微生物を含む液中における二酸化ウラン表面の微細構造変化

含微生物液体中二氧化铀表面微观结构的变化

• 批准号: 21K14568
• 负责人: 北垣 徹
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14568/
• 关键词: ウラン; 微生物; 溶解; チェルノブイリ; 福島第一原子力発電所; 液中その場観察; 細菌; 脱窒菌; 原子間力顕微鏡; ジルコン; 鉄酸化細菌; 二酸化ウラン; マンガン酸化細菌

令和４年度は、微生物と二酸化ウランの相互作用について検討した。具体的には、チェルノブイリ原子力発電所の石棺内において確認されたと報告される、微生物による二酸化ウラン溶解の促進効果に関する知見の調査、及び二酸化ウランと微生物の反応実験を実施した。チェルノブイリ原子力発電所の石棺内においては、石棺の屋根の破損箇所から雨水が流入し、主に下層において水が滞留している。1986年の事故発生時には、核燃料がコンクリート等の構造材と高温で反応し、凝固した燃料デブリが生成したが、これが滞留水中に浸漬している場合は、放射性核種が水中へ溶出する。一方、石棺内においては多様な微生物が確認されており、一部の微生物は核燃料の溶解を促進することが報告されている。どの様な微生物種が溶解を加速させたのか、また、石棺内に生存しているかについては知見が限られていたが、二酸化ウランを酸化させ、水に溶けやすくする微生物等が含まれるものと思われる。同様の微生物が仮に福島第一原子力発電所の炉内で増殖した場合、燃料デブリの溶解が加速される可能性があるため、炉内の微生物叢を把握した上で、炉内環境の管理を継続的に実施していく必要がある。以上を含む成果については原著論文として出版された。二酸化ウランの水中への溶解を微生物が加速する現象の一つとして、微生物により産出されるキレート剤による溶解の促進効果がある。本実験では、キレート剤を産出する細菌であるBacillus sp.の培養液中に二酸化ウランを浸漬した時のウラン溶出量の経時的変化を調べた。その結果、微生物培養下では、二酸化ウラン表面の浸食状態から、溶解が加速するものと考えられるが、溶解したウランが微生物に吸着し、見かけ上の溶出量が低下することを確認した。

2020财年，我们研究了微生物与二氧化铀之间的相互作用。具体来说，我们调查了据报道在切尔诺贝利核电站石棺内观察到的微生物对二氧化铀溶解的促进作用的知识，并进行了二氧化铀与微生物反应的实验。切尔诺贝利核电站石棺内部，雨水从石棺顶部受损部分流入石棺内，积水主要积聚在下层。 1986年事故发生时，核燃料在高温下与混凝土和其他结构材料发生反应，产生凝固的燃料碎片，如果将这些碎片浸入死水中，放射性核素就会渗入水中。另一方面，石棺内部已证实存在多种微生物，有报道称某些微生物促进核燃料的溶解。尽管关于哪种微生物加速了溶解以及它们是否在石棺内存活的知识有限，但据信氧化二氧化铀并使其更易溶于水的微生物似乎包括在内。如果类似的微生物在福岛第一核电站的反应堆内增殖，则有可能加速燃料碎片的溶解，因此有必要持续实施。上述结果均以原始论文形式发表。微生物加速二氧化铀溶解到水中的现象之一是微生物产生的螯合剂的溶解促进作用。在本实验中，我们研究了当二氧化铀浸入芽孢杆菌（一种产生螯合剂的细菌）的培养液中时，洗脱的铀量随时间的变化。结果，在微生物培养下，由于二氧化铀表面的侵蚀状态，溶解被认为加速，但已证实溶解的铀被微生物吸附，表观溶出量减少。

项目成果

Potential bacterial alteration of nuclear fuel debris: a preliminary study using simulants in powder and pellet forms

• DOI: 10.1007/s10967-022-08324-y
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry
• 影响因子: 1.6
• 作者: Jiangxue Liu;Yuma Dotsuta;Takehiro Sumita;T. Kitagaki;T. Ohnuki;N. Kozai

Aging of fuel-containing materials (fuel debris) in the Chornobyl (Chernobyl) Nuclear Power Plant and its implication for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2022.154224
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: T. Kitagaki;V. A. Krasnov;A. Ikeda-Ohno

Evaluation of the dissolution behavior of zircon using high-resolution phase-shift interferometry microscope

使用高分辨率相移干涉显微镜评价锆石的溶解行为

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2021.153254
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: Kitagaki Toru;Yoshida Kenta;Liu Pengfei;Shobu Takahisa;KITAGAKI Toru
• 通讯作者: KITAGAKI Toru

ISP-NPP(ウクライナ)

ISP-NPP（乌克兰）

Alteration of fuel debris simulants by Bacillus subtilis

• DOI: 10.1080/00223131.2022.2162995
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Journal of Nuclear Science and Technology
• 影响因子: 1.2
• 作者: Jiangxue Liu;Yuma Dotsuta;T. Kitagaki;N. Aoyagi;Huiyang Mei;Masahide Takano;N. Kozai