| 研究課題/領域番号 |
18K11633
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
兼保 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (00356809)
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| 研究分担者 |
忽那 周三 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (60344131)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 放射性核種沈着 / 雲水沈着 / ヨウ素 / 乾性沈着速度 / 地表面沈着 |
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| 研究実績の概要 |
2011年3月15日の放射性物質大量放出で形成された関東北部～東北南部の山岳域での沈着域形成における雲沈着の寄与の判定を行うため、NTTドコモ社が2011年当時に各地に配備していた環境センサーネットワークの一部である花粉センサーのデータを用いた雲・霧の存在判定を可能とするため、基礎データ取得と雲粒子判定法の決定を行った。
まず、ローカル土壌粒子およびスギ花粉によるシグナルの特徴を、茨城県つくば市において実大気観測を行って解析した。さらに、水滴に対するセンサーの実際の出力として、気象研究所の－40℃低温室 (温度設定は常温) において水滴を噴霧しデータを取得した。センサー内において、照射光の偏光面に対して垂直面に偏光した散乱光を偏光フィルターを通して検出したシグナルをS、偏光フィルターなしの散乱光シグナルをP (フォトダイオード出力電圧)としたとき、偏光解消度Dep = S/ Pと定義すると、Dep < 0.2 かつP > 1.2 (V) の領域にデータが入れば、カウントされた粒子は土壌粒子・スギ花粉ではなく水滴と判定できると結論した。
ヨウ素の乾性沈着速度に関する基本データを得るため、ヨウ素分子を矩形パルス状に土壌成分等（かくはん反応器に設置）に接触させて、その濃度変化を観察する装置（矩形パルス反応装置）を開発した。本装置は、土壌成分等を変質させずに吸着と沈着を同時に評価できる特長をもつ。シリンジポンプを用いてヨウ素分子を含む空気を所定流量の空気と混合し、数十ppbvの矩形パルスを発生させる条件を決定した。多重反射の光学系を整備し、ヨウ素分子の濃度変化を数秒間隔で定量した。土壌成分等のない条件での実験（ブランク実験）では、20 ℃、相対湿度0-60 %の条件において、導入したヨウ素分子の数十％程度が装置に不可逆吸着することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
花粉センサーの出力を用いてローカル土壌粒子およびスギ花粉と区別して球形の水滴を判定する手法について、ほぼ確定することができた。また、既知の粒径を持つ水滴を試験的に導入して、Pシグナルと水滴の粒径のおおよその関係を得ることができており、おおむね順調に研究は進捗している。
ヨウ素沈着に関する実験装置（矩形パルス反応装置）は、試料ガス調製系および検出系（IBBCEAS）の試作をほぼ完了した。ヨウ素分子蒸気を含む空気（1次ガス）とシリンジポンプを用いて、所定濃度のヨウ素分子を含む試料ガスを調製することができた。1次ガス濃度は、水酸化ナトリウム水溶液にガスを吸収し、生成したヨウ化物イオンとヨウ素酸イオンの濃度から決定した。検出系は、500－550nmの波長範囲の反射率が99.99％の凹面ミラーを用い、PTFE製チャンバー、ミラー支持具等を試作した（ミラー間隔0.5 m）。ケモメトリクスにより全スペクトルを用いてヨウ素分子を定量することにより、ベースライン変動の影響を抑制できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
花粉センサー出力データに対する追加的な検証実験として、既知の粒径を持つ透明な球形粒子 (ポリスチレンラテックス) なども用いて、花粉センサーのP出力と粒径の関係のデータを収集する。次に、実際の2011年3月15日の各地点でのデータを処理を開始し、雲粒の有無の地点毎の判定を開始する。実際には時間帯による雲粒の有無の判定を行うことになるが、その判定クライテリアの設定が難しい点であると予想される。
ヨウ素沈着については、反応装置の材質がPTFEの場合でも、ヨウ素分子の不可逆吸着が無視できないことがわかった。装置内壁の水分にヨウ素分子が分配されることが原因ならば、水への分配は、ｐHが低下すると抑制されるので、環境濃度の二酸化炭素を共存させて、不可逆吸着量の変化や現象の再現性を検討する。再現性が確保できる実験条件をみつけ、土壌成分等へのヨウ素分子への沈着を評価する。一方、この不可逆吸着の機構を明らかにし、環境中で有意な寄与をする機構であるかを、特に沈着表面抵抗の標準である二酸化硫黄との相違に注意して検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
花粉計データ購入費が予定よりも低価格であったため、次年度使用額が生じた。この額は、ポリスチレンラテックスを用いたセンサー出力の確認作業に使用する予定である。
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