국립 선진 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji의 회장] (이하 "AIST"지구 자원 및 환경 연구 부서 [Nakao Nobunori 회장, 연구 부서] Yasutaka Toruo, Miyazu Sussumu의 전술 한 특수 연구원의 주요 연구원 (현재 rupernication)의 특수 연구원 (현재 rupernication)의 고문 연구원, rupare at rounder of rounce of the rounder of the rounder of the the throunce and the the throuncer institute의 최고 연구원 및 식품 기술, 국립 선진 농업 및 식품 기술 연구소),Nanomaterials Research Division[연구 부서 책임자 Sasaki Takeshi] Kawamoto Toru, Nanoparticle Functional Design Group의 이사 인 Kawamoto Toru 및 Takahashi Akira, 연구원 인 Takahashi Akira, Nippon Bileen Co, Ltd와 공동 작업자 인 Yoshida Toshio] (이하의 구리기 서체)와 공동 작업했습니다 물질Prussian Blue를 사용하여 비직 카트리지 (CU-C)를 개발했습니다 개발 된 CU-C입니다공존 이온 농도물이 높아도용해 상태Rakuactive Cesium (CS)의 복구 속도 높고 바카라 규칙에 포함 된 방사성 CS 모니터링에 적용될 수 있습니다
현재, 후쿠시마 현 근처의 바카라 규칙의 용해 된 방사성 CS는 L 당 001 Becquerel (BQ) 미만으로 매우 낮습니다 따라서 바카라 규칙에서 방사성 CS 농도를 측정 한 다음, 첫 번째 펌프 20-100 L의 물에서 6 시간에서 물에 주입합니다서스펜션 재료제거,암모늄 인 Molybdate coprecipitation 방법를 사용하여 용해 된 방사성 CS 농축과 같은 전처리 등이 필요했습니다 우리가 오늘 개발 한 CU-C는 또한 바카라 규칙에서 높은 회복 속도를 보이며, 바카라 규칙가 분당 05 L로 통과되면 용해 된 방사성 CS의 90% 이상을 회수 할 수 있습니다 결과적으로, 20L의 바카라 규칙에 함유 된 방사성 CS는 단 40 분 안에 집중 될 수 있으며, 전처리 시간이 크게 줄어 듭니다 또한, CU-C는 또한 담수에서 방사성 CS의 기존 회복 성능을 갖는다아연 대체 프러시아 블루이 기술을 사용하는 것은 바카라 규칙에서 방사성 CS 농도의 측정과 환경에 미치는 영향에 대한 장기 평가에 상당한 기여를 할 것으로 예상됩니다
이 업적 중 일부는 2016 년 1 월 28 일에 게시되었습니다원자력 과학 기술 저널잡지의 디지털 에디션에 게시
(https : //doiorg/101080/0022313120151135302)
지금, Tokyo Electric Power Company의 Fukushima Daiichi 원자력 발전소에서 사고가 발생한 지 거의 5 년이 지난 후, Seawater의 바카라 규칙성 CS 농도는 Fukushima Daiichi 기공 근처에서 제외한 Fukushima Daiichi 기본 만 근처의 많은 지역 내에서 많은 지역에서와 거의 같은 수준으로 떨어졌지만, 오랫동안 역동적 인 관점에서 논문의 관점에서 근처에있는 것과 거의 같은 수준으로 떨어졌습니다 바카라 규칙성 CS 농도가 필요합니다
후쿠시마 현 근처의 바카라 규칙에서의 현재 방사성 CS 농도는 물 1L 당 01 BQ 미만이며, 그 중에서 용해 된 방사성 CS 농도는 물 1L 당 001 BQ 미만으로 매우 낮습니다 저농도의 방사성 CS를 정확하게 측정하려면 전처리를 미리 수행해야합니다 전통적으로, 현탁 된 물질을 6 시간에서 약 3 일에 걸쳐 20 내지 100 L의 바카라 규칙로 분리 한 다음, 3 일에 걸쳐 암모늄 인 Molybdate의 공중 침체에 의해 용해 된 방사성 CS를 농축하는 방법은 3 일에 걸쳐 용해 된 방사성 CS를 집중시키는 일반적인 방법 이었지만 문제는 시간이 걸리고 작동하는 데 복잡하다는 것이었다
AIST는 2012 년부터 담수에서 방사성 CS를 신속하게 모니터링하는 기술을 개발해 왔으며 2014 년 4 월에는 아연-치환 프러시아 블루를 사용하여 Zn-C를 개발하여 용해 된 방사성 CS를 효율적으로 복구했습니다 Zn-C를 사용한이 관찰 모니터링 시스템은 약 8 분 안에 20 L의 담수에서 방사성 CS를 필터링 및 농축 할 수 있지만, 많은 수의 공존 이온을 갖는 바카라 규칙의 경우 또는 100 l 이상의 많은 양이 지속적으로 흐르면 방사성 CS의 회복 속도가 감소합니다 따라서 바카라 규칙 또는 다량의 물이 흘러 나오는 경우에도 방사능 CS를 효율적으로 회복 할 수있는 기술이 필요했습니다
AIST는 이전에 프로이센 블루 나노 입자 및 구리 치환과 같은 재료를 개발하고 이들 물질을 사용한 바카라 규칙성 CS의 모니터링 및 오염 제거 기술을 갖추었다 Nippon Baileen은 불직한 직물에 다양한 재료를 전달함으로써 새로운 용도를 개발하는 연구를 진행하고있었습니다 AIST와 Nippon Bileen은 또한 프러시아 블루 (2014 년 4 월 7 일 JST, 일본 Bileen 및 AIST의 공동 언론 발표) 특히 AIST는 지방 정부 및 기타 조직과 협력하여 바카라 규칙능 CS 모니터링 기술을 개발하고 영향을받는 지방 정부의 요구를 충족시키는 이러한 개발 기술을 제공하는 일환으로 일본의 수자원 바카라 규칙성 CS 모니터링 기술을 표준화했습니다
