9 0 0 0 OA 粘土鉱物とゼオライトにおけるセシウムの吸着挙動:第一原理計算から見るその微視的機構
- 著者
- 奥村 雅彦 中村 博樹 町田 昌彦
- 出版者
- 公益社団法人 日本表面科学会
- 雑誌
- 表面科学 (ISSN:03885321)
- 巻号頁・発行日
- vol.34, no.3, pp.135-142, 2013-03-10 (Released:2013-03-22)
- 参考文献数
- 25
- 被引用文献数
- 1 4
Since large amounts of radioisotopes of Cs was released after the accidents at Fukushima Daiichi nuclear powerplants, a tremendous number of scientists and engineers have faced several issues in terms of decontamination ofradioactive Cs. In this paper, we present our recent two computational works based on density functional theory, one of which is to clarify mechanism of strong adsorption and retention of Cs in clay minerals to establish an effective Cs removal scheme from large amounts of radioactive wastes left by decontamination activities, and the other of which is to reveal why zeolites can selectively catch Cs even in the presence of other minerals and to make a guideline to create a more improved materials to remove Cs as well as other radioactive ions.
8 0 0 0 福島汚染土壌の減容化と再利用に向けたセシウムフリー鉱化法の開発
H28年度において実施した研究の実績概要は以下の通りである。1.高温低圧環境高速X線回折(XRD)装置及び蛍光X線分析装置(XRF)の導入:複数の候補からリガク製XRD装置SmartLab3を選定し、低圧加熱実験可能な電気炉と2θに対して10°以上の範囲の同時測定可能な高速2次元検出器を併用することで、加熱時及び冷却時の構造変化をその場観察できる装置を導入した。また、XRF装置も導入した。2.アルカリ塩化物試薬におけるカチオン依存性の解明:非放射性Csを収着させた風化黒雲母(WB)をモデル土壌とし、CaCl2とKCl単塩をそれぞれ添加した際のXRD、XRF測定を行った。CaCl2添加により700℃低圧加熱で100%のCs除去率を確認した。一方、KCl添加では約50%のCs除去率となった。また、CaCl2添加時はXRDパターンが大きく変化したのに対し、KCl添加ではWBの構造がほぼ保たれた。これらの結果から同じ塩化物でも1価と2価のカチオンではWBからのCs脱離過程が異なることを明らかにした。また、昇温脱離法(TDS)を用いた分析でもCaCl2添加時にCs脱離が促進されることを確認した。X線吸収分光法(XAFS)を用いた加熱中のその場観察の研究ではNaCl-CaCl2混合塩へのCs溶出が観察された。それと共に、600℃付近より高温側と低温側でCs脱離過程が異なる可能性を見いだした。以上の知見に関しては欧文誌に論文発表すると共に、国内外の学会において報告を行った。3.福島汚染土壌による実証試験:福島の帰還困難区域から粘土質汚染土壌を採取し、加熱処理による放射能変化をNaI検出器により調べた。その結果、KCl、MgCl2試薬では低圧加熱の方が大気加熱よりも高い放射能減衰率が得られたがCaCl2試薬では両者で大きな差が見られず750℃大気加熱で約97%の放射能減衰が得られた。
- 著者
- 町田 昌彦 岩田 亜矢子 山田 進 乙坂 重嘉 小林 卓也 船坂 英之 森田 貴己
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会和文論文誌 (ISSN:13472879)
- 巻号頁・発行日
- vol.21, no.1, pp.33-49, 2022 (Released:2022-02-15)
- 参考文献数
- 53
- 被引用文献数
- 4
We estimate the monthly discharge inventory of tritium from the port of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F) from Jun. 2013 to Mar. 2020 using the Voronoi tessellation scheme, following the tritium monitoring inside the port that started in Jun. 2013. As for the missing period from the initial month, Apr. 2011 to May 2013, we calculate the tritium discharge by utilizing the ratio of tritium concentration to 137Cs concentration in stagnant contaminant water during the initial direct run-off period to Jun. 2011 and the discharge inventory correlation between tritium and 137Cs for the next-unknown continuous-discharge period up to May 2013. From all the estimated results over 9 years, we found that the monthly discharge inventory sharply dropped immediately after closing the seaside impermeable wall in Oct. 2015 and subsequently coincided well with the sum of those of drainage and subdrain etc. By comparing the estimated results with those in the normal operation period before the accident, we point out that the discharge inventory from the 1F port after the accident is not very large. Even the estimation for the year 2011 is found to be comparable to the maximum of operating pressurized water reactors releasing relatively large inventories in the number of digits. In the national level, the total domestic release inventory in Japan significantly decreased after the accident owing to the operational shutdown of most plants. Furthermore, 1F and even the total Japanese discharge inventory are found to be minor compared with those of nuclear reprocessing plants and heavy-water reactors on a worldwide level. From the above, we suggest that various scenarios can be openly discussed regarding the management of tritium stored inside 1F with the help of the present estimated data and its comparison with the past discharge inventory.
