【研究領域課題番号】20K19954 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

セシウムボール / CsMP / 珪酸塩ガラス / 合成 / 溶解速度 / 放射性セシウム / 福島原発事故

【研究成果の概要】

2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故において、放射性セシウムを含む数ミクロン以下の微粒子（CsMP）が破損した原子炉から環境中に放出された。本研究でCsMPを模擬したガラスを人工的に合成することに成功し、これを用いてCsMPの溶解特性を評価した。その結果、このガラスは海水中では純水中に比べてはるかに速く溶解することが明らかとなり、CsMP自身で溶解実験を行った先行研究を支持する結果が得られた。

【研究の社会的意義】

これまでCsMP自身を用いてその溶解特性が調べられてきたが、土壌等の環境試料から微小なCsMPを採取する作業は煩雑であり、CsMPを多量に集めることは困難である。そのため、これまで溶解実験に供されたCsMPの数は限られており、得られた溶解速度には大きな誤差が含まれるという問題があった。本研究で合成した模擬ガラスを用いることで、様々な条件下でのCsMPの溶解特性が精度良く決定でき、環境中でのCsMPの動態をより高い確度で予測することが可能となった。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】19H01145 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

福島原発事故 / 放射性セシウム / 放射性微粒子 / 粘土鉱物 / 汚染土壌 / 放射性ガラス微粒子 / 土壌鉱物 / 酸処理 / 珪酸塩ガラス / CsMP / 層状珪酸塩鉱物 / 熱処理 / 放射能 / 担体 / セシウムボール / 定量化

【研究成果の概要】

福島原発事故で放出された放射セシウム（RCs)を担持する物質には、RCsを吸着・固定した土壌中の鉱物粒子と、破損した原子炉から直接飛散したRCs含有ガラス微粒子（CsMP）の２つがあることがこれまでの研究で判っているが、汚染物中のこの２つの存在比やその地域依存性などは未だ明らかでない。本研究では、これらRCs担体物質の諸特性を調べ、その違いを元に試料中放射能におけるCsMPの寄与を定量的に見積もる手法の確立を目指す。前年度までに温塩酸処理による放射能の減少率から農業資材などの全放射能へのCsMPの割合を定量的に算出できることを明らかにした。
本年度は環境中の主要な汚染物質である土壌について、そのCsMP定量法の確立を目指した。鉱物粒子に固定されたRCsのみを脱離させる温塩酸処理（100又は500 mM、90℃、24時間）の条件は土壌と塩酸の固液比に依存し、200-300 L/g程度の十分な固液比が必要と見積もられた。一方この大きな固液比では、有意な結果が得られる十分な量の土壌試料の処理が実験室では難しいという問題が生じる。そこでこれをクリアするための新たなプロトコルを考案し、その実効性について実験を進めて概ね期待通りの結果を得ることができた。
また本年度は、汚染土壌の数Bqに相当する量を15個程度に分取し、測定された放射能の標準偏差を調べることで、CsMPの存在を間接的に推定するという新しい手法を提案し、その実証実験を進めた。福島県の汚染地域で採取した数十cmの土壌コアについて、この標準偏差の深度依存性を調べると明らかに表面付近の分散が大きく、CsMPは表層に多く存在する可能性を示した。
さらにRCsを吸着・固定する可能性の高い福島県地方の表土に含まれるhydroxy-interlayer vermiculite(HIV)の解析を進め、その微細構造やCs吸着特性を調べた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)