研究課題/領域番号 |
18K14543
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研究機関 | 琉球大学 |
研究代表者 |
城間 吉貴 琉球大学, 教育学部, 講師 (30781455)
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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 | 水中ラドン / 地下水挙動 / 琉球石灰岩 |
研究実績の概要 |
石灰岩を浸透する地下水の挙動は、その不均一な透水性のため既存の数値モデルから推測することが難しい。しかし、このような特異的な地下水挙動の定量的な理解は、持続可能な地下水利用にとって必要不可欠である。地下水中のラドンは、古くから水文トレーサーとして利用されてきた。また、放射線防護学では、地中におけるラドン挙動に関する研究が行われてきた。一方で、これらの異分野的な知見を融合して地下水の挙動を明らかにしようとする研究は行われていなかった。 本研究では、石灰岩地域の特異的な地下水挙動を明らかにするため、土壌・岩石におけるラドンの生成と地下水への供給を考慮した地下水中ラドン濃度推定モデルを構築し、推定値と実測値の比較からその実用性を評価する。この研究は、気候変動に伴う豪雨によって引き起こされる局所的地域災害の予測・減災にとって有益な基礎データを提供できる。本年度は、広く琉球石灰岩が分布する沖縄本島南部の3地点において地下水および湧水を採取し、その水中ラドン濃度をモニタリングした。サンプリングは1ヶ月に1回の頻度で行った。試料採取地点は、沖縄県南城市に所在する鍾乳洞「玉泉洞」の天井から滴る滴下水、沖縄県南城市の湧水「受水走水」、沖縄県糸満市に所在する米須海岸の3地点であり、それぞれ異なる水系を持つ地下水・湧水である。本年度は、これらの水中ラドン濃度モニタリング結果から玉泉洞の滴下水には夏に高く、冬に低い季節変動を持つことが示唆された。この要因として、土壌および石灰岩中の地下水の浸透時間が影響することが示唆された。そこで、滴下量を求めその変動との相関について解析した。「受水走水」と「米須海岸」から得られた湧水は「玉泉洞」と比較して水中ラドン濃度が低い値を示し、秋に高く、夏に低い季節変動が見られた。このことから琉球石灰岩中の滞留時間の違いがラドン濃度に影響している可能性が示唆された。
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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
本研究では、地下水・湧水中ラドン濃度の実測とモデルによる推測値との比較により、地下水中の特異的な地下水挙動を明らかにすることを目的とする。2019年度は、モデル推定値との対比に必要な「地下水中ラドン濃度のモニタリング」を行うこと、モデル推定値算出のための前段階として「土壌・岩石のラドン散逸係数の実測的な評価」に着手すること、「地下水中ラドン濃度推定のためのモデルの構築」に着手することを目標とした。まず「ラドン濃度の実測値のモニタリング」では、2018年度から継続して、琉球石灰岩が広く分布する沖縄本島南部の3つの地点において、地下水を採取し水中ラドン濃度の実測を行った。玉泉洞の滴下水は夏季に濃度が高く、冬に濃度が低くなる傾向が示された。また湧水では、秋に高く、夏季に低い傾向が認められた。このように、地点によってラドン濃度が異なり、帯水層から湧出地点までの地下水の滞留時間によってその差異が生じている可能性が示唆された。 これらの成果の一部はThe 5th International Conference on Environmental Radioactivityや第2回放射線安全管理学会・保健物理学会合同大会にて発表された。土壌・岩石のラドン散逸係数の実測的な評価では、地下水・湧水採取地点の周辺から表層土壌を採取し、ラジウム濃度の分析を行った。また、研究代表者の所属変更に伴い、ラドン散逸係数の評価のための実験系の見直しを行い、アクティブ型ラドン・トロンモニタを導入した実験系の構築を行った。次に、「地下水中ラドン濃度推定のためのモデル構築」については、琉球石灰岩の特異的な地下水挙動を把握するための前段階として1次遅れ系モデルを構築し、それらに必要となるパラメータの検討を行った。 このように、2019年度はおおむね順調に進展していると考えられる
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今後の研究の推進方策 |
2019年4月より研究代表者(城間吉貴)が弘前大学から琉球大学に異動となった。2019年度以降の研究計画として「1ラドン散逸係数の実測的な評価」、「2水中ラドン濃度推定モデルの構築」および「3水中ラドン濃度の実測と比較によるモデルの検証」を予定している。1のラドン散逸係数の実測的な評価では、ラドン散逸係数の実測的な評価を行う予定であったが、琉球大学にはパッシブ型ラドンモニタの分析設備がなかったため、アクテ ィブ型ラドンモニタを導入して実験的評価に使用するとした。また、パッシブ法によるラドン散逸係数の評価法を検討するため、一部の試料についてはパッシブ法とアクティブ法の両方からラドン散逸係数を評価する。2の水中ラドン濃度推定モデルの構築では、2018年度からモデルの開発に取り組み、これまでに簡易的なモデルを構築し、地下水の透水時間の推定を行っている。この結果、降水量の変化に伴い透水時間も変化していることが示唆された。このため、雨の多い時期にモニタリング頻度を増加させることでより詳細なデータを取得し、降水量 の変化を加味したモデルの改良を試みる。3では、2018年度から定期的に沖縄南部地域の地質背景の異なる3地点においてモニタリングを継続している。これまでの調査から、この他にも水中ラドン濃度のモニタリングに適した湧水の情報を得ている。アクティブ型ラドンモニタの導入により、水中ラドン濃度の測定もin situによる測定が可能となり、これまで点として捉えてきた水中ラドン濃度の変動を面的に捉えることができることが期待される。これらのデータは、水中ラドン濃度測定によるより精緻な地下水挙動モデルの構築に有用なデータとなる。
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次年度使用額が生じた理由 |
2019年度は研究代表者(城間吉貴)の所属変更に伴い、研究計画の見直しを行った。ラドン散逸係数の実測的な評価を行う予定であったが、琉球大学にはパッシブ型ラドンモニタの分析設備がないため、アクテ ィブ型ラドンモニタを導入して、研究室での実験的評価に使用することにした。また、水中ラドン濃度推定モデルの構築では、2018年度からモデルの開発に取り組み、これまでに簡易的なモデルを構築し、地下水の透水時間の推定を行っている。この結果、降水量の変化に伴い透水時間も変化していることが示唆された。このため、雨の多い時期にモニタリング頻度を増加させることでより詳細なデータを取得し、降水量の変化を加味したモデルの改良を試みる。2018年度から定期的に沖縄南部地域の地質背景の異なる3地点においてモニタリングを継続しているが、これら3地点の他にも水中ラドン濃度のモニタリングに適した湧水の情報が得られている。2019年度に導入したアクティブ型ラドン・トロンモニタの導入により、in situ測定が可能となり、これまで点として捉えてきた水中ラドン濃度の変動を面的に捉えることができると期待される。
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