이번에는 AIST의 재료 기술과 기술을 Nippon Bileen의 기술과 환경 모니터링에 결합하여 물질을 부직포로 운반하고 해저에서 용해 된 바카라 규칙성 CS를 빠르게 분석 할 수있는 기술을 개발하기로 결정했습니다
이 연구 및 개발은 일본 과학 기술 기관 (JST) 연구 결과 개발 프로젝트 (고급 측정 및 분석 기술 및 장비 개발 프로그램 (실제 유형) (2012-2013), 과학 연구를위한 일본 사회 (독립 행정 기관) 과학 연구를위한 보조금 자금 지원 (문제 번호 : 26241023)에 의해 지원되었습니다 식품 생산 지역의 활성화 "
그림 1은 이번에 개발 된 CU-C가 용해 된 바카라 규칙성 CS를 회수하는 메커니즘을 보여줍니다 구리-치환 된 프러시아 블루는 알칼리 금속을 격자 내의 공간에 통합함으로써 용해 된 바카라 규칙성 CS를 통합하는 것으로 생각되며, 내부에 존재하는 칼륨을 배출하고 세슘을 섭취한다 CU-C를 통해 물을 통과시킴으로써, 용해 된 바카라 규칙성 CS는 부직포로지지 된 구리-치환 프러시아 블루에 의해 포획되어 카트리지에 축적된다
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| 그림 1 : 바카라 규칙성 CS 흡수 구리-치환 프러시아 블루 (왼쪽) 및 개발 된 카트리지 "CU-C"(오른쪽)의 개념적 다이어그램 " |
그림 2는 이번에 개발 된 CU-C와 기존 ZN-C를 사용하여 바카라 규칙에서 용해 된 방사성 CS의 회복 속도를 측정 한 결과를 보여줍니다 CU-C의 경우, 20L의 바카라 규칙는 분당 01 L의 속도로 통과되며, 용해 된 방사성 CS의 97% 이상이 회수 될 수 있으며, 분당 05 L의 속도로 95% 이상이 될 수 있습니다 복구 속도는 기존 Zn-C의 복구율보다 높다는 것을 알 수 있습니다 현탁 된 물질을 수집하는 국부 관측 및 카트리지를위한 모니터링 시스템과 함께 사용될 때, 20 L의 바카라 규칙에 저농도의 방사성 CS를 분리하고 약 40 분 안에 집중시킬 수 있습니다 암모늄 인 Molybdate Coprecipitation 방법과 비교하여 방사능 CS를 집중시키는 데 필요한 시간은 50에서 1/100으로 감소 될 수 있습니다 이 기술을 통해 환경 수자원 모니터링은 여러 지역보다 더 높은 빈도로 수행 할 수 있습니다
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그림 2 걸프 지역의 바카라 규칙에서 방사성 CS 회복률 비교
(Zn-C에서 25L/min 유량에서 테스트되지 않음) |
개발 된 CU-C를 사용하여 2014 년 9 월에, 우리는 Hayashi Seiji 감독, 연구원 인 Tsuji Hideki 및 특별 연구원 Arita Koichi와 협력하여 Brackish Water 및 Gulf Seawater에서 바카라 규칙성 CS 농도에 대한 모니터링 테스트를 수행했습니다 결과적으로, 바카라 규칙능 CS의 92% 이상이 하나의 카트리지 만 사용하여 회수 될 수 있음이 확인되었다 (표 1) 또한, 후쿠시마 대학교의 환경 바카라 규칙능 연구 연구소의 Michio Aoyama 교수와 협력하여, 우리는 후쿠시마의 여러 위치에서 개선 된 암모늄 인 molybdate coprecipitation 및 Cu-C 방법을 사용하여 바카라 규칙성 CS를 측정했으며, 측정 오차 범위 내에 있었다 (그림 3)
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| 표 1 후쿠시마 현에서 수행 된 걸프 지역에서 바카라 규칙 모니터링 결과 |
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그림 3 CU-C 방법 및 개선 된 암모늄 인 Molybdate (AMP) Coprecipitation Method의 측정 결과 비교
(오류 막대는 측정 오류를 나타냅니다) |
또한, Cu-C는 Zn-C보다 더 용해 된 바카라 규칙성 CS를 흡수 할 수있다 후쿠시마 현 농업 센터와 함께, 우리는 이번에 개발 된 기존 Zn-C 및 CU-C를 사용하여 담수에서 바카라 규칙능 CS에 대한 회복 테스트를 수행했으며, Zn-C는 약 100 L로만 농축 할 수 있었지만 Cu-C는 2000L을 통과 한 후에도 80%의 회복 속도를 보장 할 수 있었으며, CU-C는 Zn-C의 10 배보다 더 농축 할 수있었습니다 이러한 결과는 Cu-C가 담수에서 용해 된 바카라 규칙성 CS의 농도가 01 내지 1 MBQ/L과 같이 낮은 경우에도 바카라 규칙성 CS를 모니터링하는 데 사용될 수 있음을 시사한다
이번에 개발 된 카트리지 CU-C를 사용하는 방사성 CS 모니터링 방법에 관한 관련 연구 기관과 협력하여 바카라 규칙의 방사성 CS에 대한 모니터링 기술을 실질적으로 구현하고 표준화하기 위해 노력할 것입니다