- 著者
- 町田 昌彦 岩田 亜矢子 山田 進 乙坂 重嘉 小林 卓也 船坂 英之 森田 貴己
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会和文論文誌 (ISSN:13472879)
- 巻号頁・発行日
- pp.J20.036, (Released:2022-01-26)
- 参考文献数
- 53
- 被引用文献数
- 4
We estimate the monthly discharge inventory of tritium from the port of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F) from Jun. 2013 to Mar. 2020 using the Voronoi tessellation scheme, following the tritium monitoring inside the port that started in Jun. 2013. As for the missing period from the initial month, Apr. 2011 to May 2013, we calculate the tritium discharge by utilizing the ratio of tritium concentration to 137Cs concentration in stagnant contaminant water during the initial direct run-off period to Jun. 2011 and the discharge inventory correlation between tritium and 137Cs for the next-unknown continuous-discharge period up to May 2013. From all the estimated results over 9 years, we found that the monthly discharge inventory sharply dropped immediately after closing the seaside impermeable wall in Oct. 2015 and subsequently coincided well with the sum of those of drainage and subdrain etc. By comparing the estimated results with those in the normal operation period before the accident, we point out that the discharge inventory from the 1F port after the accident is not very large. Even the estimation for the year 2011 is found to be comparable to the maximum of operating pressurized water reactors releasing relatively large inventories in the number of digits. In the national level, the total domestic release inventory in Japan significantly decreased after the accident owing to the operational shutdown of most plants. Furthermore, 1F and even the total Japanese discharge inventory are found to be minor compared with those of nuclear reprocessing plants and heavy-water reactors on a worldwide level. From the above, we suggest that various scenarios can be openly discussed regarding the management of tritium stored inside 1F with the help of the present estimated data and its comparison with the past discharge inventory.
- 著者
- 町田 昌彦 岩田 亜矢子 山田 進 乙坂 重嘉 小林 卓也 船坂 英之 森田 貴己
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会和文論文誌 (ISSN:13472879)
- 巻号頁・発行日
- vol.22, no.1, pp.12-24, 2023 (Released:2023-01-18)
- 参考文献数
- 54
We estimate the inventory of tritium in two sea areas corresponding to coastal and offshore ones around Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F) on the basis of the measured seawater tritium concentrations monitored constantly from 2013 to Jan. 2021 by using the Voronoi tessellation scheme. The obtained results show that the offshore area inventory and its temporal variation amount correspond to approximately 1/5 and 1/50 of that of the treated water accumulated inside 1F, respectively. These results suggest that the amount of tritium included in seawater as the background is non-negligible in evaluating the environmental impact of releasing the accumulated treated water into the sea area. We also estimate the offshore area inventory before the 1F accident and find that it had exceeded the 1F stored inventory over 30 years from 1960s to 1980s, being approximately 4 times larger in the peak decade 1960s. This finding means that we had already experienced more contaminated situations over 30 years in the past compared with the conservative case emerged by just releasing whole the present 1F inventory. Here, it should also be emphasized that the past contamination situation was shared by the entire world. We further extend the estimation area to include the offshore area from Miyagi to Chiba Prefectures and find that the average area inventory is now comparable to half the present 1F inventory. Finally, we estimate the internal dose per year by ingesting fishes caught inside the area when the 1F inventory is added only inside the area and kept there for one year. The result indicates that it approximately corresponds to 1.0 × 10−6 of the dose from natural radiation sources. From these estimation results, we find that all the tritium inventories stored inside 1F never contribute to significant dose increment even when it is instantly released into the area.
