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JAEA-Data/Code JAEA-Data/Code 2011-022 Geological Isolation Research Unit Geological Isolation Research and Development Directorate 地層処分研究開発部門 地層処分基盤研究開発ユニット 日本原子力研究開発機構 陶山 忠宏 舘 幸男 Tadahiro SUYAMA and Yukio TACHI 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充 Development of Sorption Database (JAEA-SDB) : Update of Sorption Data Including Soil and Cement Systems March 2012 Japan Atomic Energy Agency

JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

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JAEA

-DataC

odeJAEA-DataCode

2011-022

Geological Isolation Research UnitGeological Isolation Research and Development Directorate

地層処分研究開発部門地層処分基盤研究開発ユニット

日本原子力研究開発機構

陶山 忠宏 舘 幸男Tadahiro SUYAMA and Yukio TACHI

収着データベース(JAEA-SDB)の開発土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

Development of Sorption Database (JAEA-SDB)

Update of Sorption Data Including Soil and Cement Systems

March 2012

Japan Atomic Energy Agency

JAEA-DataCode 2011-022

i

収着データベース(JAEA-SDB)の開発 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

日本原子力研究開発機構

地層処分研究開発部門

地層処分基盤研究開発ユニット

陶山 忠宏舘 幸男

(2011 年 12 月 13 日受理)

放射性廃棄物地層処分の性能評価において放射性核種の緩衝材(ベントナイト)及び岩石中

での収着現象はその移行遅延を支配する重要な現象であるこの収着現象を定量的にあらわす

収着分配係数(Kd)は性能評価における最重要パラメータの一つであり信頼性の高い分配係数

の実測データを集約したデータベースは様々な環境条件を考慮した性能評価パラメータの設定

においてまた収着モデル予測評価手法の構築においても重要な役割を担うこのような観点

から日本原子力研究開発機構では高レベル放射性廃棄物の地層処分性能評価の基盤整備を目

的に重要核種の緩衝材及び岩石への収着を対象として収着データベース(JAEA-SDB)の開

発を進めてきたこの収着データベースは第 2 次取りまとめを契機として最初のデータベース

を整備して以降今後の性能評価におけるニーズへの対応を念頭にデータベースに含まれるデ

ータの信頼度評価実際の地質環境に対するパラメータ設定におけるデータベース適用等に着目

してデータベースの改良更新を継続的に実施してきた

本報告ではTRU 廃棄物等を含む多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第

一原子力発電所事故にも関連した表層環境中の核種挙動評価への活用も念頭にセメント材料系

土壌系の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつJAEA-SDB のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル開発と

関連する最新データの拡充もあわせて行った今回の更新において334 の文献から約 16000 件

の Kdデータを追加しJAEA-SDB に含まれる文献数は 684Kd データ数は約 46000 件となった

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において有効なデ

ータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられる

核燃料サイクル工学研究所(駐在)319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33 技術開発協力員

JAEA-DataCode 2011-022

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Development of Sorption Database (JAEA-SDB)

Update of Sorption Data Including Soil and Cement Systems

Tadahiro SUYAMA and Yukio TACHI

Geological Isolation Research Unit

Geological Isolation Research and Development Directorate

Japan Atomic Energy Agency

Tokai-mura Naka-gun Ibaraki-ken

(Received December 13 2011)

Sorption of radionuclides in buffer materials (bentonite) and rocks is the key process in the safe

geological disposal of radioactive waste because migration of radionuclides in this barrier is expected to

be controlled by sorption processes Distribution coefficient (Kd) is therefore important parameter in the

performance assessment (PA) of geological disposal The sorption database including extensive

compilations of Kd data measurerd by batch sorption experiments plays key roles in PA-related Kd setting

and predictive model development under a variety of geochemical conditions For this purpose Japan

Atomic Energy Agency (JAEA) has developed sorption database (JAEA-SDB) as an important basis for

the PA of high-level radioactive waste disposal This sorption database was firstly developed for the H12

PA and was improved and updated in view of potential future data needs focusing on assuring the desired

quality level and testing the usefulness of the databases for possible applications to PA-related parameter

setting

The present report focuses on updating of the sorption database (JAEA-SDB) by adding Kd data for

various systems including soil and cement systems to apply JAEA-SDB for the PA-related Kd setting for

disposal of low level radioactive wastes including TRU wastes and the evaluation of radionuclide transport

in surface soil systems The updated data includes Kd data for soil and cement systems extracted from

mainly previous published database and Kd data related to our recent activities on the Kd setting and

mechanistic model development As a result 16000 Kd data from 334 references are added total Kd values

in the JAEA-SDB are about 46000 The updated JAEA-SDB is expected to make it possible to obtain

quick overview of the available data and to have suitable access to the respective data for the performance

assessment of various types of radioactive waste

Keywords Sorption Database Distribution Coefficient Kd Soil Cement Bentonite Rock

Collaborating Engineer

JAEA-DataCode 2011-022

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目 次

1 はじめに 1

2 固相分類の再構成 2

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理 4

31 土壌系データの特徴と整理 4

32 セメント系データの特徴と整理 4

4 更新データの文献 6

41 土壌系データ 6

42 セメント系データ 11

43 その他のデータ 16

5 データベースの活用事例 28

6 まとめ 32

謝辞 32

参考文献 33

Contents

1 Introduction 1

2 Re-classification of solid group 2

3 Features and structures of database for soil and cement systems 4

31 Features and structures of database for soil systems 4

32 Features and structures of database for cement systems 4

4 Reference list of updated data 6

41 Soil data 6

42 Cement data 11

43 Other data 16

5 An example of using database 28

6 Summary 32

Acknowledgments 32

References 33

JAEA-DataCode 2011-022

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図目次

図 2-1 新旧固相グループ 2

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 3

図 5-1 土壌系での Cs の Kdデータのヒストグラム 28

図 5-2 土壌系での Cs の Kdデータの pH 依存性 29

図 5-3 土壌系での Cs の Kdデータのイオン強度依存性 30

図 5-4 土壌系での Cs の Kdデータの Cs 初期濃度依存性 31

表目次

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル 5

JAEA-DataCode 2011-022

- 1 -

1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

JAEA-DataCode 2011-022

- 2 -

2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

JAEA-DataCode 2011-022

- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

JAEA-DataCode 2011-022

- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

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First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

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Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

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Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

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Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

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Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

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福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

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福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

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五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

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五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

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Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

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五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

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Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

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井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

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Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

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日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

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JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

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神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

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馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

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JAEA-DataCode 2011-022

- 9 -

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坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

挙動rdquo日本原子力学会「昭 63 年会」予稿集p46 (1988)

颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

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Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

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Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

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Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

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田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

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Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

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交換吸着体への分配係数におよぼす共存 Ca2+と Mg2+との影響rdquoKURRI-TR p151 (1977)

内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

Defined Combinations of Natural Mineralsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp183-186 (1988)

山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

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JAEA-DataCode 2011-022

- 11 -

保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

力学会「1993 年秋の大会」予稿集p657 (1993)

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Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

Processing Transportation Storage and Disposal Technical Programs and Public Education vol

2 pp399-406(1990)

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Baker S McCrohon R Oliver P and Pilkington NJ ldquoThe sorption of niobium tin Iodine and

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(1994)

Bayliss S Ewart FT Howse RM Smith-Briggs JL Thomason HP and Willmot HA ldquoThe

solubility and sorption of lead-210 and carbon-14 in a near-field environmentrdquo Mat Res Soc

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Lane SA Pilkington NJ Smith-Briggs JL and Wiliams

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Mat Res Soc Symp Proc vol127 pp879-886 (1989)

Berry JA Hobley J Lane SA Littleboy AK Nash MJ Oliver P Smith-Briggs JL and

JAEA-DataCode 2011-022

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experimental studies of sorption in the near field of a cementitious repositoryrdquo Mat Res Soc

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Thomason HP ldquoThe solubility and sorption of uranium(VI) in a cementitious repositoryrdquo Mat

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NSSR133 HARWELL (1988)

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AEA-DIR-0013 HARWELL (1990)

藤原愛妹尾宗明田島孝敏斉藤裕司芦川信雄松岡信明ldquo放射性核種の変質モルタ

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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原子力バックエンド研究vol6 No1 pp75-78 (1999)

Gardiner M P Smith A J and Williams S J ldquoSorption on inactive repository componentsrdquo

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Gaudie SC Greenfield BF Spindler MW and Wilkins JD ldquoThe influence of organic waste

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Hietanen R Kaemaeraeinen E-L and Alaluusua M ldquoSorption of strontium cesium nickel

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Hietanen R Jaakkola T and Mietinen J K ldquoSorption of cesium strontium iodine and carbon in

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Holgersson S Albinsson Y Allard B Boren H Pavasars I and Engkvist I ldquoEffects of

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Holland TR and Lee DJ ldquoRadionuclide getters in cementrdquo Cement and Concrete Research

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Jakob A Sarott F-A and Spieler P ldquoDiffusion and sorption on hardened cement pastes -

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Jakubick AT Gillham RW Kahl I and Robin M ldquoAttenuation of Pu Am Cs and Sr mobility

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Jiang L Huang Y and Liu Y ldquoStudy of nuclide migration of fission productsPt1Sorption of

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Johnston HM and Wilmot DJ ldquoSorption and diffusion studies in cementitious groutsrdquo Waste

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Kaneko S Tanabe H Sasoh M Takahashi R Shibano T and Tateyama S ldquoA study on the

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柏木誠本山光志田部井健ldquo模擬コンクリート材料での分配係数測定方法の検討(I)rdquo日

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加藤正平梁瀬芳晃ldquo海岸土壌及びコンクリート粉に対するコンクリート廃棄物中放射性

核種の分配係数rdquoJAERI-M 93-113 JAERI (1993)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベースの整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 JNC

(2002)

Komarneni S and Roy DM ldquoHydrothermal interaction of cement or mortar with zeolites or

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Mace N Landesman C Pointeau I Grambow B and Giffaut E ldquoCharacterisation of thermally

altered cement pastes Influence on selenite sorptionrdquo Advances in Cement Research vol19

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前田敏克田中忠夫向井雅之小川弘道山口徹治宗像雅広松本潤子香西直文

馬場恒孝 Fan Z Cui A Gu C Zhao Y and Sun Q ldquoTRU 核種に関する野外核種移行

試験(II) 通気層土壌中に埋設した人工バリア材における核種移行試験rdquo日本原子力

学会和文論文誌vol2 No3 pp336-341 (2003)

松本潤子馬場恒孝村岡進ldquo14C のモルタルへの吸着rdquo日本原子力学会「1993 秋の大

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Matsumoto J ldquoAdsorption of Carbon-14 on Mortarrdquo Abstracts of 18th International Symposium

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Matsumoto J Banba T and Muraoka S ldquoAdsorption of carbon-14 on mortarrdquo Mat Res Soc

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JAEA-DataCode 2011-022

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Metz V Luetzenkirchen J Vejmelka P and Kienzler B ldquoNp sorption onto cement and Mg(OH)2

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嶺達也三原守弘伊藤勝加藤大生ldquo種々のセメント系材料に対するヨウ素セシウム

の吸着試験rdquo動力炉核燃料開発事業団技術資料PNC TN8410 97-258 (1997)

嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

験rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p581 (1997)

望月光雄下岡謙司村岡進ldquoCsCo の分配係数に与えるコンクリートの影響rdquo日本原

子力学会「1991 秋の大会」要旨集NoJ21 p569 (1991)

望月光雄私信日本原子力研究所 (2005)

村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

定化(II)rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p578 (1997)

中西潔塚本政樹藤田智成杉山大輔ldquoセメント系材料への鉛収着データの取得とその

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Distribution Coefficients of 60Co and 241Am in Cementrdquo J Nucl Sci Technol vol31 No2

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野下健司西高志松田将省ldquoセメント系材料による放射性核種の収着rdquo放射性廃棄物研

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Noshita K Nishi T Yoshida T Fujihara H Saito N and Tanaka S ldquoCategorization of cement

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Pilkington NJ and Stone NS ldquoThe solubility and sorption of nickel and niobium under high pH

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Pryke DC Ree JH and Streeton RJW ldquoDetermination of the solubilities and degrees of

sorption of uraniumplutoniumamericium and neptunium under near-field conditions for

disposalrdquo AERE-R 11391 HARWELL (1984)

Rudin MJ Johnson WH and Steinberg SM ldquoSorptiondesorption of cesium in sulfate-resistant

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Sarott FA Bradbury MH Pandolfo P and Spieler P ldquoDiffusion and adsorption studies on

hardened cement paste and the effect of carbonation on diffusion ratesrdquo Cement and Concrete

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Sasaki T Idemitsu K Furuya H Inagaki Y and Arima T ldquoSorption behavior of cesium in a

concrete or mortarrdquo 1996 SERNIA Symposium on Environmental Radioactive Nuclides Impact

in Asia pp27-32 (1996)

佐伯明義廣永道彦ldquoエチレンジアミン四酢酸と結合したコバルトのセメントとロームへ

JAEA-DataCode 2011-022

- 15 -

の吸着特性rdquo電力中央研究所報告NoU00031 pp1-4 (2001)

Shimooka K Takebe S Li H Hirosue F Yamada K and Miyahara H ldquoPerformance

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Backfill and Concreterdquo Low and Intermediate Level Radioactive Waste Management ASME

vol1 pp581-586 (1989)

Sugiyama D and Fujita T ldquoSorption of radionuclides onto cement materials altered by

hydrothermal reactionrdquo Mat Res Soc Symp Proc vol556 pp1123-1130 (1999)

杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

所報告NoU99045 pp1-4 (2000)

杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

NoT03056 pp1-4 (2004)

Sugiyama D Chida T and Cowper M ldquoLaser ablation microprobe inductively coupled plasma

mass spectrometry study on diffusion of uranium into cement materialsrdquo Radiochimica Acta

vol96 No9-11 pp747-752 (2008)

須黒寿康能登屋信西川義朗中村亮将黒羽光彦澁谷朝紀亀井玄人山田一夫ldquo還

元環境硝酸塩存在下における Pu のセメント材料に対する収着データrdquo核燃料サイク

ル開発機構技術資料JNC TN8430 2004-004 (2005)

田中知ldquo原子力固液界面プロジェクト不均質場吸着理論の体系化と放射性廃棄物処分へ

の適用rdquo原子力研究所技術資料JAERI-Tech 2002-016 pp1-10 (2002)

武部愼一下岡謙司藤本譲和達嘉樹ldquoセメントモルタル中の 137Cs の拡散に関する研

究rdquo原子力研究所技術資料JAERI-M-89-211 (1989)

武部慎一小西正郎小川弘道ldquoセメント系材料への Cl-36 の吸着挙動rdquo日本原子力学会

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Toyohara M Kaneko M Ueda H Mitsutsuka N Fujihara H Murase T and Saito N

ldquoIodine sorption onto mixed solid alumina cement and calcium compoundsrdquo Journal of Nuclear

