放射能環境動態工学研究分野　  研究室のサイト

教授 髙宮 幸一 takamiya.koichi.2u*kyoto-u.ac.jp

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原子力災害時の放射性物質の動態研究をもとにした
効果的・合理的な原子力防災システムの構築

2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所の事故では、環境中に大量の放射性物質が拡散されました。これらの放射性物質を詳細に調べることで、その当時は想定もされていなかった不溶性の微粒子状の放射性物質が見つかりました。本研究室では、このような放射性微粒子の生成メカニズムや環境中での存在状態や動態を調べることで、放射性の有無にかかわらず環境中に生成し存在している様々な微粒子の地球環境中、あるいは宇宙における循環の解明に取り組んでいます。例えば、広島に投下された原子爆弾に関して、爆発後に生成した放射性物質がどのような性状で環境中を拡散したかを最新の知見と技術によって追究することで、原爆の与えた影響について再考察することに挑戦しています。また、研究によって得られた知見をもとに、合理的な原子力防災システムの実現に向けた基礎データの構築も目指しています。

(1) 原子爆弾・原子力発電所事故で環境中に拡散した粒子状物質の存在状態の解明

これまでに発生した原子爆弾や福島第一原子力発電所の事故などの原子力関連事象の追跡調査を通じて、放射性物質や核燃料物質の環境中での動態を探求する研究を行っています。特に注目しているのは微粒子となって環境中を移行する放射性物質で、徐々に性状が明らかになりつつありますが、環境中での動態や生成メカニズムについては理解できていません。
フィールドで採取した環境試料のみではなく、実験室内の模擬環境でそのような粒子を生成させることで、その生成メカニズムに迫る研究も同時に行っています。特に熊取キャンパスが運用する試験研究炉であるKUR（定格出力 5 MW）を用いた世界的にも特徴的な研究を行っています。特に中性子放射化分析法は、極微量しか存在しない試料中の元素の非破壊での分析が可能な手法であり、試験研究炉（研究用原子炉）を用いることでのみ実現する特徴的な元素分析法です。国内で中性子放射化分析が実施可能な試験研究炉は、熊取キャンパスのKURの他に茨城県の日本原子力研究開発機構が運用するJRR-3があり、ふたつの原子炉の特徴を活かした微量元素分析を行います。また、将来的には福井県の「もんじゅサイト」に建設が予定されている新試験研究炉での研究の展開も進めています。

(2) 微粒子分析を主軸とした地球環境内での物質動態の解明

微粒子状の放射性物質の性状を分析する上では、通常の化学分析とは異なるアプローチが用いられます。電子顕微鏡などを用いた直接的な観察だけなく、放射線を利用した間接的な観察手法も用いています。これらの技術は国際的な核セキュリティ研究の分野でも適用されている技術でもあり、そのような分野への貢献も目指しています。

また、対象とする微粒子を放射性物質以外の物質にも拡張することで、地球環境および宇宙環境中で起こりうる高温・高圧条件下で生成する微粒子にも適用できます。例えば、火山の噴火により生成する微粒子状の噴出物や宇宙から飛来するマイクロスフェルールも対象となります。このように最終的には環境中のあらゆる微粒子状物質の動態解明につながる研究を目指しています。

(3) 環境中での放射性物質の動態解明による合理的な原子力防災システムの実現

原子力災害の発生時にいかに健康影響、環境影響を低減するかを検討する上で、放射性微粒子の動態研究によって得られた知見や技術は基本的なデータベースとなり、合理的な原子力防災システムの実現に貢献します。

図 研究用原子炉KURを用いたフィッショントラック法によるウラン微粒子の分析例。
U-235の熱中性子誘起核分裂で生成した核分裂片が検出器表面に飛跡の集合体を形成している。
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