2024

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆,青木譲
    • 雑誌名

      Isotope News

      巻: 792 ページ: 7-11

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct quantification of femtogram per liter (fg/L) level 90Sr in rainwater using thermal ionization mass spectrometry2024

    • 著者名/発表者名
      Aoki Jo、Takagai Yoshitaka
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      巻: 39 号: 2 ページ: 408-413

    • DOI

      10.1039/d3ja00294b

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Quantification of Attogram Levels of Strontium-90 in Microscale Biosamples Using Isotope Dilution-Thermal Ionization Mass Spectrometry Assisted by Quadrupole Energy Filtering2023

    • 著者名/発表者名
      J. Aoki, S. Wakaki, H. Ishiniwa, T. Kawakami, T. Miyazaki, K. Suzuki, Y. Takagai
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 95 号: 11 ページ: 4829-5168

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c04844

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measuring Sr-90 abundances in environmental samples by Thermal Ionization Mass Spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      S. Wakaki, J. Aoki, R. Shimode, K. Suzuki, T. Miyazaki, S. Sasaki, Y. Takagai, J. Roberts, H. Vollstaedt
    • 雑誌名

      ThermoFisher Scientific Application Note

      巻: 000974 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A part per trillion isotope ratio analysis of 90Sr/88Sr using energy-filtered thermal ionization mass spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Wakaki, Jo Aoki, Ryoya Shimode, Katsuhiko Suzuki, Takashi Miyazaki, Jenny Roberts, Hauke Vollstaedt, Satoshi Sasaki & Yoshitaka Takagai
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1151-1151

    • DOI

      10.1038/s41598-022-05048-7

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Correction to: Adsorption behavior of Pu(IV), Am(III), Cm(III), and U(VI) on desferrioxamine B-immobilized micropolymer and its applications in the separation of Pu(IV)2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki Jo、Oonuma Chisa、Sudowe Ralf、Takagai Yoshitaka
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 38 号: 1 ページ: 231-231

    • DOI

      10.1007/s44211-022-00053-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measuring 90Sr abundances in environmental samples by Thermal Ionization Mass Spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      S. Wakaki, J. Aoki, R. Shimode, K. Suzuki, T. Miyazaki, S. Sasaki, Y. Takagai, J. Roberts, H.Vollstaedt
    • 雑誌名

      ThermoFisher Scientific Application Note

      巻: 000974 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Adsorption Behavior of Pu(IV), Am(III), Cm(III), and U(VI) on Desferrioxamine B-immobilized Micropolymer and Its Applications in the Separation of Pu(IV)2021

    • 著者名/発表者名
      Aoki Jo、Oonuma Chisa、Sudowe Ralf、Takagai Yoshitaka
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 号: 11 ページ: 1641-1644

    • DOI

      10.2116/analsci.21N028

    • NAID

      130008114929

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2021-11-10
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 福島第一原子力発電所事故を発端に進化する放射性物質の分析技術2021

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆
    • 雑誌名

      JACIニュースレター(研究最前線)

      巻: 77 ページ: 7-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ミニファイル:地域発の分析化学 福島第一原子力発電所事故を契機に進展する分析化学2021

    • 著者名/発表者名
      松枝誠,高貝慶隆
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 4 ページ: 160-161

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Determination of Characteristic vs Anomalous <sup>135</sup>Cs/<sup>137</sup>Cs Isotopic Ratios in Radioactively Contaminated Environmental Samples2021

    • 著者名/発表者名
      Zok Dorian、Blenke Tobias、Reinhard Sandra、Sprott Sascha、Kegler Felix、Syrbe Luisa、Querfeld Rebecca、Takagai Yoshitaka、Drozdov Vladyslav、Chyzhevskyi Ihor、Kirieiev Serhii、Schmidt Brigitte、Adlassnig Wolfram、Wallner Gabriele、Dubchak Sergiy、Steinhauser Georg
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: 55 号: 8 ページ: 4984-4991

    • DOI

      10.1021/acs.est.1c00180

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Isotope Dilution-Total Evaporation-Thermal Ionization Mass Spectrometric Direct Determination of Radioactive Strontium-90 in Microdrop Samples2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Chihiro、Shimode Ryoya、Miyazaki Takashi、Wakaki Shigeyuki、Suzuki Katsuhiko、Takagai Yoshitaka
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 24 ページ: 16058-16065

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c03673

    • 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
  • [学会発表] 表面電離型質量分析計による野生動物の歯牙・骨片中の放射性ストロンチウム-90の直接定量とネズミ頭骨中の放射能分布2024

    • 著者名/発表者名
      後藤真宙、青木譲、石庭寛子、高貝慶隆
    • 学会等名
      第84回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 小動物に蓄積したわずかな量の放射性ストロンチウムを追いかける2024

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆
    • 学会等名
      福島大学環境放射能研究所 第10回成果報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Quantification of 90Sr in Biosamples Using Isotope Dilution-Thermal Ionization Mass Spectrometry Assisted by Quadrupole Energy Filtering2023

    • 著者名/発表者名
      J. Aoki, M. Goto, S. Wakaki, T. Miyazaki, K. Suzuki, Y. Takagai
    • 学会等名
      Goldshcmidit 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アカネズミに蓄積する放射性ストロンチウム90の計測2023

    • 著者名/発表者名
      石庭寛子,青木譲,後藤真宙,水澤玲子,高貝慶隆
    • 学会等名
      日本哺乳類学会2023年度大会 100周年記念大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of trace amount of 90Sr in small size biosamples using isotope dilution-energy filtered thermal ionization mass-spectrometry: controlling the background noise from natural Sr in samples2022

    • 著者名/発表者名
      J. Aoki, S. Wakaki, K. Suzuki, T. Miyazaki, Y. Takagai
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Metallomics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting low levels of radioactive Sr in environmental samples using RPQ-TIMS2022

    • 著者名/発表者名
      S. Wakaki, J. Aoki, K. Suzuki, T. Miyzaki, J. Roberts, H. Vollstaedt, Y. Takagai, D. Tollstrup, S. Sasaki
    • 学会等名
      Goldschmidt 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面電離型質量分析法を利用した90Srの極低ノイズ分析法2022

    • 著者名/発表者名
      若木重行,青木譲,下出凌也,鈴木勝彦,宮崎隆,R. Jenny,V. Hauke,佐々木聡,高貝慶隆
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合(JpGU)2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Sr-90の質量分析のフロンティア ~微小・微量・イメージング~2022

    • 著者名/発表者名
      高貝慶隆, 柳澤華代, 青木譲, 古川真
    • 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] Direct Determination of Atogram Levels of Radioactive 90Sr in Micro-droplet Samples Using Isotope Dilution - Total Evaporation - Thermal Ionization Mass-Spectrometry Assisted by Retarding Potential Quadrupole Energy Filters2021

    • 著者名/発表者名
      J. Aoki, S. Wakaki, T. Miyazaki, K. Suzuki, Y. Takagai
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantification and Evaluation of the Strontium-90 Concentrations in soil of Fukushima Prefecture before and after the Fukushima Daiichi Nuclear Accident2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Takagai
    • 学会等名
      Fukushima Dai-ichi and the Ocean: 10 years of study and insight
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 高貝研究室HP

    • URL

      https://takagai-lab.com/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [産業財産権] 放射性同位体の定量方法2023

    • 発明者名
      高貝慶隆、青木譲
    • 権利者名
      福島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-062937
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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