廃炉と環境回復　分析が拓く未来

令和5年度 福島研究開発部門成果報告会でのご質問及び回答

基調報告：宮本 泰明「福島復興に向けた研究開発」

ご質問内容	回答
内部のデブリ、スラッジなどの成分は何か？	現時点では、実際の燃料デブリが分析されていませんが、ウラン（U）やジルコニウム（Zr）などを含む酸化物や鉄（Fe）金属など、様々な成分を含む可能性が考えられます。 具体的には、燃料として存在していた二酸化ウラン（UO2）に加えて、燃料被覆管やチャンネルボックスとして存在するジルコニウム（Zr）、制御棒ブレードや制御棒案内管を構成するステンレス鋼（SUS）、中性子吸収材として用いられる炭化ホウ素（B4C）などが、過酷事故時に酸化や高温での溶融過程などを経て、酸化物相と金属相が複雑に混ざり合った状態にあるものと考えられます。
スラッジの内容を表す円グラフにはアルファ線を出す核種だけが記述されているが、これで見つかった核種全てか、それともアルファ線核種だけを表示したものか？ アルファ線核種以外の成分やその割合は？	発表資料 P.14の成果①に示した円グラフは、ベータ核種やガンマ核種に比べてより厳しい管理が求められるアルファ線を放出する核種（アルファ核種）についてスラッジ中の割合を表しています。アルファ核種では、プルトニウム（Pu）、アメリシウム（Am）とキュリウム（Cm）核種のほか、ごくわずかながらウラン（U）やネプツニウム（Np）が検出されました。 なお、スラッジに含まれる核種は、ベータ核種とガンマ核種が主体であり、全体の放射能に対するアルファ核種の割合は、1％に満たないほどです。 ベータ核種はストロンチウム90（Sr-90）イットリウム90（Y-90）、ニッケル63（Ni-63）、テクネチウム99（Tc-99）、また、ガンマ核種はセシウム134（Cs-134）、セシウム137（Cs-137）、コバルト60（Co-60）、アンチモン125（Sb-125）、ユウロビウム154（Eu-154）が含まれていることが分かっており、セシウム137（Cs-137）とストロンチウム（Sr-90）とで95％程度を占めます。 　基調報告「福島復興に向けた研究開発」　発表資料（P.14参照） 　https://fukushima.jaea.go.jp/report/document/pdf/20240126-shiryo_miyamoto.pdf
ALPS処理水の海洋に出たあとの成分では、トリチウム以外の核種は測定しているか？他の核種の量がわかっていれば例示してほしい。	ALPS処理水の海洋放出後の周辺海域における海水や水生生物についての放射性物質濃度測定については、環境省や原子力規制委員会等の関係機関が実施しており、環境省主催の「ALPS処理水に係る海域モニタリング専門家会議」にて結果が公表されています。2023年12月22日の会議にて環境省、原子力規制委員会、国際原子力機関（以下「IAEA」と言う）等から状況が報告されています。 　【環境省HP】 　https://www.env.go.jp/water/shorisui/committee/010.html なお、各機関により測定、分析の対象や内容が異なっており、例えば、環境省では、トリチウムの他にガンマ線放出核種を分析し、すべて検出下限値未満であったと報告されています。