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Wieland E Tits J and Bradbury MH ldquoThe potential effect of cementitious colloids on

radionuclide mobilisation in a repository for radioactive wasterdquo Applied Geochemistry vol19

pp119-135 (2004)

Wieland E Tits J Ulrich A and Bradbury MH ldquoExperimental evidence for solubility

limitation of the aqueous Ni(II) concentration and isotopic exchange of 63Ni in cementitious

systemsrdquo Radiochimica Acta vol94 pp29-36 (2006)

Wierczinski B Helfer S Ochs M and Skarnemark G ldquoSolubility measurements and sorption

studies of thorium in cement pore waterrdquo Jounal of Alloys and Compounds 271-273

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山口貴行米山俊明田中知ldquoセメント構成成分への Sr の吸着と表面の電気的状態につい

てrdquo日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p582 (1997)

JAEA-DataCode 2011-022

- 16 -

山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

会」要旨集NoO23 (2003)

Zhao P Allen PG Sylwester ER and Viani BE ldquoThe partitioning of uranium and neptunium

onto hydrothermally altered concreterdquo Radiochimica Acta vol88 pp729-736 (2000)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo各

種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

Montmorillonite Using Surface Complexation Modelsrdquo Applied Geochemistry vol26 pp

S154-S157 (2011)

秋葉健一 ldquo岩石のイオン交換容量とセシウムの分配係数rdquo 陸地処分の天然バリア

RWM-86006 pp1-11 (1986)

Akiba K and Hashimoto H ldquoDistribution Coefficient of Strontium on Variety of Minerals and

Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No3 pp275-279 (1990)

Akiba K Hashimoto H and Kanno T ldquoDistribution Coefficient of Cesium and Cation Exchange

Capacity of Minerals and Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol26 No12 pp1130-1135 (1989)

Allard B Olofsson U Torstenfelt B Kipatsi H and Andersson K ldquoSorption of Actinides in

Well-Defined Oxidation States on Geological Mediardquo Mat Res Soc Symp Proc vol11

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Ames LL and McGarrah JE ldquoInvestigation of Basalt-Radionuclide Distribution Coefficients

Fiscal Year 1980 Annual Reportrdquo RHO-BWI-C-108 PNL--3462 p109 (1980)

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using an electrical potential gradient as a driving force for migrationrdquo Mat Res Soc Symp

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Granite Using Leachate from Fully Radioactive Waste Glassrdquo Proceedings of the 1989 Joint

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Baik MH Hyun SP and Hahn PS ldquoSurface and bulk sorption of uranium(VI)onto granite

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JAEA-DataCode 2011-022

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clayey sediments of the upper Saxon Elbe river valleyrdquo Journal of Radioanalytical and Nuclear

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Bascetin E and Atun G ldquoAdsorption behavior of strontium on binary mineral mixtures of

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 2: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

i

収着データベース(JAEA-SDB)の開発 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

日本原子力研究開発機構

地層処分研究開発部門

地層処分基盤研究開発ユニット

陶山 忠宏舘 幸男

(2011 年 12 月 13 日受理)

放射性廃棄物地層処分の性能評価において放射性核種の緩衝材(ベントナイト)及び岩石中

での収着現象はその移行遅延を支配する重要な現象であるこの収着現象を定量的にあらわす

収着分配係数(Kd)は性能評価における最重要パラメータの一つであり信頼性の高い分配係数

の実測データを集約したデータベースは様々な環境条件を考慮した性能評価パラメータの設定

においてまた収着モデル予測評価手法の構築においても重要な役割を担うこのような観点

から日本原子力研究開発機構では高レベル放射性廃棄物の地層処分性能評価の基盤整備を目

的に重要核種の緩衝材及び岩石への収着を対象として収着データベース(JAEA-SDB)の開

発を進めてきたこの収着データベースは第 2 次取りまとめを契機として最初のデータベース

を整備して以降今後の性能評価におけるニーズへの対応を念頭にデータベースに含まれるデ

ータの信頼度評価実際の地質環境に対するパラメータ設定におけるデータベース適用等に着目

してデータベースの改良更新を継続的に実施してきた

本報告ではTRU 廃棄物等を含む多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第

一原子力発電所事故にも関連した表層環境中の核種挙動評価への活用も念頭にセメント材料系

土壌系の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつJAEA-SDB のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル開発と

関連する最新データの拡充もあわせて行った今回の更新において334 の文献から約 16000 件

の Kdデータを追加しJAEA-SDB に含まれる文献数は 684Kd データ数は約 46000 件となった

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において有効なデ

ータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられる

核燃料サイクル工学研究所(駐在)319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33 技術開発協力員

JAEA-DataCode 2011-022

ii

Development of Sorption Database (JAEA-SDB)

Update of Sorption Data Including Soil and Cement Systems

Tadahiro SUYAMA and Yukio TACHI

Geological Isolation Research Unit

Geological Isolation Research and Development Directorate

Japan Atomic Energy Agency

Tokai-mura Naka-gun Ibaraki-ken

(Received December 13 2011)

Sorption of radionuclides in buffer materials (bentonite) and rocks is the key process in the safe

geological disposal of radioactive waste because migration of radionuclides in this barrier is expected to

be controlled by sorption processes Distribution coefficient (Kd) is therefore important parameter in the

performance assessment (PA) of geological disposal The sorption database including extensive

compilations of Kd data measurerd by batch sorption experiments plays key roles in PA-related Kd setting

and predictive model development under a variety of geochemical conditions For this purpose Japan

Atomic Energy Agency (JAEA) has developed sorption database (JAEA-SDB) as an important basis for

the PA of high-level radioactive waste disposal This sorption database was firstly developed for the H12

PA and was improved and updated in view of potential future data needs focusing on assuring the desired

quality level and testing the usefulness of the databases for possible applications to PA-related parameter

setting

The present report focuses on updating of the sorption database (JAEA-SDB) by adding Kd data for

various systems including soil and cement systems to apply JAEA-SDB for the PA-related Kd setting for

disposal of low level radioactive wastes including TRU wastes and the evaluation of radionuclide transport

in surface soil systems The updated data includes Kd data for soil and cement systems extracted from

mainly previous published database and Kd data related to our recent activities on the Kd setting and

mechanistic model development As a result 16000 Kd data from 334 references are added total Kd values

in the JAEA-SDB are about 46000 The updated JAEA-SDB is expected to make it possible to obtain

quick overview of the available data and to have suitable access to the respective data for the performance

assessment of various types of radioactive waste

Keywords Sorption Database Distribution Coefficient Kd Soil Cement Bentonite Rock

Collaborating Engineer

JAEA-DataCode 2011-022

iii

目 次

1 はじめに 1

2 固相分類の再構成 2

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理 4

31 土壌系データの特徴と整理 4

32 セメント系データの特徴と整理 4

4 更新データの文献 6

41 土壌系データ 6

42 セメント系データ 11

43 その他のデータ 16

5 データベースの活用事例 28

6 まとめ 32

謝辞 32

参考文献 33

Contents

1 Introduction 1

2 Re-classification of solid group 2

3 Features and structures of database for soil and cement systems 4

31 Features and structures of database for soil systems 4

32 Features and structures of database for cement systems 4

4 Reference list of updated data 6

41 Soil data 6

42 Cement data 11

43 Other data 16

5 An example of using database 28

6 Summary 32

Acknowledgments 32

References 33

JAEA-DataCode 2011-022

iv

図目次

図 2-1 新旧固相グループ 2

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 3

図 5-1 土壌系での Cs の Kdデータのヒストグラム 28

図 5-2 土壌系での Cs の Kdデータの pH 依存性 29

図 5-3 土壌系での Cs の Kdデータのイオン強度依存性 30

図 5-4 土壌系での Cs の Kdデータの Cs 初期濃度依存性 31

表目次

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル 5

JAEA-DataCode 2011-022

- 1 -

1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

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- 2 -

2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

JAEA-DataCode 2011-022

- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

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- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

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- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

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- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

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Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

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Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

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Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

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Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

学会論文報告集vol254 pp37-48 (1976)

福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

Unconsoilidated Geological Materialsrdquo Health Phys vol39 pp637-649 (1980)

五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

Approach to Its Safety Evaluationrdquo ldquoHealth Phys vol26 pp53-63 (1974)

井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

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Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

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日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

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神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

234Th in the Pinheiros River Sediment-Waterrdquo J Radioanal Chem Articles 1771 pp139-147

(1994)

馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

Mobilization by Complexing Agentsrdquo Science vol200 No30 pp1477-1481 (1978)

Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

Radionuclides in Sediment Rocksrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp239-244 (1988)

森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

中移動rdquo日本原子力学会誌vol15 No7 pp503-508 (1973)

小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

原子力研究所技術資料JAERI-Research 96-004 (1996)

大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

日本原子力学会誌vol25 pp486-493 (1983)

Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

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大貫敏彦ldquoセシウムの砂質土壌及び土壌成分への吸着挙動rdquo日本原子力学会「1993 年秋

の大会」予稿集p655 (1993)

大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

料を用いた放射性核種移動試験rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1377-1382 (1989)

Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

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JAEA-DataCode 2011-022

- 9 -

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Routson RC Barney GS and Seil RO ldquoMeasurement of Fission Product Sorption Parameters

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挙動rdquo日本原子力学会「昭 63 年会」予稿集p46 (1988)

颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

度科学研究費補助金奨励研究(A) 研究成果報告書 (1999)

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Wastesrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for Nuclear Waste

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

妹尾宗明私信日本原子力研究所 (1988)

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

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の吸着特性rdquo電力中央研究所報告NoU00031 pp1-4 (2001)

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

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JAEA-DataCode 2011-022

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山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

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種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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JAEA-DataCode 2011-022

- 28 -

5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

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舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 3: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

ii

Development of Sorption Database (JAEA-SDB)

Update of Sorption Data Including Soil and Cement Systems

Tadahiro SUYAMA and Yukio TACHI

Geological Isolation Research Unit

Geological Isolation Research and Development Directorate

Japan Atomic Energy Agency

Tokai-mura Naka-gun Ibaraki-ken

(Received December 13 2011)

Sorption of radionuclides in buffer materials (bentonite) and rocks is the key process in the safe

geological disposal of radioactive waste because migration of radionuclides in this barrier is expected to

be controlled by sorption processes Distribution coefficient (Kd) is therefore important parameter in the

performance assessment (PA) of geological disposal The sorption database including extensive

compilations of Kd data measurerd by batch sorption experiments plays key roles in PA-related Kd setting

and predictive model development under a variety of geochemical conditions For this purpose Japan

Atomic Energy Agency (JAEA) has developed sorption database (JAEA-SDB) as an important basis for

the PA of high-level radioactive waste disposal This sorption database was firstly developed for the H12

PA and was improved and updated in view of potential future data needs focusing on assuring the desired

quality level and testing the usefulness of the databases for possible applications to PA-related parameter

setting

The present report focuses on updating of the sorption database (JAEA-SDB) by adding Kd data for

various systems including soil and cement systems to apply JAEA-SDB for the PA-related Kd setting for

disposal of low level radioactive wastes including TRU wastes and the evaluation of radionuclide transport

in surface soil systems The updated data includes Kd data for soil and cement systems extracted from

mainly previous published database and Kd data related to our recent activities on the Kd setting and

mechanistic model development As a result 16000 Kd data from 334 references are added total Kd values

in the JAEA-SDB are about 46000 The updated JAEA-SDB is expected to make it possible to obtain

quick overview of the available data and to have suitable access to the respective data for the performance

assessment of various types of radioactive waste

Keywords Sorption Database Distribution Coefficient Kd Soil Cement Bentonite Rock

Collaborating Engineer

JAEA-DataCode 2011-022

iii

目 次

1 はじめに 1

2 固相分類の再構成 2

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理 4

31 土壌系データの特徴と整理 4

32 セメント系データの特徴と整理 4

4 更新データの文献 6

41 土壌系データ 6

42 セメント系データ 11

43 その他のデータ 16

5 データベースの活用事例 28

6 まとめ 32

謝辞 32

参考文献 33

Contents

1 Introduction 1

2 Re-classification of solid group 2

3 Features and structures of database for soil and cement systems 4

31 Features and structures of database for soil systems 4

32 Features and structures of database for cement systems 4

4 Reference list of updated data 6

41 Soil data 6

42 Cement data 11

43 Other data 16

5 An example of using database 28

6 Summary 32

Acknowledgments 32

References 33

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iv

図目次

図 2-1 新旧固相グループ 2

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 3

図 5-1 土壌系での Cs の Kdデータのヒストグラム 28

図 5-2 土壌系での Cs の Kdデータの pH 依存性 29

図 5-3 土壌系での Cs の Kdデータのイオン強度依存性 30

図 5-4 土壌系での Cs の Kdデータの Cs 初期濃度依存性 31

表目次

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル 5

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- 1 -

1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

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- 2 -

2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

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- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

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- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

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- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

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- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

Substances in the Mobility of Radioiodine in Soilsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp201-206

(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

Nuclear Waste Management Kyoto pp139-140 (1994)

Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

学会論文報告集vol254 pp37-48 (1976)

福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

Unconsoilidated Geological Materialsrdquo Health Phys vol39 pp637-649 (1980)

五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

Approach to Its Safety Evaluationrdquo ldquoHealth Phys vol26 pp53-63 (1974)

井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

No7 pp445-451 (1976)

Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

Backfill Materials under both Oxidizing and Reducing Conditionsrdquo Journal of Nuclear Science

and Technology vol25 No6 pp534-539 (1988)

日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

Cesium in Overburden at a Storage Area for Low-Level Radioactive Wasterdquo Can Geotech J

vol22 pp6-16 (1985)

神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

234Th in the Pinheiros River Sediment-Waterrdquo J Radioanal Chem Articles 1771 pp139-147

(1994)

馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

Mobilization by Complexing Agentsrdquo Science vol200 No30 pp1477-1481 (1978)

Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

Radionuclides in Sediment Rocksrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp239-244 (1988)

森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

中移動rdquo日本原子力学会誌vol15 No7 pp503-508 (1973)

小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

原子力研究所技術資料JAERI-Research 96-004 (1996)

大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

日本原子力学会誌vol25 pp486-493 (1983)

Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

Undisturbed and Disturbed Sandy Soilrdquo J Nucl Tech vol88 No1 pp55-63 (1989)

大貫敏彦ldquoセシウムの砂質土壌及び土壌成分への吸着挙動rdquo日本原子力学会「1993 年秋

の大会」予稿集p655 (1993)

大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

料を用いた放射性核種移動試験rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1377-1382 (1989)

Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

Sandy Soil Layer - Difference of Migration Behavior and Desorption Process for

Radionuclidesrdquo J Nucl Sci Technol vol27 pp750-755 (1990)

岡島幸雄ldquo数種土壌の埋め戻し材としての特性rdquo陸地処分の工学バリア RWM-87009

pp116-127 (1987)

Pickens JF Jackson RE Inch KJ and Merritt WF ldquoMeasurement of Distribution Coefficients

Using a Radial Injection Dual-Tracer Testrdquo Water Resources Research vol17 No3 pp529-544

(1981)