3 0 0 0 OA 福島第一原発港湾からの放射性セシウム137の推定流出量の変遷
- 著者
- 町田 昌彦 山田 進 岩田 亜矢子 乙坂 重嘉 小林 卓也 渡辺 将久 船坂 英之 森田 貴己
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会和文論文誌 (ISSN:13472879)
- 巻号頁・発行日
- vol.18, no.4, pp.226-236, 2019 (Released:2019-11-20)
- 参考文献数
- 34
- 被引用文献数
- 9
After direct discharges of highly contaminated water from Units 2 and 3 of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F) from April to May 2011, Kanda suggested that relatively small amounts of run-off of radionuclides from the 1F port into the Fukushima coastal region subsequently continued, on the basis of his estimation method. However, the estimation period was limited to up to September 2012, and there has been no report on the issue since that work. Therefore, this paper focuses on the discharge inventory from the 1F port up to June 2018. In the missing period, the Japanese government and Tokyo Electric Power Company Holdings have continued efforts to stop the discharge, and consequently, the radionuclide concentration in seawater inside the 1F port has gradually diminished. We show the monthly discharge inventory of 137Cs up to June 2018 by two methods, i.e., Kanda’s method partially improved by the authors and a more sophisticated method using Voronoi tessellation reflecting the increase in the number of monitoring points inside the 1F port. The results show that the former always yields overestimated results compared with the latter, but the ratio of the former to the latter is less than one order of magnitnde. Using these results, we evaluate the impact of the discharge inventory from the 1F port into the coastal area and the radiation dose upon fish digestion.
2 0 0 0 OA 第一原理原子・分子シミュレーションの現状と原子力分野での研究進展
2 0 0 0 OA 風化した雲母類粘土鉱物におけるセシウム吸着の第一原理計算による解析
- 著者
- 奥村 雅彦 中村 博樹 町田 昌彦
- 出版者
- 一般社団法人日本地球化学会
- 雑誌
- 日本地球化学会年会要旨集 2014年度日本地球化学会第61回年会講演要旨集
- 巻号頁・発行日
- pp.266, 2014 (Released:2014-09-12)
福島第一原発事故によって環境中に放出された放射性セシウムは、土壌に強く吸着され、住民避難の主な原因となってる。現在大規模な除染が行われているが、除染後の廃棄土壌の減容化手法開発や貯蔵の安定性評価のためにはさらなる科学的知見が必要とされている。このような事情を鑑み、我々は放射性セシウムを選択的かつ不可逆的に吸着することが知られている風化した雲母類粘土鉱物のセシウム吸着海底に付いて密度汎関数法を用いて解析を行った。その結果、風化が進んだ場合にセシウムを吸着する事がわかった。また、雲母類粘土鉱物とセシウムの間に共有結合成分を発見した。講演では、これらの結果を踏まえた減容化手法開発の可能性や貯蔵における安定性等の議論も行う予定である。
- 著者
- 山田 進 町田 昌彦 有川 太郎
- 出版者
- 一般社団法人 日本原子力学会
- 雑誌
- 日本原子力学会和文論文誌 (ISSN:13472879)
- 巻号頁・発行日
- vol.22, no.2, pp.73-86, 2023 (Released:2023-04-27)
- 参考文献数
- 24
A siltfence is installed to prevent the spread of suspended sediments generated by engineering construction works in rivers and on the coast. Thus, the siltfence is regarded to be a tool to prevent radioactive materials adsorbed on suspended sediments from diffusing into the sea in ports of nuclear power plants during nuclear accidents. However, the prevention effects of the siltfence as sediment control structures have not yet been fully evaluated. Therefore, in this paper, we simulate the behaviors of suspended sediment particles using a coupled simulation scheme composed of water flow and deformation of the siltfence in a rectangular open channel under uniform steady flow, and evaluate the promotive effects of the installed siltfence on suspended sediment deposition. The results demonstrate that the installation of the siltfence significantly promotes deposition, especially of particles with low settling velocities. However, it should be noted that the opposite case is also possible, i.e., the siltfence promotes the diffusion of suspended sediments under particular conditions. These results suggest that a careful installation strategy is necessary. The present simulation scheme is useful in assessing the prevention effects of siltfences prior to their installation.