セッション1：ALPS処理水・廃棄物

ご質問内容	回答
IAEAからトリチウムの分析にHe-3を使うとあった。 T-3の半減期12年で、He-3に崩壊、でどのような分析を行うのか？ 分析精度、分析誤差はどのようなものか？ 液体シンチレーションカウンタによる分析と併用して日本でも行うことは考えられるか？	本報告会でIAEAから紹介のあった分析方法（高感度質量分析によるヘリウム３蓄積法）では、トリチウムが放射壊変することによって生成されるヘリウム３の量を質量分析計で計測することで、トリチウムを定量するもので、環境中のごく低濃度のトリチウム測定に適した手法の１つです。 【Development of the 3He mass spectrometric low-level tritium analytical facility at the IAEA】 　https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/ja/d2ja00173j 現在、大熊分析・研究センターにおいては、原子力規制庁の放射能測定法シリーズ「トリチウム分析法」に基づく液体シンチレーションカウンタによる測定を用いることにより、ALPS処理水中のトリチウム濃度について高い分析精度を達成しており、現時点ではIAEAの「高感度質量分析によるヘリウム３蓄積法」の併用は考えておりません。 （なお、JAEAが採用している方法ではありませんので、分析精度、分析誤差等をこの場でご説明することは差し控えます。）
LABORATORIES PARTICIPATING IN THE ILCS Identifier Laboratory ▶IAEA IAEA Laboratories, Austria and Monaco ▶LS Spiez Laboratory (Labor Spiez), Switzerland ▶IRSN Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire, France ▶LANL Los Alamos National Laboratory, United States of America ▶KINS Korea Institute of Nuclear Safety, Republic of Korea ▶TEPCO Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., Japan ・（前段に「第3者として参加したラボに、機構のラボが含まれていないが、機構のラボはどのような位置づけなのか？」の質問があって）一方、ｐ９の表にはTEPCOの結果が含まれていないのはなぜか？	今回の福島研究開発部門成果報告会における発表資料には、IAEAや海外の研究機関と、JAEAの分析値の比較をご説明させていただきたかったため、東京電力ホールディングス株式会社（以下「東京電力」と言う）の分析結果の記載をしませんでした。 なお、分析結果の引用元である2023年５月31日にIAEAが公表した、「ALPS処理水の放射性核種分析における第1回目の分析機関間比較結果」には、東京電力の結果が掲載されおります。この報告書においては、IAEAは、「東京電力は正確で精密なALPS処理水の分析能力を有していることを留意する、さらに、東京電力が、ALPS処理水の放出中における福島第一原子力発電所で継続中の技術ニーズを支援するための持続可能で堅固な分析体制を構築していることを実証した」旨結論づけられています。 【経済産業省HP：ALPS処理水の放射性核種分析における第1回目の分析機関間比較結果のポイント】 　https://www.meti.go.jp/press/2023/06/20230601004/20230601004.html また2024年1月30日に、IAEAは「ALPS処理水の放射性核種分析における第2回目の分析機関間比較結果」に関する報告書を公表しました。この報告書においては、「東京電力は正確で精密なALPS処理水の測定能力を有していることに留意し、東京電力が、ALPS処理水の放出中における福島第一原子力発電所での継続的な技術的ニーズを支えるための持続可能で堅固な分析体制を構築していることを実証した」旨結論づけられています。 【経済産業省HP：ALPS処理水の放射性核種分析における第2回目の分析機関間比較結果のポイント】 　https://www.meti.go.jp/press/2023/01/20240130001/20240130001.html