Rancon D ldquoComparative Study of Radioactive Iodine Behavior in Soils under Various

Experimental and Natural Conditionsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp187-193 (1988)

JAEA-DataCode 2011-022

- 9 -

Reynolds WD Gillham RW and Cherry JA ldquoEvaluation of Distribution Coefficients for the

Prediction of Strontium and Cesium Migration in a Uniform Sandrdquo Can Geotech J vol19

No1 pp139-141 (1982)

Routson RC Barney GS and Seil RO ldquoMeasurement of Fission Product Sorption Parameters

for Hanford 200 Area Sediment Typesrdquo RHO-LD-73 (1978)

坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

挙動rdquo日本原子力学会「昭 63 年会」予稿集p46 (1988)

颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

度科学研究費補助金奨励研究(A) 研究成果報告書 (1999)

Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

Wastesrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for Nuclear Waste

Management Kyoto pp143-144 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

妹尾宗明私信日本原子力研究所 (1988)

Sheppard JC ldquoDetermination of Distribution Ratios and Diffusion Coefficients of Neptunium

Americium and Curium in Soil-Aquatic Environmentsrdquo RLO-2221-T-12-2 (1976)

Sheppard MI Thibault DH and Mitchell JH ldquoElement Leaching and Capillary Rise in Sandy

Soil Cores Experimental Resultsrdquo J Environmental Quality vol16 No3 pp273-284 (1987)

Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

Ratios An Experimental Evaluationrdquo J Environ Radioactivity vol7 pp221-247 (1988)

白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquo241Am の砂への吸着挙動rdquo日本原子力学会「昭和 62 年秋

の大会」予稿集(第 2 分冊)p227 (1987)

Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

影響-rdquoRadioisotopes vol35 No2 pp70-76 (1986)

武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

pp681-684 (1988)

武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

境移行挙動(3)rdquoUTNL-R 東京大学 vol371 pp64-65 (1998)

田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

会誌vol30 No10 pp933-941 (1988)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

vol43 pp389-396 (1994)

Tanaka T and Senoo M ldquoSorption of 60Co 85Sr 137Cs 237Np and 241Am on Soil under

Coexistence of Humic Acid Effects of Molecular Size of Humic Acidrdquo Mat Res Soc Symp

Proc p353 (1995)

田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

離特性rdquo日本原子力学会誌vol37 No1 pp51-58 (1995)

田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

価rdquoRadioisotopes vol45 pp293-302 (1996)

Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

Molecular Size of Humic Acid ndashldquo J Nucl Sci Technol vol34 pp829-834 (1997)

筒井天尊西牧 研壮ldquo放射性核種の土砂への分配に関する基礎的研究 放射性陽イオンの

交換吸着体への分配係数におよぼす共存 Ca2+と Mg2+との影響rdquoKURRI-TR p151 (1977)

内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

Defined Combinations of Natural Mineralsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp183-186 (1988)

山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

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山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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JAEA-DataCode 2011-022

- 28 -

5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

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Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

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加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

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Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

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Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

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Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

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JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

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齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

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JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 4: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

iii

目 次

1 はじめに 1

2 固相分類の再構成 2

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理 4

31 土壌系データの特徴と整理 4

32 セメント系データの特徴と整理 4

4 更新データの文献 6

41 土壌系データ 6

42 セメント系データ 11

43 その他のデータ 16

5 データベースの活用事例 28

6 まとめ 32

謝辞 32

参考文献 33

Contents

1 Introduction 1

2 Re-classification of solid group 2

3 Features and structures of database for soil and cement systems 4

31 Features and structures of database for soil systems 4

32 Features and structures of database for cement systems 4

4 Reference list of updated data 6

41 Soil data 6

42 Cement data 11

43 Other data 16

5 An example of using database 28

6 Summary 32

Acknowledgments 32

References 33

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iv

図目次

図 2-1 新旧固相グループ 2

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 3

図 5-1 土壌系での Cs の Kdデータのヒストグラム 28

図 5-2 土壌系での Cs の Kdデータの pH 依存性 29

図 5-3 土壌系での Cs の Kdデータのイオン強度依存性 30

図 5-4 土壌系での Cs の Kdデータの Cs 初期濃度依存性 31

表目次

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル 5

JAEA-DataCode 2011-022

- 1 -

1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

JAEA-DataCode 2011-022

- 2 -

2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

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- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

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- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

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(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

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(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

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Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

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Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

学会論文報告集vol254 pp37-48 (1976)

福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

Unconsoilidated Geological Materialsrdquo Health Phys vol39 pp637-649 (1980)

五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

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井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

No7 pp445-451 (1976)

Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

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日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

Cesium in Overburden at a Storage Area for Low-Level Radioactive Wasterdquo Can Geotech J

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神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

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馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

Mobilization by Complexing Agentsrdquo Science vol200 No30 pp1477-1481 (1978)

Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

Radionuclides in Sediment Rocksrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp239-244 (1988)

森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

中移動rdquo日本原子力学会誌vol15 No7 pp503-508 (1973)

小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

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大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

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Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

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大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

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Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

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JAEA-DataCode 2011-022

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

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九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

境移行挙動(3)rdquoUTNL-R 東京大学 vol371 pp64-65 (1998)

田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

会誌vol30 No10 pp933-941 (1988)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

vol43 pp389-396 (1994)

Tanaka T and Senoo M ldquoSorption of 60Co 85Sr 137Cs 237Np and 241Am on Soil under

Coexistence of Humic Acid Effects of Molecular Size of Humic Acidrdquo Mat Res Soc Symp

Proc p353 (1995)

田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

離特性rdquo日本原子力学会誌vol37 No1 pp51-58 (1995)

田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

価rdquoRadioisotopes vol45 pp293-302 (1996)

Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

Molecular Size of Humic Acid ndashldquo J Nucl Sci Technol vol34 pp829-834 (1997)

筒井天尊西牧 研壮ldquo放射性核種の土砂への分配に関する基礎的研究 放射性陽イオンの

交換吸着体への分配係数におよぼす共存 Ca2+と Mg2+との影響rdquoKURRI-TR p151 (1977)

内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

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山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

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Yamamoto T Takebe S and Ogawa H ldquoLarge Column Test for Radionuclide Migration in Soil

Layerrdquo The Third International Symposium on Advanced Nuclear Energy Research-Global

Environment and Nuclear Energy- vol462 pp420-425 (1991)

JAEA-DataCode 2011-022

- 11 -

保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

力学会「1993 年秋の大会」予稿集p657 (1993)

Yasuda H ldquoSorption of Manganese Cobalt Zinc Strontium and Cesium onto Agricultural Soils

Statistical Analysis on Effects of Soil Propertiesrdquo Water Air Soil Pollution vol83 pp85-96

(1995)

Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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2 pp399-406(1990)

Allard B Torstenfelt B and Andersson K ldquoSorption studies of H14CO3- on some geologic

media and concreterdquo Scientific basis for nuclear waste management vol3 pp465-472 (1981)

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- 12 -

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

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加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 5: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

iv

図目次

図 2-1 新旧固相グループ 2

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 3

図 5-1 土壌系での Cs の Kdデータのヒストグラム 28

図 5-2 土壌系での Cs の Kdデータの pH 依存性 29

図 5-3 土壌系での Cs の Kdデータのイオン強度依存性 30

図 5-4 土壌系での Cs の Kdデータの Cs 初期濃度依存性 31

表目次

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル 5

JAEA-DataCode 2011-022

- 1 -

1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

JAEA-DataCode 2011-022

- 2 -

2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

JAEA-DataCode 2011-022

- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

JAEA-DataCode 2011-022

- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

Substances in the Mobility of Radioiodine in Soilsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp201-206

(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

Nuclear Waste Management Kyoto pp139-140 (1994)

Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

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五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

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五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

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五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

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五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

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日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

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日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

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馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

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九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

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Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

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日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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Tanaka T and Senoo M ldquoSorption of 60Co 85Sr 137Cs 237Np and 241Am on Soil under

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田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

離特性rdquo日本原子力学会誌vol37 No1 pp51-58 (1995)

田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

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Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

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可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

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山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

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Yamamoto T Takebe S and Ogawa H ldquoLarge Column Test for Radionuclide Migration in Soil

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Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 6: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

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1 はじめに

放射性廃棄物地層処分の安全評価において人工バリアである緩衝材(ベントナイト)

や天然バリアである岩石中での核種の収着現象は核種の移行遅延を支配する重要な現象

であるこのため収着現象を定量的にあらわす分配係数(Kd)は安全評価上の重要パラ

メータであり信頼性の高い実測データ等をベースに様々な地質環境や地球化学条件

およびそれら不確実性等も考慮して適切に設定することが重要となる

このような観点から日本原子力研究開発機構(以下原子力機構)では第2次取り

まとめ(サイクル機構1999)を契機として緩衝材や岩石の収着分配係数の実測データ

を対象として国内外の幅広い文献情報を取りまとめ分配係数データベース(澁谷ほか

1999)として整備するとともにこれらのデータベースに基づき第2次取りまとめにお

ける分配係数の設定を行った(サイクル機構1999澁谷ほか1999b柴田ほか1999)

第2次取りまとめ以降以下に示すように対象データの拡張や最新データの拡充を進め

たほか広く国内外の専門家が活用できるようホームページ(httpmigrationdbjaeagojp)で

の利用環境を整備するなど様々な観点で収着データベース(JAEA-SDB)の更新改良を

段階的に進めてきた

1) データの拡充(陶山笹本2004斎藤ほか2007Tachi et al 2011)

2) データの信頼度評価(Ochs et al 2007 Saito et al 2008 Ochs et al 2010 Suyama et al

2011 Tachi et al 2011)

3) データ検索分析機能拡充(舘ほか2008Tachi et al 2011)

4) 実際の地質環境条件におけるパラメータ設定へのデータベース適用性(Ochs et al 2008)

これら実測値をベースとしたアプローチに加え収着メカニズム理解に基づく現象論的

収着モデルデータベース開発が幅広い環境条件下でのパラメータ設定及び不確実性評価

を支援するアプローチとして近年 OECDNEA の収着プロジェクト(OECDNEA2005)

をはじめ国際的にも精力的に進められている原子力機構においても現象論的収着モ

デルデータベースの開発を進めており(舘ほか2010Ochs et al 2011 原子力機構2011)

このモデル開発においても実測データが基礎となりJAEA-SDB が重要な役割を担う

本報告では従来放射性廃棄物特に高レベル放射性廃棄物の地層処分を主たる対象

としてデータ整備を行ってきた JAEA-SDB に対しTRU 廃棄物を含む多様な低レベル放射

性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の事故にも関連した表層環境中の

核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系の分配係数データを中心にデー

タの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往のデータベース(武部ほか2001a

b加藤ほか2002)も活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図った

またベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定や

モデル開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

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2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

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図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

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3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

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表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

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4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

Substances in the Mobility of Radioiodine in Soilsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp201-206

(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

Nuclear Waste Management Kyoto pp139-140 (1994)

Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

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Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

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Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

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福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

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五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

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五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

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井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

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Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

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日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

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JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

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李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

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馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

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馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

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大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

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Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

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坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

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内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

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山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

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保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

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Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

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(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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JAEA-DataCode 2011-022

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藤原愛妹尾宗明田島孝敏斉藤裕司芦川信雄松岡信明ldquo放射性核種の変質モルタ

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加藤正平梁瀬芳晃ldquo海岸土壌及びコンクリート粉に対するコンクリート廃棄物中放射性

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前田敏克田中忠夫向井雅之小川弘道山口徹治宗像雅広松本潤子香西直文

馬場恒孝 Fan Z Cui A Gu C Zhao Y and Sun Q ldquoTRU 核種に関する野外核種移行

試験(II) 通気層土壌中に埋設した人工バリア材における核種移行試験rdquo日本原子力

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松本潤子馬場恒孝村岡進ldquo14C のモルタルへの吸着rdquo日本原子力学会「1993 秋の大

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Matsumoto J ldquoAdsorption of Carbon-14 on Mortarrdquo Abstracts of 18th International Symposium

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嶺達也三原守弘伊藤勝加藤大生ldquo種々のセメント系材料に対するヨウ素セシウム

の吸着試験rdquo動力炉核燃料開発事業団技術資料PNC TN8410 97-258 (1997)

嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

験rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p581 (1997)

望月光雄下岡謙司村岡進ldquoCsCo の分配係数に与えるコンクリートの影響rdquo日本原

子力学会「1991 秋の大会」要旨集NoJ21 p569 (1991)

望月光雄私信日本原子力研究所 (2005)

村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

定化(II)rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p578 (1997)

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Noshita K Nishi T Yoshida T Fujihara H Saito N and Tanaka S ldquoCategorization of cement

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Pilkington NJ and Stone NS ldquoThe solubility and sorption of nickel and niobium under high pH

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Pryke DC Ree JH and Streeton RJW ldquoDetermination of the solubilities and degrees of

sorption of uraniumplutoniumamericium and neptunium under near-field conditions for

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Rudin MJ Johnson WH and Steinberg SM ldquoSorptiondesorption of cesium in sulfate-resistant

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concrete or mortarrdquo 1996 SERNIA Symposium on Environmental Radioactive Nuclides Impact

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佐伯明義廣永道彦ldquoエチレンジアミン四酢酸と結合したコバルトのセメントとロームへ

JAEA-DataCode 2011-022

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の吸着特性rdquo電力中央研究所報告NoU00031 pp1-4 (2001)

Shimooka K Takebe S Li H Hirosue F Yamada K and Miyahara H ldquoPerformance

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vol1 pp581-586 (1989)

Sugiyama D and Fujita T ldquoSorption of radionuclides onto cement materials altered by

hydrothermal reactionrdquo Mat Res Soc Symp Proc vol556 pp1123-1130 (1999)

杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

所報告NoU99045 pp1-4 (2000)

杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

NoT03056 pp1-4 (2004)

Sugiyama D Chida T and Cowper M ldquoLaser ablation microprobe inductively coupled plasma

mass spectrometry study on diffusion of uranium into cement materialsrdquo Radiochimica Acta

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須黒寿康能登屋信西川義朗中村亮将黒羽光彦澁谷朝紀亀井玄人山田一夫ldquo還

元環境硝酸塩存在下における Pu のセメント材料に対する収着データrdquo核燃料サイク

ル開発機構技術資料JNC TN8430 2004-004 (2005)

田中知ldquo原子力固液界面プロジェクト不均質場吸着理論の体系化と放射性廃棄物処分へ

の適用rdquo原子力研究所技術資料JAERI-Tech 2002-016 pp1-10 (2002)

武部愼一下岡謙司藤本譲和達嘉樹ldquoセメントモルタル中の 137Cs の拡散に関する研

究rdquo原子力研究所技術資料JAERI-M-89-211 (1989)

武部慎一小西正郎小川弘道ldquoセメント系材料への Cl-36 の吸着挙動rdquo日本原子力学会

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Toyohara M Kaneko M Ueda H Mitsutsuka N Fujihara H Murase T and Saito N

ldquoIodine sorption onto mixed solid alumina cement and calcium compoundsrdquo Journal of Nuclear