平成28年度はサブテーマ「地衣類の形態的・構造的特徴による元素の保持特性の違い」を中心に研究を実施した。地衣類は、様々な金属や放射性物質を蓄積・保持することが知られており、環境モニタリング材料の一つとして活用されているが、地衣類の形態や生理的特性に関連してそれらがどのように蓄積・保持されるのか、ほとんど分かっていない。地衣類中の放射能濃度は、核種によって差異が生じることが報告されており、元素種によって地衣類中への取込み・保持メカニズムが異なる可能性が考えられる。また、地衣類中の同一核種濃度の差異については、生育場所における着生方位などの生態的な環境条件や地衣類の種による形態 ・内部構造・生理的な違いなどが影響するものと考えられる。ここで、生態的な差異を排除すれば、地衣類における着目元素種の蓄積・保持能力について、形態的・構造的・生理的特徴による違いが見られることが予想される。本研究では、表面形態および内部組織構造の特徴が明瞭なウメノキゴケについて、被ばく評価上重要なCs, Sr, I(安定元素)の取込み試験を行った。試料は、平成28年に岐阜県で採取したものを使用した。地衣類中のCs濃度はSr濃度の3倍程度高い値を示した。電子線マイクロアナライザにより取込試験後の地衣類組織断面構造の元素分析を行った結果、Cs, Iは皮層への蓄積が認められたのに対して、Srは髄層中に蓄積が認められ、元素種によって地衣類中で保持される場所が異なることを見出した。取込み試験後の試料については、放射光蛍光X線マイクロビームを用いたX線吸収微細構造(EXAFS)の解析により、地衣類中のCs, Sr, Iの近傍情報を取得した結果、水和物や有機分子化合物として存在する可能性が示された。Csと地衣類特有の一部の二次代謝物について、第一原理計算を行い、安定な吸着構造を示すエネルギー差を持つことを見出した。
- 著者
- 町田 昌彦 奥村 雅彦 山田 進
- 出版者
- 日本シミュレーション学会
- 雑誌
- シミュレーション (ISSN:02859947)
- 巻号頁・発行日
- vol.31, no.1, pp.35-44, 2012-03-15
- 参考文献数
- 34
1 0 0 0 OA 量子大規模固有値問題における共役勾配法の収束性:
- 著者
- 山田 進 今村 俊幸 町田 昌彦
- 出版者
- 一般社団法人 日本計算工学会
- 雑誌
- 日本計算工学会論文集 (ISSN:13478826)
- 巻号頁・発行日
- vol.2006, pp.20060027-20060027, 2006 (Released:2006-09-28)
- 参考文献数
- 16
In order to improve the convergence property of the preconditioned conjugate gradient (PCG) method for solving eigenvalue problems of the Hamiltonian matrix, we propose a new preconditioning method. The preconditioner utilizes not only an approximate eigenvalue which is obtained during the CG iterations but also its residual error. We demonstrate that the PCG method with the new preconditioner can solve the eigenvalue problem for the Hamiltonian matrix several times faster than the PCG method with the conventional preconditioner.