・ここでは手法の信頼性確認が主目的になっているが、その後、放出する処理水すべてに対し、常時この第3者分析は行われているか？ ・全てのラボの常時参加が必要という意味ではなく、例えばIAEAとJAEAくらいは全試料の分析を第3者として分析しているのか？それらの比較データは公開されているのか？	これまでの4回の海洋放出に際しては、東京電力が福島第一原子力発電所内の設備から分析試料を採取し、69核種の分析をするごとに、JAEAも第三者分析としてALPS処理水中のトリチウム濃度、及びトリチウム以外の核種が確実に浄化されていることの確認を実施しています。今後放出する処理水についても、JAEAは第三者分析の立場として、同様の分析を行う計画です。 なお、2点目のご質問にある比較データとは、IAEAの公表しているALPS処理水の取扱いに関する安全性レビューの一環としての分析機関間比較に関するものと理解しますが、JAEAの実施する第三者分析は、これらと位置づけが異なるものです。前者の分析機関間比較データは、IAEAのHPに公表されるほか、経済産業省のHPでも紹介されます。 【経済産業省HP：ALPS処理水の放射性核種分析における第1回目の分析機関間比較結果のポイント】 　https://www.meti.go.jp/press/2023/06/20230601004/20230601004.html 【経済産業省HP：ALPS処理水の放射性核種分析における第2回目の分析機関間比較結果のポイント】 　https://www.meti.go.jp/press/2023/01/20240130001/20240130001.html 一方、JAEAが、日本政府の閣議を踏まえ実施する第三者分析の結果については、その都度JAEAのHPにて公表しております。 　https://fukushima.jaea.go.jp/okuma/alps/
「中国」の理解を得るためにも、中国等、処理水放出に疑問をもつ国のラボの第3者分析への参加は重要だと思うが、そのような話はまだ実現していないのか。	IAEAが行うALPS処理水に係る海域モニタリングでは、IAEA及び国内外の各分析機関で個別に分析を行い、IAEAが分析結果の比較評価を行っています。このモニタリングに中国の分析機関も参加しているというIAEAの報告があります。 【IAEA HP】 　https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/iaea-to-conduct-first-extensive-sampling-of-marine-environment-near-fukushima-daiichi-since-start-of-treated-water-release
中国などは、「トリチウム以外の核種も放出していることが問題」とのことだが、その際に、放出に反対する方々は、放出時に処理水を希釈しているから基準をクリアしているということを言われる方がいる。放出時の希釈はトリチウムのためだけであり、その他の核種（Srなど）は希釈前からすでに基準を満たしていることを一般の方にもわかりやすく説明することが必要と思うが如何？	JAEAでは、海水希釈前のALPS処理水の核種分析において、トリチウム以外の核種（68核種）が規制基準（放出基準）未満までALPS処理により浄化されていることを確認し、国に報告するとともにHP等で発信・説明させていただいております。具体的には、実施計画において、トリチウム以外の規制基準値未満であることを確認することが定められている29核種については、告示濃度比総和にて規制基準を確実に下回っていることを、また、東京電力が自主的に確認することを定めた測定対象39核種については、検出限界値未満であることを説明させていただいています。 　JAEA　HP「ALPS処理水の第三者分析」 　https://fukushima.jaea.go.jp/okuma/alps/ これからも、引き続き皆様からのご意見等を踏まえ、わかりやすいご説明・情報発信を心がけ、より多くの方に知っていただけるように努めてまいります。
ALPS処理水の分析結果をJAEAのHPで公開、とのことだが、スマホアプリでの公開の検討はされているか？	JAEAのHPは、スマートフォンの一般的なブラウザから閲覧いただけます。現在のところ、専用のスマートフォンアプリの制作等は予定しておりません。
スラッジの主成分は鉄とのことだが、 ・鉄の化学形態はどんなものか？ ・Fe2O3、Fe3O4、Feの非晶鉄等の成分比はどうか？ ・どのようにαを分離するか？	まず、鉄（Fe）の化学形態に係るご質問についてお答えします。スラッジ中の鉄の化学形態は、以下でご説明するメスバウアー分光法により調べたところ、オキシ水酸化鉄（III）（FeOOH）がほとんどを占めている結果が得られました。その他の鉄の化合物も含まれる可能性がありますが、同定にはいたっておりません。 次に、アルファ核種の分離方法についてお答えします。スラッジからアルファ核種を分離するには、スラッジを硝酸などの薬品で溶解し、目的の核種を吸着する樹脂（吸着剤）を用いて分離します。今回は、プルトニウム（Pu）、アメリシウム（Am）及びキュリウム（Cm）に対して、それぞれ選択的な吸着剤を用いました。 以下、メスバウアー分光法についてご説明します。 ＜メスバウアー分光法とは＞ ガンマ線源と試料が異なる物質である場合、原子核が共鳴吸収を起こすエネルギーは、周辺の電子状態の違いから互いに僅かに変化します。この時、ガンマ線源を光軸上で振動させ、光のドップラー効果でエネルギーを変調したガンマ線を試料に照射し、透過強度の速度（エネルギー）依存性を測定すれば、共鳴吸収スペクトルが得られます。そのパターン変化から物質中で共鳴に寄与した元素の状態（電子状態や磁気構造等）を調べる手法をメスバウアー分光法と呼びます。この手法は、物性物理・原子核物理・無機化学・錯体化学・金属学・生命科学・地球宇宙科学・考古学等の広範な分野で応用されています。 　JAEA HP用語解説 　https://www.jaea.go.jp/02/press2013/p14022701/03.html