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Wieland E Tits J and Bradbury MH ldquoThe potential effect of cementitious colloids on

radionuclide mobilisation in a repository for radioactive wasterdquo Applied Geochemistry vol19

pp119-135 (2004)

Wieland E Tits J Ulrich A and Bradbury MH ldquoExperimental evidence for solubility

limitation of the aqueous Ni(II) concentration and isotopic exchange of 63Ni in cementitious

systemsrdquo Radiochimica Acta vol94 pp29-36 (2006)

Wierczinski B Helfer S Ochs M and Skarnemark G ldquoSolubility measurements and sorption

studies of thorium in cement pore waterrdquo Jounal of Alloys and Compounds 271-273

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山口貴行米山俊明田中知ldquoセメント構成成分への Sr の吸着と表面の電気的状態につい

てrdquo日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p582 (1997)

JAEA-DataCode 2011-022

- 16 -

山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

会」要旨集NoO23 (2003)

Zhao P Allen PG Sylwester ER and Viani BE ldquoThe partitioning of uranium and neptunium

onto hydrothermally altered concreterdquo Radiochimica Acta vol88 pp729-736 (2000)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo各

種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

Montmorillonite Using Surface Complexation Modelsrdquo Applied Geochemistry vol26 pp

S154-S157 (2011)

秋葉健一 ldquo岩石のイオン交換容量とセシウムの分配係数rdquo 陸地処分の天然バリア

RWM-86006 pp1-11 (1986)

Akiba K and Hashimoto H ldquoDistribution Coefficient of Strontium on Variety of Minerals and

Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No3 pp275-279 (1990)

Akiba K Hashimoto H and Kanno T ldquoDistribution Coefficient of Cesium and Cation Exchange

Capacity of Minerals and Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol26 No12 pp1130-1135 (1989)

Allard B Olofsson U Torstenfelt B Kipatsi H and Andersson K ldquoSorption of Actinides in

Well-Defined Oxidation States on Geological Mediardquo Mat Res Soc Symp Proc vol11

pp775-782 (1982)

Ames LL and McGarrah JE ldquoInvestigation of Basalt-Radionuclide Distribution Coefficients

Fiscal Year 1980 Annual Reportrdquo RHO-BWI-C-108 PNL--3462 p109 (1980)

Andre M Malmstroem ME and Neretnieks I ldquoDetermining sorption coefficients in intact rock

using an electrical potential gradient as a driving force for migrationrdquo Mat Res Soc Symp

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Granite Using Leachate from Fully Radioactive Waste Glassrdquo Proceedings of the 1989 Joint

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Baik MH Hyun SP and Hahn PS ldquoSurface and bulk sorption of uranium(VI)onto granite

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 7: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

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2 固相分類の再構成

今回のデータベース更新において土壌系およびセメント系固相を中心とした大幅なデ

ータ拡充に伴って従来の JAEA-SDB においての固相分類を見直す必要がある従来のデ

ータベース(JAEA-SDB)では8 つの固相グループに分類されていた(Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals) Cementitious materials Granitic rock Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals Sandstone Tuff)セメント系は分類として設定されているが土壌系固相は

Mudstone(Sedimentary rock)に含まれていたこのためまず新たに「Soil」の固相グルー

プを追加することとするまた現象論的収着モデル開発(舘ほか2010Tachi et al 2011

原子力機構2011)において各種粘土鉱物への収着モデルの開発とその岩石等への適用評

価を進めておりそれらの取り組みとの連携も関係も念頭に現状 Bentonite(Clay minerals)

として各種粘土鉱物も含有するグループを「Bentonite(Smectite+Montmorillonite)」および

「Clay minerals」の 2 つのグループに分割するこれら固相グループの変更を図 2-1 にデ

ータベースのメイン画面を図 2-2 に示す

図 2-1 新旧固相グループ

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Smectite+Montmorillonite)

Clay minerals

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Soil

Tuff

固相グループ

Basaltic rock

Bentonite(Clay minerals)

Cementitious materials

Granitic rock

Mudstone(Sedimentary rock)

Other minerals

Sandstone

Tuff

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図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

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3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

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表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

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4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

Substances in the Mobility of Radioiodine in Soilsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp201-206

(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

Nuclear Waste Management Kyoto pp139-140 (1994)

Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

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Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

学会論文報告集vol254 pp37-48 (1976)

福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

Unconsoilidated Geological Materialsrdquo Health Phys vol39 pp637-649 (1980)

五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

Approach to Its Safety Evaluationrdquo ldquoHealth Phys vol26 pp53-63 (1974)

井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

No7 pp445-451 (1976)

Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

Backfill Materials under both Oxidizing and Reducing Conditionsrdquo Journal of Nuclear Science

and Technology vol25 No6 pp534-539 (1988)

日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

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Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

Cesium in Overburden at a Storage Area for Low-Level Radioactive Wasterdquo Can Geotech J

vol22 pp6-16 (1985)

神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

234Th in the Pinheiros River Sediment-Waterrdquo J Radioanal Chem Articles 1771 pp139-147

(1994)

馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

Mobilization by Complexing Agentsrdquo Science vol200 No30 pp1477-1481 (1978)

Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

Radionuclides in Sediment Rocksrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp239-244 (1988)

森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

中移動rdquo日本原子力学会誌vol15 No7 pp503-508 (1973)

小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

原子力研究所技術資料JAERI-Research 96-004 (1996)

大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

日本原子力学会誌vol25 pp486-493 (1983)

Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

Undisturbed and Disturbed Sandy Soilrdquo J Nucl Tech vol88 No1 pp55-63 (1989)

大貫敏彦ldquoセシウムの砂質土壌及び土壌成分への吸着挙動rdquo日本原子力学会「1993 年秋

の大会」予稿集p655 (1993)

大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

料を用いた放射性核種移動試験rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1377-1382 (1989)

Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

Sandy Soil Layer - Difference of Migration Behavior and Desorption Process for

Radionuclidesrdquo J Nucl Sci Technol vol27 pp750-755 (1990)

岡島幸雄ldquo数種土壌の埋め戻し材としての特性rdquo陸地処分の工学バリア RWM-87009

pp116-127 (1987)

Pickens JF Jackson RE Inch KJ and Merritt WF ldquoMeasurement of Distribution Coefficients

Using a Radial Injection Dual-Tracer Testrdquo Water Resources Research vol17 No3 pp529-544

(1981)

Rancon D ldquoComparative Study of Radioactive Iodine Behavior in Soils under Various

Experimental and Natural Conditionsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp187-193 (1988)

JAEA-DataCode 2011-022

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Reynolds WD Gillham RW and Cherry JA ldquoEvaluation of Distribution Coefficients for the

Prediction of Strontium and Cesium Migration in a Uniform Sandrdquo Can Geotech J vol19

No1 pp139-141 (1982)

Routson RC Barney GS and Seil RO ldquoMeasurement of Fission Product Sorption Parameters

for Hanford 200 Area Sediment Typesrdquo RHO-LD-73 (1978)

坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

挙動rdquo日本原子力学会「昭 63 年会」予稿集p46 (1988)

颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

度科学研究費補助金奨励研究(A) 研究成果報告書 (1999)

Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

Wastesrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for Nuclear Waste

Management Kyoto pp143-144 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

妹尾宗明私信日本原子力研究所 (1988)

Sheppard JC ldquoDetermination of Distribution Ratios and Diffusion Coefficients of Neptunium

Americium and Curium in Soil-Aquatic Environmentsrdquo RLO-2221-T-12-2 (1976)

Sheppard MI Thibault DH and Mitchell JH ldquoElement Leaching and Capillary Rise in Sandy

Soil Cores Experimental Resultsrdquo J Environmental Quality vol16 No3 pp273-284 (1987)

Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

Ratios An Experimental Evaluationrdquo J Environ Radioactivity vol7 pp221-247 (1988)

白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquo241Am の砂への吸着挙動rdquo日本原子力学会「昭和 62 年秋

の大会」予稿集(第 2 分冊)p227 (1987)

Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

影響-rdquoRadioisotopes vol35 No2 pp70-76 (1986)

武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

pp681-684 (1988)

武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

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日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

境移行挙動(3)rdquoUTNL-R 東京大学 vol371 pp64-65 (1998)

田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

会誌vol30 No10 pp933-941 (1988)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

vol43 pp389-396 (1994)

Tanaka T and Senoo M ldquoSorption of 60Co 85Sr 137Cs 237Np and 241Am on Soil under

Coexistence of Humic Acid Effects of Molecular Size of Humic Acidrdquo Mat Res Soc Symp

Proc p353 (1995)

田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

離特性rdquo日本原子力学会誌vol37 No1 pp51-58 (1995)

田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

価rdquoRadioisotopes vol45 pp293-302 (1996)

Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

Molecular Size of Humic Acid ndashldquo J Nucl Sci Technol vol34 pp829-834 (1997)

筒井天尊西牧 研壮ldquo放射性核種の土砂への分配に関する基礎的研究 放射性陽イオンの

交換吸着体への分配係数におよぼす共存 Ca2+と Mg2+との影響rdquoKURRI-TR p151 (1977)

内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

Defined Combinations of Natural Mineralsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp183-186 (1988)

山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

on Clay Sorbentrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No7 pp626-630 (1990)

Yamamoto T Takebe S and Ogawa H ldquoLarge Column Test for Radionuclide Migration in Soil

Layerrdquo The Third International Symposium on Advanced Nuclear Energy Research-Global

Environment and Nuclear Energy- vol462 pp420-425 (1991)

JAEA-DataCode 2011-022

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保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

力学会「1993 年秋の大会」予稿集p657 (1993)

Yasuda H ldquoSorption of Manganese Cobalt Zinc Strontium and Cesium onto Agricultural Soils

Statistical Analysis on Effects of Soil Propertiesrdquo Water Air Soil Pollution vol83 pp85-96

(1995)

Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

Processing Transportation Storage and Disposal Technical Programs and Public Education vol

2 pp399-406(1990)

Allard B Torstenfelt B and Andersson K ldquoSorption studies of H14CO3- on some geologic

media and concreterdquo Scientific basis for nuclear waste management vol3 pp465-472 (1981)

Atkins M Glaster FP and Jack JJ ldquoZeolite P in cements Its potential for immobilizing toxic

and radioactive waste speciesrdquo Waste Management vol15 No2 pp127-135 (1995)

Baker S McCrohon R Oliver P and Pilkington NJ ldquoThe sorption of niobium tin Iodine and

chlorine onto Nirex reference vault backfillrdquo Mat Res Soc Symp Proc vol333 pp719-724

(1994)

Bayliss S Ewart FT Howse RM Smith-Briggs JL Thomason HP and Willmot HA ldquoThe

solubility and sorption of lead-210 and carbon-14 in a near-field environmentrdquo Mat Res Soc

Symp Proc vol112 pp33-42 (1988)

Bayliss S Ewart FT Howse RM Lane SA Pilkington NJ Smith-Briggs JL and Wiliams

SJ ldquoThe solubility and sorption of radium and tin in a cementitious near-field environmentrdquo

Mat Res Soc Symp Proc vol127 pp879-886 (1989)

Berry JA Hobley J Lane SA Littleboy AK Nash MJ Oliver P Smith-Briggs JL and

JAEA-DataCode 2011-022

- 12 -

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

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杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

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the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

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JAEA-DataCode 2011-022

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陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 8: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 3 -

図 2-2 従来の JAEA-SDB の操作方法 ①「固相グループ」の「Mudstone(Sedimentary rocks)」を選択する②「詳細検索条件設定」

の「固相」から「soil」を選択する

操作①

操作②

JAEA-DataCode 2011-022

- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

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田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

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可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

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山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

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山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

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Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

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(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

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(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 9: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 4 -

3 土壌およびセメントデータの特徴と整理

31 土壌系データの特徴と整理

土壌に対する放射性核種の分配係数としては主に低レベル放射性廃棄物の浅地中処分

の安全評価に資することを目的に武部阿部(2001a 2001b)によるデータベースがある

土壌は「地殻表面の岩石の分解によって生じた無機物が地表に堆積したもの多くは種々

の程度に腐敗分解した動植物質を含む粒子の大きさによって礫シルト粘土に分

類されこれらの混合した土壌は粘土鉱物の含有量によって更に分類される」(岩波理化

学辞典第 5 版)とされているこれらの土壌の基本的分類に加え産地や各種物理化学

特性を含め武部阿部(2001a)に記載された情報を表 3-1 に示す JAEA-SDB のメイン

テーブルの固相情報に記載するまた土壌系の特徴として有機物に関する情報が含まれ

る場合には液相情報の DOC(溶存有機物)や Note(備考)欄に記載するあるいは境界

の判断は困難であるが参考とした文献に従うこととする武部阿部(2001a)にはバ

ッチ法以外にカラム法やフィールド法によって取得された Kdデータも一部含まれている

従来 JAEA-SDB ではバッチ法で得られたデータを基本としていたがここでは補足情報

に手法を明示したうえでバッチ法以外の手法で取得されたデータも取り込むこととした

なお従来から土壌系データが数は少ないながらも JAEA-SDB に含まれておりそれらは

「Mudstone」の固相グループにおかれていたまた砂(sand)のデータが「Sandstone」に

分類されていたケースもあるこれらは今回新たに構築した「Soil」グループに分類する

32 セメント系データの特徴と整理

セメント系材料への核種の分配係数としてはTRU 廃棄物処分において廃棄体や充填材

構造躯体等に使用されるセメント系材料への収着遅延を評価することを目的に加藤ほか

(2002)によって整備されたデータベースがあるセメントの種類水セメント比混

和材の種類および割合細骨材および粗骨材の種類養生方法養生日数養生温度劣

化処理の有無といった多種の材料特性が収着分配係数に影響を及ぼすことが考えられる

そのため既往の文献や上記データベースでもこの点に留意されておりこれらの情報

を JAEA-SDB のデータ構造(表 3-1)の固相情報の Note(備考)欄にできるだけ盛り込む

こととした収着データベースにこれらのパラメータを記載することは必要であるしか

しデータベースのシステムを改良して新たに上記のパラメータ独自のカラムを組み込む

ことはしないまたバッチ法による分配係数以外に一部拡散法によって得られた Kdデ

ータが含まれるが上記土壌系と同様に補足情報に手法を明示したうえでデータベース

に取り込むこととした加藤ほか(2002)のデータベースには溶解度の考慮固液分離の妥

当性容器吸着の考慮収着メカニズムの検討等従来の JAEA-SDB の信頼度評価(例え

ば舘ほか(2008)の表 3-3 参照)として取り扱っている内容が含まれるこれらは今後

信頼度評価として検討していくこととし今回盛り込むことはしない

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

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(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

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Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

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(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

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福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

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五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

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五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

Approach to Its Safety Evaluationrdquo ldquoHealth Phys vol26 pp53-63 (1974)

井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

No7 pp445-451 (1976)

Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

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and Technology vol25 No6 pp534-539 (1988)

日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

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神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

234Th in the Pinheiros River Sediment-Waterrdquo J Radioanal Chem Articles 1771 pp139-147