セッション2：燃料デブリ

ご質問内容	回答
デブリについては、分析試料の採取はごく限られていると思う、試料としての「代表性」はない（そのデブリを代表する平均的な試料ではない）と思う。発表で、例えば、目的の１つに「再臨界の可能性」ということが示されているが、代表性のない試料から、そのようなことに関する結論を得ることは可能なのか？	試験的取出しにおいて取得される少量の試料に係る分析データのみでは、炉内のデブリ全体を代表する特性であるかの観点での「代表性」は担保できないものと考えております。少しずつ取得される試料の分析データを積み上げ、試料が炉内で採取された位置、移動経路、生成した条件など、分析結果とともに熱力学的な計算などの解析結果などをあわせて、炉内の状況を推定していく考えです。燃料デブリの取出しにおいては、再臨界を防止するための方策を講じつつ進める必要がありますが、内部調査結果と、本分析結果から推定される情報に基づき進められるものと考えております。
格納容器の上、シールドプラグには放射性セシウムが大量に付着しているが、他の核種はどうか？ シールドプラグの場合は、デブリを取り出すのとは違い、作業上は核種の分析はしなくてもよいのか？	シールドプラグの隙間の放射性セシウム汚染量は、オペレーティングフロア（原子炉建屋最上階）上面での線量率等の実測値に基づき、原子力規制庁が実施したガンマ線輸送解析による推定値です。シールドプラグの厚さは１層が約60cm程度あるため、セシウム（Cs）以外のエネルギーが小さいガンマ線やベータ線だけを放出するような放射性核種の汚染量については未だ把握できていません。作業者の被ばく低減、放射性物質の拡散防止等の観点から、今後進める廃炉作業の中で必要に応じてサンプリング分析がなされるものと考えております。
デブリの分析は世界中が注目していると思うが、国際共同研究の可能性はあるか？	経済協力開発機構/原子力機関（OECD/NEA）の枠組みにおいて、「福島第一原子力発電所事故の情報収集及び評価（FACE）」プロジェクト（以下「FACEプロジェクト」と言う）が、12ヵ国23機関の参加を得て、2022年から実施されております。このFACEプロジェクトにおいて、現在、福島第一原子力発電所から採取された堆積物等のウラン含有粒子状試料の分析結果の共同解析、将来の我が国における燃料デブリ分析に応用可能なホットラボ分析技術について議論しております。
ダストは半減期が長いだけに量が多いと思うが、ベータ核種と比べてどれくらいになるか？ベータ核種との共存形態などは如何？	核種ごとに半減期が異なるため、一概にアルファ核種の半減期が長いとは言えませんが、今後、残存する全核種に対するアルファ核種の割合は、増加していくと見込まれます。核燃料物質の放射能（インベントリ）を考えますと、現在は全放射性核種に占めるアルファ核種の割合は1％台ですが、事故後50年経過しますと、その割合は4％台まで増加します。 燃料デブリ自体が非常に非均質であり、部分ごとに放射性核種の比や共存状態は異なります。また、事故時の高温で揮発しやすく、水への溶解性も比較的高いセシウム（Cs）やストロンチウム（Sr）等のベータ核種は減少し、安定な酸化物を形成しやすいプルトニウム（Pu）等のアルファ核種は燃料デブリ中にそのままとどまっている可能性があります。
燃料デブリが福島第一原発の炉内でどのように生成したのかを調べるために、実験室内で模擬的に人工的に燃料デブリを生成させてみるような実験は行っているか？ 燃料物質などをかなりの高温にする必要があるため難しいと思うが、国内のみでなく海外でも事例はあるか？	JAEAでは、炉内に装荷された燃料や被覆管材料の情報、炉内の運転情報、堆積物分析で得られた情報などに基づき、低温から高温まで、それぞれの研究の目的に沿った条件を適用した実験が行われております。燃料物質を含まない被覆管や構造材料などを高温で溶融させ、金属を多く含む燃料デブリの生成条件を評価する基礎的な実験はもとより、天然ウラン、被覆管材料、コンクリート成分を高温で溶融させた模擬燃料デブリを調整し、これを複数の試験施設で分析し、分析手法の確認を行う取組みなどを行っております。また、海外の大学、研究機関においても、同様の模擬試料を用いた研究が行われております。
X-53ペネ等の資料の線量率はどのくらいあったか？分析員の被ばくはどの程度あったか？	X-53ペネから取得した試料の場合、東京電力報告データによると、線量率はガンマ線で約65μSv/h 、ベータ線+ガンマ線で約8mSv/hです。分析に際しては、放射性物質を漏らさないようフードやグローブボックスにてサンプルを取扱い、分析員の被ばくを最小限に抑えています。今回の分析作業における被ばくでは、作業では、記録レベル未満（検出下限値未満）でした。