(1994)

馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

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Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

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森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

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小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

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大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

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Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

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大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

料を用いた放射性核種移動試験rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1377-1382 (1989)

Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

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Rancon D ldquoComparative Study of Radioactive Iodine Behavior in Soils under Various

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JAEA-DataCode 2011-022

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

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九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

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Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

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田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

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内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

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山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

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杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

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舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 10: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 5 -

表 3-1 収着データベースのメインデータテーブル

分類 項目 単位 内容

Save No - 管理番号

元素 情報

Element - 元素記号(基本検索条件)

Redox - 価数

固相 情報

Solid Phase Group - 固相グループ(基本検索条件)

Solid Phase - 岩石粘土鉱物鉱物等の固相名称

Additional Information

Specific Surface Area m2g 比表面積

CEC meq100g 陽イオン交換容量(Cation Exchange Capacity)

Note mm 固相粒径等の補足情報

chemicalmineral composition - 化学組成鉱物組成(PDF 表示)

液固比情報

SolutionSolid mLg 液固比

Additional Information

Solution mL 液相量

Solid g 固相量

液相 情報

water type -

Additional Information

Ca ppm Ca 濃度

Na ppm Na 濃度

K ppm K 濃度

Mg ppm Mg 濃度

Cl ppm Cl 濃度

HCO3 ppm HCO3 濃度

SO4 ppm SO4 濃度

F ppm F 濃度

SiO2 ppm SiO2 濃度

Fe ppm Fe 濃度

NO3 ppm NO3 濃度

ClO4 ppm ClO4 濃度

Ionic strength molL それぞれの溶存イオン濃度を計算して算出

DOC ppm 溶存有機物濃度

note - 備考

pH init - 初期 pH

pH end - 最終 pH

Eh init mV 初期 Eh

Eh end mV 最終 Eh

試験 条件 情報

atmredox condition - 試験雰囲気使用還元剤等

C init molL 核種初期濃度

temp 試験温度

Contact time day 試験期間

Separation - 固液分離方法

分配 係数 情報

Kd m3kg 分配係数

Additional Information

error m3kg 誤差

type of information - 分配係数の形態及び算出方法

replicates n - 試験繰返し数

文献に関する情報

Reference - データ出典文献

Additional Information

Author - 著者

Year - 文献年度

Title - タイトル

Journal - 雑誌名

Publisher - 出版した組織

Vol - 巻

No - ナンバー

Page - 頁

Note - データベース内の項目に関する補足情報やそれ以外の文献情報

その他 additional Information - 分配係数測定に関わる補足的説明

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

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九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

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高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

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武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

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田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

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田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

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Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

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可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

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山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

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山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

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JAEA-DataCode 2011-022

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Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

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(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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Gardiner M P Smith A J and Williams S J ldquoSorption on inactive repository componentsrdquo

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嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

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モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 11: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 6 -

4 更新データの文献

今回のデータベース更新では最初に記載した通り大きく 3 つのカテゴリー(1)土壌

系(2)セメント系(3)その他(ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるい

はパラメータ設定やモデル化等において重要なデータ等)に分けられるそれぞれの概要

文献数とデータ数更に対象とした文献リストを以下に示す

41 土壌系データ

基本的に武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献データを全て導入する文献数は 93

データ数は約 4600 である

Bachhuber H Bunzl K and Schimmack W ldquoSpatial Variability of the Distribution Coefficients

of 137Cs 65Zn 85Sr 57Co 109Cd 141Ce 103Ru 95mTc and 131I in a Cultivated Soilrdquo Nuclear

Technology p72 (1986)

Balogh JC and Grigal DF ldquoSoil Chromatographic Movement of Technetium-99 through

Selected Minnesota Soilsrdquo Soil Science vol130 pp278-282 (1980)

Bode W ldquoInvestigations on Radionuclide Retardation at ASSE Salt Mine - R amp D Program and

First Resultsrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management pp121-130

(1986)

Bors J Kuehn W and Martens R ldquoStudies on the Role of Natural and Anthropogenic Organic

Substances in the Mobility of Radioiodine in Soilsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp201-206

(1988)

Bors J Erten HN and Assemi S ldquoStudies of the Liquid-Solid Ratio Effect on the Distribution

Ratio Rd in Sorptionrdquo Abstracts of 18th International Symposium on the Scientific Basis for

Nuclear Waste Management Kyoto pp139-140 (1994)

Brown DJ ldquoMigration Characteristics of Radionuclides Through Sediments Underlying the

Hanford Reservationrdquo Disposal of Radioactive Wastes in the Ground Proceedings of a

Symposium Vienna 29 May-2 June 1967 International Atomic Energy Agency pp215-228

(1967)

Buckley LP Arbique GM Tosello NB and Woods BL ldquoEvaluation of Backfill Materials for

a Shallow-Depth Repositoryrdquo Procof the 2nd InterConfon Radioactive Waste Management

pp212-216 (1986)

Bunzl K and Schultz W ldquoDistribution Coefficients of 137Cs and 85Sr by Mixtures of Clay and

Humic Materialrdquo J Radioanal Chem Articles 901 pp23-37 (1985)

Denham DH ldquoRadiological Evaluations for Advanced Waste Management Studiesrdquo BNWL-1764

(1974)

Drndarski N and Golobočanin D ldquoRadionuclide Partitioning Coefficients in the Sava River

Ecosystemrdquo J Radioanal Nucl Chem Letters 199 No1 pp21-26 (1995)

Erten HN Aksoyoglu S Hatipoglu S and Gokturk H ldquoSorption of Cesium and Strontium on

JAEA-DataCode 2011-022

- 7 -

Montmorillonite and Kaoliniterdquo Radiochimica Acta vol4445 pp147-151 (1988)

福井正美桂山幸典ldquo飽和砂層内における Cs および Sr の吸着モデルに関する研究rdquo土木

学会論文報告集vol254 pp37-48 (1976)

福井正美藤川陽子井岡達也木村雄一郎本田嘉秀桂山幸典ldquo沿岸海底土への放射

性核種の分配および吸着挙動rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1165-1175 (1989)

福井正美ldquo土壌中放射性ヨウ素の移行評価にKd モデルは妥当かrdquo「環境中微量物質の挙

動パラメータ検討専門研究会」報告書 KURRI-KR-1 pp37-40 (1995)

Gillham RW Cherry JA and Lindsay LE ldquoCesium Distribution Coefficients in

Unconsoilidated Geological Materialsrdquo Health Phys vol39 pp637-649 (1980)

五十嵐敏文馬原保典ldquo自然環境中の安定同位元素を用いた放射性核種分配係数測定法の

提案rdquo電力中央研究所報告U95025 (1996)

五十嵐敏文河西基馬原保典ldquoバッチ試験およびカラム試験による砂の核種吸着特性rdquo

電力中央研究所報告U87003 (1987)

Igarashi T Mahara Y Ashikawa N and Okamura M ldquoEvaluation of Radioactive Strontium

Distribution Coefficient by Analyzing Background Stable Strontiumrdquo J Nucl Sci Technol

vol35 pp190-197 (1998)

五十嵐敏文馬原保典駒田広也ldquo自然環境中の安定核種による放射性核種分配係数推定

法rdquo電力中央研究所報告 U87063 (1988)

五十嵐敏文馬原保典河西基藤原靖今村聡下茂道人ldquo不飽和ローム層中の物質移

行に関するフィールド試験 (II) 自然降雨条件下の吸着性トレーサの降下浸透特性rdquo日

本原子力学会誌vol33No2pp180-193 (1991)

五十嵐敏文馬原保典岡村正紀芦川信雄ldquo放射性ストロンチウムの分配係数と自然環

境中の安定ストロンチウムの固液相濃度分布比との関係rdquoRadioisotopes vol41

pp350-356 (1992)

Inoue Y and Morisawa S ldquoOn the Selection of a Ground Disposal Site for Radioactive Waste An

Approach to Its Safety Evaluationrdquo ldquoHealth Phys vol26 pp53-63 (1974)

井上頼輝森澤眞輔馬原保典ldquo通気層における放射性核種の移動(I) パーコレートする液

に含まれる核種の移動rdquo日本原子力学会誌vol17 No7 pp376-384 (1975)

井上頼輝森澤眞輔ldquo帯水層における放射性核種の移動(I) 模型地層による実験的検討rdquo

日本原子力学会誌vol18 No1 pp42-50 (1976)

井上頼輝森澤眞輔宮武法善ldquo非イオン状 Y-90 の地中移動rdquo日本原子力学会誌vol18

No7 pp445-451 (1976)

Ito K and Kanno T ldquoSorption Behavior of Carrier-Free Technetium-95m on Minerals Rocks and

Backfill Materials under both Oxidizing and Reducing Conditionsrdquo Journal of Nuclear Science

and Technology vol25 No6 pp534-539 (1988)

日本原子力研究所ldquo低レベル放射性廃棄物陸地処分安全性実証試験「人工バリア安全性実

証試験」報告書rdquo「人工バリア安全性実証試験」報告書 日本原子力研究所 (1989)

日本原子力研究所ldquo平成 4 年度低レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書rdquo平成 4 年度低

レベル放射性廃棄物処分技術開発報告書 日本原子力研究所 (1993)

日本原子力研究所ldquo平成 7 年度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書rdquo平成 7 年

度 天然バリア安全性実証試験(PhaseII)報告書 日本原子力研究所 (1995)

JAEA-DataCode 2011-022

- 8 -

Johnston HM Gillham RW and Cherry JA ldquoDistribution Coefficients for Strontium and

Cesium in Overburden at a Storage Area for Low-Level Radioactive Wasterdquo Can Geotech J

vol22 pp6-16 (1985)

神山秀雄山本忠利下岡謙司武部慎一小川弘道田中忠夫向井雅之古宮友和

李書伸王志郭擇徳李禎堂趙英杰李盛芳ldquo放射性各種野外移行試験-日中協力

研究-rdquoJAERI-Research 94-009 (1994)

Klotz D and Oliv F ldquoEine einfache Methode zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten von

Radionukliden im Grundwasserrdquo Gwf-WasserAbwasser vol124 No3 pp139-141 (1983)

Lima MF and Mazzilli BP ldquoDetermination of the Distribution Coefficients for 134Cs 60Co and

234Th in the Pinheiros River Sediment-Waterrdquo J Radioanal Chem Articles 1771 pp139-147

(1994)

馬原保典渡部直人ldquoフォールアウト(放射性降下物)を利用したプルトニウムの地中移

動速度の検討rdquo電力中央研究所報告382024 (1982)

馬原保典ldquo放射性廃棄物の浅層陸地処分のための基礎的研究 -浅層地中での放射性核種移

動に関する検討-rdquo(1988)

Means JL Crerar DA and Duguid JO ldquoMigration of Radioactive Waste Radionuclide

Mobilization by Complexing Agentsrdquo Science vol200 No30 pp1477-1481 (1978)

Meier H Zimmerhackl E Hecker W Zeitler G and Menge P ldquoMeasurement of Diffusion of

Radionuclides in Sediment Rocksrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp239-244 (1988)

森澤真輔ldquo放射性廃棄物地中処分場の立地選定(IV) 多核種が共存する場合の放射性核種地

中移動rdquo日本原子力学会誌vol15 No7 pp503-508 (1973)

小川弘道長尾誠也妹尾宗明ldquo六ヶ所土壌における無機形 14C の分配係数の測定rdquo日本

原子力研究所技術資料JAERI-Research 96-004 (1996)

大貫敏彦和達嘉樹ldquo砂層中における Cs-137 の移動 移動に及ぼす土壌微細粒子の影響rdquo

日本原子力学会誌vol25 pp486-493 (1983)

Ohnuki T Tanaka T Ogawa H and Yamaoto T ldquoRetardation Factor of a Radionuclide for

Undisturbed and Disturbed Sandy Soilrdquo J Nucl Tech vol88 No1 pp55-63 (1989)

大貫敏彦ldquoセシウムの砂質土壌及び土壌成分への吸着挙動rdquo日本原子力学会「1993 年秋

の大会」予稿集p655 (1993)

大塚芳郎山本忠利武部愼一和達嘉樹ldquo海岸砂層地域およびローム層地域の帯水層試

料を用いた放射性核種移動試験rdquo日本原子力学会誌vol31 pp1377-1382 (1989)

Ohtsuka Y and Takebe S ldquoMigration Behavior of Radionuclides (60Co 85Sr and 137Cs) in Aerated

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JAEA-DataCode 2011-022

- 9 -

Reynolds WD Gillham RW and Cherry JA ldquoEvaluation of Distribution Coefficients for the

Prediction of Strontium and Cesium Migration in a Uniform Sandrdquo Can Geotech J vol19

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Routson RC Barney GS and Seil RO ldquoMeasurement of Fission Product Sorption Parameters

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坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

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颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

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Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

妹尾宗明私信日本原子力研究所 (1988)

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Sheppard MI Thibault DH and Mitchell JH ldquoElement Leaching and Capillary Rise in Sandy

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Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

Ratios An Experimental Evaluationrdquo J Environ Radioactivity vol7 pp221-247 (1988)

白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquo241Am の砂への吸着挙動rdquo日本原子力学会「昭和 62 年秋

の大会」予稿集(第 2 分冊)p227 (1987)

Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

影響-rdquoRadioisotopes vol35 No2 pp70-76 (1986)

武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

pp681-684 (1988)

武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

境移行挙動(3)rdquoUTNL-R 東京大学 vol371 pp64-65 (1998)

田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

会誌vol30 No10 pp933-941 (1988)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

vol43 pp389-396 (1994)

Tanaka T and Senoo M ldquoSorption of 60Co 85Sr 137Cs 237Np and 241Am on Soil under

Coexistence of Humic Acid Effects of Molecular Size of Humic Acidrdquo Mat Res Soc Symp

Proc p353 (1995)

田中忠夫山本忠利ldquo地層中移行試験に用いる放射性核種供給源構成素材の核種吸着脱

離特性rdquo日本原子力学会誌vol37 No1 pp51-58 (1995)

田中忠夫ldquoフミン酸共存下における土壌に対する 60Co85Sr および 241Am の分配係数の評

価rdquoRadioisotopes vol45 pp293-302 (1996)

Tanaka T Nagao S Sakamoto Y Ohnuki T Ni S and Senoo M ldquoDistribution Coefficient in

the Sorption of Radionuclides onto Ando Soil in the Presence of Humic Acid - Influence of the

Molecular Size of Humic Acid ndashldquo J Nucl Sci Technol vol34 pp829-834 (1997)

筒井天尊西牧 研壮ldquo放射性核種の土砂への分配に関する基礎的研究 放射性陽イオンの

交換吸着体への分配係数におよぼす共存 Ca2+と Mg2+との影響rdquoKURRI-TR p151 (1977)

内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

vol22 pp179-187 (1987)

渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

Defined Combinations of Natural Mineralsrdquo Radiochimica Acta vol4445 pp183-186 (1988)

山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

on Clay Sorbentrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No7 pp626-630 (1990)

Yamamoto T Takebe S and Ogawa H ldquoLarge Column Test for Radionuclide Migration in Soil

Layerrdquo The Third International Symposium on Advanced Nuclear Energy Research-Global

Environment and Nuclear Energy- vol462 pp420-425 (1991)

JAEA-DataCode 2011-022

- 11 -

保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

力学会「1993 年秋の大会」予稿集p657 (1993)

Yasuda H ldquoSorption of Manganese Cobalt Zinc Strontium and Cesium onto Agricultural Soils

Statistical Analysis on Effects of Soil Propertiesrdquo Water Air Soil Pollution vol83 pp85-96

(1995)

Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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Allard B Torstenfelt B and Andersson K ldquoSorption studies of H14CO3- on some geologic

media and concreterdquo Scientific basis for nuclear waste management vol3 pp465-472 (1981)

Atkins M Glaster FP and Jack JJ ldquoZeolite P in cements Its potential for immobilizing toxic

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Baker S McCrohon R Oliver P and Pilkington NJ ldquoThe sorption of niobium tin Iodine and

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Smith-Briggs JL Thomason HP and Willmot HA ldquoThe

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Lane SA Pilkington NJ Smith-Briggs JL and Wiliams

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Berry JA Hobley J Lane SA Littleboy AK Nash MJ Oliver P Smith-Briggs JL and

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Brew DMR and Glasser FP ldquoThe magnesia-silica gel phase in slag cements alkali (K Cs)

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Ewart FT and Tasker PW ldquoChemical effects in the near-fieldrdquo Waste Management 87 Plenum

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

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舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

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望月光雄私信日本原子力研究所 (2005)

村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

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種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

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Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

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Sheppard SC and Evenden WG ldquoThe Assumption of Linearity in Soil and Plant Concentration

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白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquo241Am の砂への吸着挙動rdquo日本原子力学会「昭和 62 年秋

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Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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内田滋夫福井正美桂山幸典ldquo海底砂層内における 137Cs の拡散挙動に関する研究-非

可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

Yamamoto K Yanagi T Senoo M and Sakamoto Y ldquoSorption Behavior of Neptunium(V) Ion

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JAEA-DataCode 2011-022

- 11 -

保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

力学会「1993 年秋の大会」予稿集p657 (1993)

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Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

Processing Transportation Storage and Disposal Technical Programs and Public Education vol

2 pp399-406(1990)

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Baker S McCrohon R Oliver P and Pilkington NJ ldquoThe sorption of niobium tin Iodine and

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Smith-Briggs JL Thomason HP and Willmot HA ldquoThe

solubility and sorption of lead-210 and carbon-14 in a near-field environmentrdquo Mat Res Soc

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Lane SA Pilkington NJ Smith-Briggs JL and Wiliams

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Mat Res Soc Symp Proc vol127 pp879-886 (1989)

Berry JA Hobley J Lane SA Littleboy AK Nash MJ Oliver P Smith-Briggs JL and

JAEA-DataCode 2011-022

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experimental studies of sorption in the near field of a cementitious repositoryrdquo Mat Res Soc

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NSSR133 HARWELL (1988)

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AEA-DIR-0013 HARWELL (1990)

藤原愛妹尾宗明田島孝敏斉藤裕司芦川信雄松岡信明ldquo放射性核種の変質モルタ

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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原子力バックエンド研究vol6 No1 pp75-78 (1999)

Gardiner M P Smith A J and Williams S J ldquoSorption on inactive repository componentsrdquo

AEA-DampR-0054DOEHMIPRR90084 (1990)

Gaudie SC Greenfield BF Spindler MW and Wilkins JD ldquoThe influence of organic waste

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Holland TR and Lee DJ ldquoRadionuclide getters in cementrdquo Cement and Concrete Research

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JAEA-DataCode 2011-022

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Jakob A Sarott F-A and Spieler P ldquoDiffusion and sorption on hardened cement pastes -

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Jakubick AT Gillham RW Kahl I and Robin M ldquoAttenuation of Pu Am Cs and Sr mobility

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Johnston HM and Wilmot DJ ldquoSorption and diffusion studies in cementitious groutsrdquo Waste

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柏木誠本山光志田部井健ldquo模擬コンクリート材料での分配係数測定方法の検討(I)rdquo日

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加藤正平梁瀬芳晃ldquo海岸土壌及びコンクリート粉に対するコンクリート廃棄物中放射性

核種の分配係数rdquoJAERI-M 93-113 JAERI (1993)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベースの整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 JNC

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Komarneni S and Roy DM ldquoHydrothermal interaction of cement or mortar with zeolites or

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Mace N Landesman C Pointeau I Grambow B and Giffaut E ldquoCharacterisation of thermally

altered cement pastes Influence on selenite sorptionrdquo Advances in Cement Research vol19

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前田敏克田中忠夫向井雅之小川弘道山口徹治宗像雅広松本潤子香西直文

馬場恒孝 Fan Z Cui A Gu C Zhao Y and Sun Q ldquoTRU 核種に関する野外核種移行

試験(II) 通気層土壌中に埋設した人工バリア材における核種移行試験rdquo日本原子力

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松本潤子馬場恒孝村岡進ldquo14C のモルタルへの吸着rdquo日本原子力学会「1993 秋の大

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Matsumoto J ldquoAdsorption of Carbon-14 on Mortarrdquo Abstracts of 18th International Symposium

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JAEA-DataCode 2011-022

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Metz V Luetzenkirchen J Vejmelka P and Kienzler B ldquoNp sorption onto cement and Mg(OH)2

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嶺達也三原守弘伊藤勝加藤大生ldquo種々のセメント系材料に対するヨウ素セシウム

の吸着試験rdquo動力炉核燃料開発事業団技術資料PNC TN8410 97-258 (1997)

嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

験rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p581 (1997)

望月光雄下岡謙司村岡進ldquoCsCo の分配係数に与えるコンクリートの影響rdquo日本原

子力学会「1991 秋の大会」要旨集NoJ21 p569 (1991)

望月光雄私信日本原子力研究所 (2005)

村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

定化(II)rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p578 (1997)

中西潔塚本政樹藤田智成杉山大輔ldquoセメント系材料への鉛収着データの取得とその

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Distribution Coefficients of 60Co and 241Am in Cementrdquo J Nucl Sci Technol vol31 No2

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野下健司西高志松田将省ldquoセメント系材料による放射性核種の収着rdquo放射性廃棄物研

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Noshita K Nishi T Yoshida T Fujihara H Saito N and Tanaka S ldquoCategorization of cement

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Pilkington NJ and Stone NS ldquoThe solubility and sorption of nickel and niobium under high pH

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Pryke DC Ree JH and Streeton RJW ldquoDetermination of the solubilities and degrees of

sorption of uraniumplutoniumamericium and neptunium under near-field conditions for

disposalrdquo AERE-R 11391 HARWELL (1984)

Rudin MJ Johnson WH and Steinberg SM ldquoSorptiondesorption of cesium in sulfate-resistant

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Sarott FA Bradbury MH Pandolfo P and Spieler P ldquoDiffusion and adsorption studies on

hardened cement paste and the effect of carbonation on diffusion ratesrdquo Cement and Concrete

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Sasaki T Idemitsu K Furuya H Inagaki Y and Arima T ldquoSorption behavior of cesium in a

concrete or mortarrdquo 1996 SERNIA Symposium on Environmental Radioactive Nuclides Impact

in Asia pp27-32 (1996)

佐伯明義廣永道彦ldquoエチレンジアミン四酢酸と結合したコバルトのセメントとロームへ

JAEA-DataCode 2011-022

- 15 -

の吸着特性rdquo電力中央研究所報告NoU00031 pp1-4 (2001)

Shimooka K Takebe S Li H Hirosue F Yamada K and Miyahara H ldquoPerformance

Experiment of LLRW Disposal Concrete Vault - Migration Behavior of Radionuclides in

Backfill and Concreterdquo Low and Intermediate Level Radioactive Waste Management ASME

vol1 pp581-586 (1989)

Sugiyama D and Fujita T ldquoSorption of radionuclides onto cement materials altered by

hydrothermal reactionrdquo Mat Res Soc Symp Proc vol556 pp1123-1130 (1999)

杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

所報告NoU99045 pp1-4 (2000)

杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

NoT03056 pp1-4 (2004)

Sugiyama D Chida T and Cowper M ldquoLaser ablation microprobe inductively coupled plasma

mass spectrometry study on diffusion of uranium into cement materialsrdquo Radiochimica Acta

vol96 No9-11 pp747-752 (2008)

須黒寿康能登屋信西川義朗中村亮将黒羽光彦澁谷朝紀亀井玄人山田一夫ldquo還

元環境硝酸塩存在下における Pu のセメント材料に対する収着データrdquo核燃料サイク

ル開発機構技術資料JNC TN8430 2004-004 (2005)

田中知ldquo原子力固液界面プロジェクト不均質場吸着理論の体系化と放射性廃棄物処分へ

の適用rdquo原子力研究所技術資料JAERI-Tech 2002-016 pp1-10 (2002)

武部愼一下岡謙司藤本譲和達嘉樹ldquoセメントモルタル中の 137Cs の拡散に関する研

究rdquo原子力研究所技術資料JAERI-M-89-211 (1989)

武部慎一小西正郎小川弘道ldquoセメント系材料への Cl-36 の吸着挙動rdquo日本原子力学会

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Wieland E Tits J and Bradbury MH ldquoThe potential effect of cementitious colloids on

radionuclide mobilisation in a repository for radioactive wasterdquo Applied Geochemistry vol19

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Wieland E Tits J Ulrich A and Bradbury MH ldquoExperimental evidence for solubility

limitation of the aqueous Ni(II) concentration and isotopic exchange of 63Ni in cementitious

systemsrdquo Radiochimica Acta vol94 pp29-36 (2006)

Wierczinski B Helfer S Ochs M and Skarnemark G ldquoSolubility measurements and sorption

studies of thorium in cement pore waterrdquo Jounal of Alloys and Compounds 271-273

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山口貴行米山俊明田中知ldquoセメント構成成分への Sr の吸着と表面の電気的状態につい

てrdquo日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p582 (1997)

JAEA-DataCode 2011-022

- 16 -

山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

会」要旨集NoO23 (2003)

Zhao P Allen PG Sylwester ER and Viani BE ldquoThe partitioning of uranium and neptunium

onto hydrothermally altered concreterdquo Radiochimica Acta vol88 pp729-736 (2000)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo各

種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

Montmorillonite Using Surface Complexation Modelsrdquo Applied Geochemistry vol26 pp

S154-S157 (2011)

秋葉健一 ldquo岩石のイオン交換容量とセシウムの分配係数rdquo 陸地処分の天然バリア

RWM-86006 pp1-11 (1986)

Akiba K and Hashimoto H ldquoDistribution Coefficient of Strontium on Variety of Minerals and

Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No3 pp275-279 (1990)

Akiba K Hashimoto H and Kanno T ldquoDistribution Coefficient of Cesium and Cation Exchange

Capacity of Minerals and Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol26 No12 pp1130-1135 (1989)

Allard B Olofsson U Torstenfelt B Kipatsi H and Andersson K ldquoSorption of Actinides in

Well-Defined Oxidation States on Geological Mediardquo Mat Res Soc Symp Proc vol11

pp775-782 (1982)

Ames LL and McGarrah JE ldquoInvestigation of Basalt-Radionuclide Distribution Coefficients

Fiscal Year 1980 Annual Reportrdquo RHO-BWI-C-108 PNL--3462 p109 (1980)

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using an electrical potential gradient as a driving force for migrationrdquo Mat Res Soc Symp

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Granite Using Leachate from Fully Radioactive Waste Glassrdquo Proceedings of the 1989 Joint

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Baik MH Hyun SP and Hahn PS ldquoSurface and bulk sorption of uranium(VI)onto granite

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JAEA-DataCode 2011-022

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clayey sediments of the upper Saxon Elbe river valleyrdquo Journal of Radioanalytical and Nuclear

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Bascetin E and Atun G ldquoAdsorption behavior of strontium on binary mineral mixtures of

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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坂本義昭小西正郎白橋浩一妹尾宗明森山昇ldquoNp の土壌及びベントナイトへの吸着

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颯田尚哉ldquo野外不飽和土壌中における元素挙動と分配比の評価rdquo平成 9 年度~平成 10 年

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Sazarashi M ldquoA Study on Adsorption of I- Ions on Natural Minerals for Geologic Disposal of 129I

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九石正美池田泰久熊谷幹郎関李紀吉川英樹ldquo天然鉱物及び人工吸着材へのヨウ素

吸着現象rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp99-105 (1994)

九石正美池田泰久熊谷幹郎林孔華川上泰ldquo易溶性核種の挙動及びアスファルトの

微生物分解挙動に関する研究rdquo動力炉核燃料開発事業団 委託研究成果報告書 産業

創造研究所PNC TJ1564 96-001 (1996)

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Swanson JL ldquoEffect of Organic Complexants on the Mobility of Low-Level Waste Radionuclides

in Soils Status Reportrdquo PNL-3927 (1981)

高橋知之武部慎一木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫佐伯明義馬場保典

佐々木規行芦川信雄小崎完矢島達哉西高志大野拓郎豊原尚実本山光志

ldquo分配係数の相互比較実験-実験者による測定値の差異に関する検討-原子力研究所

技術資料JAERI-Research 97-089 (1997)

武部慎一山本忠利ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動-共存イオンおよびシルトの

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武部慎一山本忠利ldquo60Co の砂質土壌への吸着に関する研究rdquoRadioisotopes vol37

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武部慎一私信日本原子力研究所 (1992)

Takebe S and Deying X ldquoStudies on Sorption Behavior of Technetium in Soilsrdquo

JAERI-Research 95-024 (1995)

武部慎一高橋知之木村英雄松鶴秀夫保田浩志内田滋夫馬場保典佐伯明義

佐々木規行矢島達哉芦川信雄ldquo分配係数の比較測定実験(4)変動要因の検討-IIrdquo

JAEA-DataCode 2011-022

- 10 -

日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p551 (1997)

田中知 長崎晋也 鈴木篤之 山口貴行 津島悟山口憲司森山裕丈ldquoTRU 元素の地下環

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田中忠夫山本忠利ldquo分配係数の土壌粒土依存性に及ぼす土壌物性の影響rdquo日本原子力学

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田中忠夫私信日本原子力研究所 (1991)

田中忠夫私信日本原子力研究所 (1994)

Tanaka T and Ohnuki T ldquoInfluence of SoilSolution Ratio on Adsorption Behavior of Cesium on

Soilsrdquo Geochem J vol28 pp369-376 (1994)

田中忠夫山本忠利ldquo不連続な水の流れの条件下における 85Sr の移行挙動rdquoRadioisotopes

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可逆吸着モデルの適応-rdquo保険物理vol15 pp157-166 (1980)

内田滋夫鎌田博ldquoストロンチウムの成層通気層土壌への吸着に関する研究rdquo保険物理

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渡部輝久ldquo分配係数を用いる数学的方法 -分配係数法-rdquo放医研環境セミナーシリーズ