セッション3：環境回復

ご質問内容	回答
メラニン様物質に吸着するのは地衣類以外でも共通か？	地衣類以外の生物であっても、メラニン様物質を持っていれば、メラニン様物質とセシウムイオンが安定して結合できる可能性はあります。しかし、生物には、様々な共存物質が含まれており、セシウムイオンが最終的にどの共存物質と結合しやすいかということは、セシウムイオンと共存物質の相互の物理的・化学的特性に影響される親和性の大小によって決まります。

その他のご質問

ご質問内容	回答
（励起するガンマ線の発生に難しさはあるが）Tc-99やI-129核種を励起した時にまた基底状態に戻る時にガンマ線を発生するようなメスバウアー効果を利用した分析はできないか？	メスハ゛ウアー効果を用いた分析方法（メスバウアー分光法）は、電子の状態や化学状態の分析に用いられ、鉄に適用する事例が多く報告されています。テクネチウム（Tc）やヨウ素（I）を含む多くの核種がメスバウアー効果を示しますが、これまで分析によって福島第一原子力発電所の汚染を調べて判明してきたところでは、テクネチウム99（Tc-99）やヨウ素129（I-129）の濃度がきわめて低く、また、適切な光源（ガンマ線源）の準備が難しいため、現在のところ同法の利用は考えておりませんが、将来必要となる可能性を考慮して分析に取り組んでまいります。
デブリの研究に関して色々と研究されている事は理解できたが研究を全体的に結び付ける事の総合的にまとめる部署はどの様に考えているか？	JAEAは我が国で唯一の原子力に関する総合的な研究開発機関として、福島第一原子力発電所の廃炉、福島の環境回復への貢献を重要課題と位置づけ、機構の英知を結集し研究開発に取り組んでいます。また、廃炉環境国際研究センター（CLADS）が研究開発の中核的役割を担い、福島県内の5施設と茨城地区など全国の研究拠点が連携し、総力を上げて成果の創出に取り組んでいます。 なお、国における燃料デブリの研究開発については、原子力損害賠償・廃炉等支援機構（NDF）を中心に、基礎から実用に至る研究開発を一元的にマネジメントすることとなっております。 【令和６年第４回原子力委員会資料「福島第一原子力発電所（1F）の廃炉に向けた研究開発の現況と課題・展望について」（1F廃炉に向けた研究開発実施体制P.4、P.6参照）】 　https://www.aec.go.jp/kaigi/teirei/2024/siryo04/1_haifu.pdf