No13 NIRS-M-65 pp61-68 (1987)

Winkler A Bruehl H Trapp C and Bock WD ldquoMobility of Technetium in Various Rocks and

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山本忠利武部慎一和達嘉樹ldquo通気砂層中における放射性核種の挙動 -担体濃度の影響

-rdquo保険物理vol17 No1 pp3-9 (1982)

山本忠利大塚芳郎小川弘道和達嘉樹ldquo未攪乱通気層土壌試料を用いた放射性核種移

動試験rdquo日本原子力学会誌vol30 No10 pp942-949 (1988)

山本忠利私信日本原子力研究所 (1989)

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JAEA-DataCode 2011-022

- 11 -

保田浩志井上頼輝森澤眞輔堀内将人西谷英樹ldquo土壌-植物系における亜鉛の挙動に

関する基礎的研究(I)rdquo保険物理vol27 pp123-134 (1992)

保田浩志内田滋夫ldquoストロンチウム分配係数の推定手法に関する統計的考察rdquo日本原子

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Yasuda H ldquoDistribution Coefficients of Platinum Group Metals between Soil Solida and Liquid

Phasesrdquo Environmental Technology vol17 pp1151-1154 (1996)

Yoshida S ldquoStudies on the Sorption of I-(Iodide) and IO3-(Iodate) onto Andsolsrdquo Water Air and

Soil Pollution vol63 pp321-329 (1992)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo天

然バリア安全性実証試験報告書 平成 2 年度rdquo天然バリア安全性実証試験報告書 平成 2

年度 原子力環境整備センター (1991)

(財)原子力環境整備センターldquoウラン廃棄物処理処分システム開発調査報告書rdquo(1997)

42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

waste repository and the potential of individual phases for sorption of radioisotopesrdquo Waste

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Smith-Briggs JL Thomason HP and Willmot HA ldquoThe

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Bayliss S Ewart FT Howse RM Lane SA Pilkington NJ Smith-Briggs JL and Wiliams

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Mat Res Soc Symp Proc vol127 pp879-886 (1989)

Berry JA Hobley J Lane SA Littleboy AK Nash MJ Oliver P Smith-Briggs JL and

JAEA-DataCode 2011-022

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AEA-DIR-0013 HARWELL (1990)

藤原愛妹尾宗明田島孝敏斉藤裕司芦川信雄松岡信明ldquo放射性核種の変質モルタ

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藤原啓司斉藤典之金子昌章豊原尚実三塚哲正富田文夫池永信之ldquo放射性ヨウ

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Gardiner M P Smith A J and Williams S J ldquoSorption on inactive repository componentsrdquo

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Gaudie SC Greenfield BF Spindler MW and Wilkins JD ldquoThe influence of organic waste

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Hietanen R Jaakkola T and Mietinen J K ldquoSorption of cesium strontium iodine and carbon in

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Jakob A Sarott F-A and Spieler P ldquoDiffusion and sorption on hardened cement pastes -

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Jakubick AT Gillham RW Kahl I and Robin M ldquoAttenuation of Pu Am Cs and Sr mobility

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柏木誠本山光志田部井健ldquo模擬コンクリート材料での分配係数測定方法の検討(I)rdquo日

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加藤正平梁瀬芳晃ldquo海岸土壌及びコンクリート粉に対するコンクリート廃棄物中放射性

核種の分配係数rdquoJAERI-M 93-113 JAERI (1993)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベースの整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 JNC

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Komarneni S and Roy DM ldquoHydrothermal interaction of cement or mortar with zeolites or

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Mace N Landesman C Pointeau I Grambow B and Giffaut E ldquoCharacterisation of thermally

altered cement pastes Influence on selenite sorptionrdquo Advances in Cement Research vol19

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前田敏克田中忠夫向井雅之小川弘道山口徹治宗像雅広松本潤子香西直文

馬場恒孝 Fan Z Cui A Gu C Zhao Y and Sun Q ldquoTRU 核種に関する野外核種移行

試験(II) 通気層土壌中に埋設した人工バリア材における核種移行試験rdquo日本原子力

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松本潤子馬場恒孝村岡進ldquo14C のモルタルへの吸着rdquo日本原子力学会「1993 秋の大

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Matsumoto J ldquoAdsorption of Carbon-14 on Mortarrdquo Abstracts of 18th International Symposium

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Matsumoto J Banba T and Muraoka S ldquoAdsorption of carbon-14 on mortarrdquo Mat Res Soc

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JAEA-DataCode 2011-022

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嶺達也三原守弘伊藤勝加藤大生ldquo種々のセメント系材料に対するヨウ素セシウム

の吸着試験rdquo動力炉核燃料開発事業団技術資料PNC TN8410 97-258 (1997)

嶺達也三原守弘加藤大生伊藤勝ldquo種々のセメントペーストに対する ICs の吸着試

験rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p581 (1997)

望月光雄下岡謙司村岡進ldquoCsCo の分配係数に与えるコンクリートの影響rdquo日本原

子力学会「1991 秋の大会」要旨集NoJ21 p569 (1991)

望月光雄私信日本原子力研究所 (2005)

村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

定化(II)rdquo日本原子力学会「1997 春の大会」要旨集p578 (1997)

中西潔塚本政樹藤田智成杉山大輔ldquoセメント系材料への鉛収着データの取得とその

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野下健司西高志松田将省ldquoセメント系材料による放射性核種の収着rdquo放射性廃棄物研

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Noshita K Nishi T Yoshida T Fujihara H Saito N and Tanaka S ldquoCategorization of cement

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Pilkington NJ and Stone NS ldquoThe solubility and sorption of nickel and niobium under high pH

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Pryke DC Ree JH and Streeton RJW ldquoDetermination of the solubilities and degrees of

sorption of uraniumplutoniumamericium and neptunium under near-field conditions for

disposalrdquo AERE-R 11391 HARWELL (1984)

Rudin MJ Johnson WH and Steinberg SM ldquoSorptiondesorption of cesium in sulfate-resistant

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Sarott FA Bradbury MH Pandolfo P and Spieler P ldquoDiffusion and adsorption studies on

hardened cement paste and the effect of carbonation on diffusion ratesrdquo Cement and Concrete

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Sasaki T Idemitsu K Furuya H Inagaki Y and Arima T ldquoSorption behavior of cesium in a

concrete or mortarrdquo 1996 SERNIA Symposium on Environmental Radioactive Nuclides Impact

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佐伯明義廣永道彦ldquoエチレンジアミン四酢酸と結合したコバルトのセメントとロームへ

JAEA-DataCode 2011-022

- 15 -

の吸着特性rdquo電力中央研究所報告NoU00031 pp1-4 (2001)

Shimooka K Takebe S Li H Hirosue F Yamada K and Miyahara H ldquoPerformance

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Sugiyama D and Fujita T ldquoSorption of radionuclides onto cement materials altered by

hydrothermal reactionrdquo Mat Res Soc Symp Proc vol556 pp1123-1130 (1999)

杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

所報告NoU99045 pp1-4 (2000)

杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

NoT03056 pp1-4 (2004)

Sugiyama D Chida T and Cowper M ldquoLaser ablation microprobe inductively coupled plasma

mass spectrometry study on diffusion of uranium into cement materialsrdquo Radiochimica Acta

vol96 No9-11 pp747-752 (2008)

須黒寿康能登屋信西川義朗中村亮将黒羽光彦澁谷朝紀亀井玄人山田一夫ldquo還

元環境硝酸塩存在下における Pu のセメント材料に対する収着データrdquo核燃料サイク

ル開発機構技術資料JNC TN8430 2004-004 (2005)

田中知ldquo原子力固液界面プロジェクト不均質場吸着理論の体系化と放射性廃棄物処分へ

の適用rdquo原子力研究所技術資料JAERI-Tech 2002-016 pp1-10 (2002)

武部愼一下岡謙司藤本譲和達嘉樹ldquoセメントモルタル中の 137Cs の拡散に関する研

究rdquo原子力研究所技術資料JAERI-M-89-211 (1989)

武部慎一小西正郎小川弘道ldquoセメント系材料への Cl-36 の吸着挙動rdquo日本原子力学会

「1999 年秋の大会」予稿集 p764 (1999)

Toyohara M Kaneko M Ueda H Mitsutsuka N Fujihara H Murase T and Saito N

ldquoIodine sorption onto mixed solid alumina cement and calcium compoundsrdquo Journal of Nuclear

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Wieland E Tits J and Bradbury MH ldquoThe potential effect of cementitious colloids on

radionuclide mobilisation in a repository for radioactive wasterdquo Applied Geochemistry vol19

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Wieland E Tits J Ulrich A and Bradbury MH ldquoExperimental evidence for solubility

limitation of the aqueous Ni(II) concentration and isotopic exchange of 63Ni in cementitious

systemsrdquo Radiochimica Acta vol94 pp29-36 (2006)

Wierczinski B Helfer S Ochs M and Skarnemark G ldquoSolubility measurements and sorption

studies of thorium in cement pore waterrdquo Jounal of Alloys and Compounds 271-273

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山口貴行米山俊明田中知ldquoセメント構成成分への Sr の吸着と表面の電気的状態につい

てrdquo日本原子力学会「1997 年春の年会」予稿集p582 (1997)

JAEA-DataCode 2011-022

- 16 -

山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

会」要旨集NoO23 (2003)

Zhao P Allen PG Sylwester ER and Viani BE ldquoThe partitioning of uranium and neptunium

onto hydrothermally altered concreterdquo Radiochimica Acta vol88 pp729-736 (2000)

(財)原子力環境整備センター東芝日揮日立製作所三菱マテリアル三菱重工ldquo各

種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

Montmorillonite Using Surface Complexation Modelsrdquo Applied Geochemistry vol26 pp

S154-S157 (2011)

秋葉健一 ldquo岩石のイオン交換容量とセシウムの分配係数rdquo 陸地処分の天然バリア

RWM-86006 pp1-11 (1986)

Akiba K and Hashimoto H ldquoDistribution Coefficient of Strontium on Variety of Minerals and

Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol27 No3 pp275-279 (1990)

Akiba K Hashimoto H and Kanno T ldquoDistribution Coefficient of Cesium and Cation Exchange

Capacity of Minerals and Rocksrdquo J Nucl Sci Technol vol26 No12 pp1130-1135 (1989)

Allard B Olofsson U Torstenfelt B Kipatsi H and Andersson K ldquoSorption of Actinides in

Well-Defined Oxidation States on Geological Mediardquo Mat Res Soc Symp Proc vol11

pp775-782 (1982)

Ames LL and McGarrah JE ldquoInvestigation of Basalt-Radionuclide Distribution Coefficients

Fiscal Year 1980 Annual Reportrdquo RHO-BWI-C-108 PNL--3462 p109 (1980)

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using an electrical potential gradient as a driving force for migrationrdquo Mat Res Soc Symp

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Granite Using Leachate from Fully Radioactive Waste Glassrdquo Proceedings of the 1989 Joint

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Baik MH Hyun SP and Hahn PS ldquoSurface and bulk sorption of uranium(VI)onto granite

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JAEA-DataCode 2011-022

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clayey sediments of the upper Saxon Elbe river valleyrdquo Journal of Radioanalytical and Nuclear

Chemistry vol241 No3 pp511-517 (1999)

Bascetin E and Atun G ldquoAdsorption behavior of strontium on binary mineral mixtures of

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

する文献数は 76データ数は約 3000 である

Aggarwal S Angus MJ and Tyson A ldquoPhase characterization of cementitious components of a

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村瀬拓也藤原啓司金子昌章豊原尚実和田幹雄ldquoセメントによる放射性ヨウ素の固

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杉山大輔藤田智成中西潔Berry J A and Williams S J ldquoセメント水和物へのアクチニ

ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

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杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

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JAEA-DataCode 2011-022

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山崎克男阿久澤尚久大浦広貴大脇英司新藤竹文平山聡海老根三十治木戸好

浩ldquo東海発電所蒸発固化廃棄物の埋設処分適合性評価rdquo日本原子力学会「2003 春の年

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種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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42 セメント系データ

加藤ほか(2002)に含まれる文献データに加え武部阿部(2001a 2000b)に含まれる文献

データのうちセメント系に該当するデータさらに以降の最新データを含め今回導入

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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ド元素収着挙動の実験的検討-溶解によるセメント水和物変質の影響-rdquo電力中央研究

所報告NoU99045 pp1-4 (2000)

杉山大輔藤田智成 Berry J A and Williams S J ldquo収着基礎データに基づくセメント水和物

への核種収着機構のモデル解析rdquo電力中央研究所報告NoT02025 pp1-4 (2003)

杉山大輔藤田智成 ldquo海水系地下水中におけるカルシウムシリケminusト水和物の化学的変質

-ナトリウムの収着機構とカルシウム溶脱への影響-rdquo電力中央研究所報告

NoT03056 pp1-4 (2004)

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43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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種バリア材の分配係数についてrdquo(1989)

43 その他のデータ

その他ベントナイト粘土鉱物岩石への最近のデータあるいはパラメータ設定や

モデル化等において重要なデータ等を追加するまた武部阿部(2001a 2000b)に含まれ

る文献データのうち土壌系セメント系以外の固相分類に該当するデータもここで取

り込むこととする文献数は 165データ数は約 8700 である

Akafia MM Reich TJ and Koretsky CM ldquoAssessing Cd Co Cu Ni and Pb Sorption on

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

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陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

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Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

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JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

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of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

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澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 30: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 31: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

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JAEA-DataCode 2011-022

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

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般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

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武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 32: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 27 -

Yu J-W and Neretnieks I ldquoDiffusion and sorption properties of radionuclides in compacted

bentoniterdquo SKB-TR-97-12 (1997)

Yu SM Ren AP Chen CL Chen YX and Wang X ldquoEffect of pH ionic strength and fulvic

acid on the sorption and desorption of cobalt to bentoniterdquo Applied Radiation and Isotopes

vol64 No4 pp455-461 (2006)

油井三和佐々木康雄澁谷朝紀佐藤治夫ldquoベントナイト-水反応およびベントナイト

中の核種移行挙動rdquo放射性廃棄物研究vol1 No1 pp33-42 (1994)

Zachara JM and McKinley JP ldquoInfluence of hydrolysis on the sorption of metal cations by

smectite Importance of edge coordination reactionsrdquo Aquatic Sciences vol55 No4 pp

250-261 (1993)

JAEA-DataCode 2011-022

- 28 -

5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

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Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

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JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

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齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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5 データベースの活用事例

今回の拡充した土壌系への Cs の分配係数データを例にデータベースの活用法を以下に

例示するCs と Soil(土壌)で検索すると 300 超の Kdデータが検出されるそれらの固相

名としてはAndo soil Brown lowland soil Fsoil Gray lowland soil Loam loam lower loam

upper Loamy_so Lowland paddy soil Soil soil A soil B soil C soil D soil layer1 soil layer2

soil layer3 soil layer4 soil1 soil2 soil3Yellow_so など多様な土壌が含まれる抽出され

た Kdデータのヒストグラムは図 5-1 に示すように多様な土壌地下水条件で得られた

データであり幅広い分布を示すしかしながら6 割超のデータは 01-10m3kg の範囲に

分布している

図 5-1 土壌系での Cs の Kd データのヒストグラム

このデータのばらつきは固相や液相条件の違いによる影響を含んでおりいくつかの

条件の依存性をJAEA-SDB の各種データ検索機能データ傾向性評価機能(舘ほか2009

Tachi et al 2011)を活用して分析した土壌特性も重要なファクターと考えられるがここ

では定量的な分析評価が可能な液性条件として①pH②イオン強度③Cs 濃度に着目し

て分析を試みる

① pH 依存性

上記で抽出された Kdデータを pH に対してプロットしたものを図 5-2 に示すCs の収着

メカニズムがイオン交換に支配されることからpH 依存性はあまり顕著ではないことが一

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

Samplesrdquo Atomic Energy Authority Cairo (Egypt) Proceedings of the international conference

on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 34: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 29 -

般的であり下図でもその傾向が確認されるなお低めの Kd データを示す Kamel and

Ibrahim(1998)については後述するようにCs 濃度が 10-2~10-4M の比較的高い Cs 濃度で得

られたデータであることが原因している

図 5-2 土壌系での Cs の Kd データの pH 依存性

②イオン強度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kd データをイオン強度に対してプロットしたものを図

5-3 に示すCs の収着メカニズム(イオン交換)を考慮すればイオン強度の影響は大きい

ことが想像されるがイオン強度の情報が含まれる Kdデータの多くが実環境での取得さ

れたデータでありまたイオン強度依存性に着目したデータがないこともあり明瞭な

イオン強度影響は確認できないなお幅広い分布を示す Kamel and Ibrahim(1998)は比較

的高濃度領域での Cs の濃度依存影響を含むデータであることIgarashi(1991)はフィール

ド法のデータである点を考慮する必要がある

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

Samplesrdquo Atomic Energy Authority Cairo (Egypt) Proceedings of the international conference

on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 35: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

- 30 -

図 5-3 土壌系での Cs の Kd データのイオン強度依存性

③ Cs 初期濃度依存性

上記で抽出された Cs の土壌への Kdデータを Cs 初期濃度に対してプロットしたものを図

5-4 に示すCs の KdデータがCs 濃度が高い部分で減少傾向を示すこと(サイト飽和効果)

は一般的に認められ傾向でありCs 濃度依存性を取得した Kamel and Ibrahim(1998)でも

その傾向が明瞭に確認できる一方で同じ土壌と地下水条件での比較した低濃度条件で

の Cs 濃度依存を確認したデータはないが低濃度領域ではCs 濃度依存性は顕著ではない

と考えられる

JAEA-DataCode 2011-022

- 31 -

図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

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-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

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on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

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(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

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Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

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齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

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柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

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TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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図 5-4 土壌系での Cs の Kd データの Cs 初期濃度依存性

以上のデータベースからのデータ抽出と傾向性の分析からCs の土壌系への分配係数と

してはイオン交換が収着メカニズムに支配されデータは幅広い分布を示すもののCs

の高濃度領域やフィールド法のデータを除けば01-10m3kg の範囲に分布すると評価する

ことができる

JAEA-DataCode 2011-022

- 32 -

6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

Samplesrdquo Atomic Energy Authority Cairo (Egypt) Proceedings of the international conference

on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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Page 37: JAEA-Data/Code 2011-022 · 2013. 2. 25. · JAEA-Data/Code 2011-022 i 収着データベース(JAEA-SDB)の開発: 土壌系及びセメント系を含む収着データの拡充

JAEA-DataCode 2011-022

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6 まとめ

放射性廃棄物地層処分の安全評価における重要パラメータの一つである収着分配係数

(Kd)の実測データを集約した収着データベース(JAEA-SDB)をこれまで高レベル放射

性廃棄物の地層処分への活用を主たる対象に構築更新を進めてきた今回TRU 廃棄物

を含む多種多様な低レベル放射性廃棄物の処分さらには今般の福島第一原子力発電所の

事故にも関連した表層環境中の核種移行評価への活用も念頭にセメント材料系土壌系

の分配係数データを中心にデータの拡充を行ったセメント系と土壌系については既往の

データベースも活用しつつ現状のデータベース構造に整合させつつ導入を図ったまた

ベントナイト系粘土鉱物系や岩石系など従来より進めているパラメータ設定やモデル

開発と関連する最新データの拡充もあわせて行った

今回更新された文献とデータ数は土壌系セメント系その他(従来から対象として

いるベントナイト岩石等データ)の対象ごとに以下に示す通りである

① 土壌系文献数 93データ数 約 4600

② セメント系 文献数 76データ数 約 3000

③ その他 文献数 165データ数 約 8700

全体では文献数 334データ数約 16000 が拡充されJAEA-SDB に含まれる総文献数は

684データ数は約 46000 と大幅に拡充された今回更新した JAEA-SDB はホームページ

(httpmigrationdbjaeagojp)でも公開する

今回更新された JAEA-SDB によってより多様な放射性廃棄物等の処分検討において

有効なデータの抽出や核種移行パラメータの設定が可能となると考えられ今後実践的な

活用も図りつつ更なる機能やデータの拡充を進めていく計画である

謝辞

今回のデータベース更新にあたって土壌系セメント系その他のデータも含めて

多数の文献データを整理した電子データを当機構安全研究センターの廃棄物安全研究

グループから提供頂いた今回のデータ更新はこのデータ提供に依存するところが非常

に大きく同グループの飯田芳久研究副主幹をはじめとする関係者各位に深く感謝の意

を表します

JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性

-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

Samplesrdquo Atomic Energy Authority Cairo (Egypt) Proceedings of the international conference

on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

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Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

- 33 -

参考文献

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-地層処分開発第2次取りまとめ- 分冊3 地層処分システムの安全評価rdquo核燃料

サイクル開発機構技術資料JNC TN1400 99-023 (1999)

Kamel NHM and Ibrahim AS ldquoSorption of Cs Radionuclide on Compacted Egyptian Soil

Samplesrdquo Atomic Energy Authority Cairo (Egypt) Proceedings of the international conference

on hazard waste sources effects and management 655-664 (1998)

加藤大生嶺達也三原守弘大井貴夫本田明ldquoセメント系材料に対する核種の収着デ

ータベース整備rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400 2001-029 (2002)

日本原子力研究開発機構平成 22 年度 処分システム化学影響評価高度化開発 報告書

(2011)

Ochs M Saito Y Kitamura A Shibata M Sasamoto H and Yui MldquoEvaluating and

Categorizing the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption DatabaserdquoJapan

Atomic Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2007-011 (2007)

Ochs M Kunze S Saito Y Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoApplication of the Sorption

Database to Kd -setting for Horonobe RocksrdquoJapan Atomic Energy Agency Technical Report

JAEA-Research 2008-017 (2008)

Ochs M Suyama T Kunze S Tachi Y and Yui M ldquoEvaluating and categorizing the reliability

of distribution coefficient values in the sorption database(3)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2009-021 (2009)

Ochs M Tachi Y Ganter C Suyama T and Yui M ldquoDevelopment of Mechanistic Sorption

Model and Treatment of Uncertainties for Ni sorption on MontmorilloniteBentonite

JAEA-Research 2010-052 (2011)

OECDNEA NEA Sorption Project Phase II Interpretation and Prediction of Radionuclide

Sorption onto Substrates Relevant for Radioactive Waste Disposal Using Thermodynamic

Sorption ModelsBy Davis J Ochs M Olin M Payne T and Tweed C OECDNEA

Paris (2005)

齋藤好彦Michael Ochs陶山忠宏北村 暁柴田雅博笹本 広ldquo収着データベース

の更新信頼性評価に伴う収録データの訂正と公開文献データの追加rdquo日本原子力研究

開発機構報告書 JAEA-DataCode 2007-014 (2007)

Saito Y Ochs M Kunze S Kitamura A Tachi Y and Yui MldquoEvaluating and Categorizing

the Reliability of Distribution Coefficient Values in the Sorption Database (2)rdquoJapan Atomic

Energy Agency Technical ReportJAEA-Technology 2008-018 (2008)

柴田雅博佐藤治夫小田治恵油井三和ldquo地層処分研究開発第 2 次取りまとめにおける

緩衝材への放射性元素の分配係数の設定rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC

TN8400 99-072 (1999)

JAEA-DataCode 2011-022

- 34 -

澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

スrdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 99-050 (1999)

陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

開された文献データの追加rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8410 2003-018

(2004)

Suyama T Ganter C Kunze S Tachi Y and Ochs M ldquoEvaluating and categorizing the

reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

JAEA-DataCode 2010-026 (2011)

舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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JAEA-DataCode 2011-022

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澁谷朝紀柴田雅博陶山忠宏ldquo核種のベントナイトおよび岩石に対する収着データベー

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陶山忠宏笹本 広ldquoJNC 収着データベース(JNC-SDB)の更新1998 年~2003 年までに公

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reliability of distribution coefficient values in the sorption database(4)rdquo JAEA Technical Report

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舘 幸男栃木善克陶山忠宏齋藤好彦Ochs M油井三和ldquo地層処分安全評価のため

の核種の収着拡散データベースシステムの開発rdquoJAEA-DataCode 2008-034 (2009)

舘 幸男四辻健治陶山忠宏Ochs M油井三和地層処分安全評価のために現象論的

収着拡散モデルデータベースの開発-ベントナイト系プロトタイプモデルデータベ

ースの開発-日本原子力研究開発機構技術資料JAEA-Research 2009-069 (2010)

Tachi Y Suyama T Ochs M and Ganter C ldquoDevelopment of JAEA Sorption Database

(JAEA-SDB)Update of Data Evaluation Functions and SorptionQA Datardquo JAEA Technical

Report JAEA-DataCode 2010-031 (2011)

Tachi Y Yotsuji K Seida Y and Yui M ldquoDiffusion and sorption of Cs+ I- and HTO in samples

of the argillaceous Wakkanai Formation from the Horonobe URL Japan Clay-based modeling

approachrdquo Geochimica et Cosmochimica Acta 75 pp6742-6759 (2011)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (1) 分配係数データの収集rdquo

JAERI-DataCode 2001-005 (2001)

武部慎一阿部昌義ldquo分配係数に関するデータベースの開発 (2) データベースの作成rdquo

JAERI-DataCode 2001-006 (2001)

国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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国際単位系(SI)

乗数  接頭語 記号 乗数  接頭語 記号

1024 ヨ タ Y 10-1 デ シ d1021 ゼ タ Z 10-2 セ ン チ c1018 エ ク サ E 10-3 ミ リ m1015 ペ タ P 10-6 マイクロ micro1012 テ ラ T 10-9 ナ ノ n109 ギ ガ G 10-12 ピ コ p106 メ ガ M 10-15 フェムト f103 キ ロ k 10-18 ア ト a102 ヘ ク ト h 10-21 ゼ プ ト z101 デ カ da 10-24 ヨ ク ト y

表5SI 接頭語

名称 記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表6SIに属さないがSIと併用される単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

電 子 ボ ル ト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダ ル ト ン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天 文 単 位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表7SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの

名称 記号 SI 単位で表される数値

キ ュ リ ー Ci 1 Ci=37times1010Bqレ ン ト ゲ ン R 1 R = 258times10-4Ckgラ ド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレ ム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガ ン マ γ 1γ=1 nT=10-9Tフ ェ ル ミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgト ル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標 準 大 気 圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J(「15」カロリー)41868J(「IT」カロリー)4184J(「熱化学」カロリー)

ミ ク ロ ン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カ ロ リ ー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

 実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

  単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト(PV200270205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度

  (substance concentration)ともよばれる(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるがそのこと   を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない

名称 記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル N m m2 kg s-2

表 面 張 力 ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角 速 度 ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角 加 速 度 ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱 流 密 度 放 射 照 度 ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱 容 量 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピー ジュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比 エ ネ ル ギ ー ジュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱 伝 導 率 ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電 界 の 強 さ ボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電 荷 密 度 クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表 面 電 荷 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電 束 密 度 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘 電 率 ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透 磁 率 ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピー モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量(X線及びγ線) クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸 収 線 量 率 グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放 射 強 度 ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放 射 輝 度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵 素 活 性 濃 度 カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表4単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称 記号

面 積 平方メートル m2

体 積 立法メートル m3

速 さ 速 度 メートル毎秒 ms加 速 度 メートル毎秒毎秒 ms2

波 数 毎メートル m-1

密 度 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル kgm3

面 積 密 度 キログラム毎平方メートル kgm2

比 体 積 立方メートル毎キログラム m3kg電 流 密 度 アンペア毎平方メートル Am2

磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル Am量 濃 度 (a) 濃 度 モル毎立方メートル molm3

質 量 濃 度 キログラム毎立法メートル kgm3

輝 度 カンデラ毎平方メートル cdm2

屈 折 率 (b) (数字の) 1 1比 透 磁 率 (b) (数字の) 1 1

組立量SI 基本単位

表2基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称 記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平 面 角 ラジアン(b) rad 1(b) mm立 体 角 ステラジアン(b) sr(c) 1(b) m2m2

周 波 数 ヘルツ(d) Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧 力 応 力 パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エ ネ ル ギ ー 仕 事 熱 量 ジュール J N m m2 kg s-2

仕 事 率 工 率 放 射 束 ワット W Js m2 kg s-3

電 荷 電 気 量 クーロン A sC電 位 差 ( 電 圧 ) 起 電 力 ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静 電 容 量 ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電 気 抵 抗 オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁 束 密 度 テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(e) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能( f ) ベクレル(d) Bq s-1

吸収線量 比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量 周辺線量当量 方向

性線量当量 個人線量当量シーベルト(g) Sv Jkg m2 s-2

酸 素 活 性 カタール kat s-1 mol

表3固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量

名称 記号 SI 単位で表される数値

バ ー ル bar 1bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å 1Å=01nm=100pm=10-10m海 里 M 1M=1852mバ ー ン b 1b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノ ッ ト kn 1kn=(18523600)msネ ー パ Npベ ル B

デ ジ ベ ル dB

表8SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は    対数量の定義に依存

名称 記号

長 さ メ ー ト ル m質 量 キログラム kg時 間 秒 s電 流 ア ン ペ ア A熱力学温度 ケ ル ビ ン K物 質 量 モ ル mol光 度 カ ン デ ラ cd

基本量SI 基本単位

表1SI 基本単位

名称 記号 SI 単位で表される数値

エ ル グ erg 1 erg=10-7 Jダ イ ン dyn 1 dyn=10-5Nポ ア ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sス ト ー ク ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

ス チ ル ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フ ォ ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガ ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ェ ル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガ ウ ス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド( c ) Oe 1 Oe  (1034π)A m-1

表9固有の名称をもつCGS組立単位

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「   」

   は対応関係を示すものである

(第8版2006年改訂)

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