中国の土壌中のNpの最初の研究。プルトニウム同位体との比較によるNpの供給源、分布、移動度の研究

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Chemosphere.2020 Aug;253:126683. S0045-6535(20)30876-6. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126683.Epub 2020-04-05.

中国の土壌中のNpの最初の研究。プルトニウム同位体との比較によるNpの供給源、分布、移動度の研究

First study of Np in Chinese soils: Source, distribution and mobility in comparison with plutonium isotopes.

Youyi Ni
Qiuju Guo
Zhaoya Huang
Jian Zheng
Sixuan Li
Wenna Huang
Wenting Bu

PMID: 32278920 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126683.

抄録

本研究では、中国の金山原子力発電所及び天湾原子力発電所周辺(5km未満)の土壌中のNp及びPuの分布と移動を調査した。表層土壌中のNp及びPu濃度は、大きな空間的不均一性を示した。秦山原子力発電所付近の表層土壌では、過去最高のPu濃度(4.783mBq/g)が観測され、これまでに報告された中国の土壌の中で最も高い値を示した。秦山及び天湾の2つの土壌コアでは、それぞれ128.8Bq/m及び121.0Bq/m、Npではそれぞれ0.039Bq/m及び0.035Bq/mと推定された。これらの土壌のPu/Pu原子比から、これらの地域では地球規模の降下物がPuの主な供給源であることが示唆された。しかし、環境土壌中のNp/Puの非同位体比は、発生源を特定するための感度の高い指標ではありませんでした。さらに、対流-分散方程式(CDE)モデルを用いて、金山サイトの土壌コア中のNpとPuの移行挙動についてパイロット研究を実施した。得られた見掛けの分散係数は、Np(2.82±2.06cm/y)がPu(0.57±0.16cm/y)の5倍であり、NpはPuよりも強い移行能力を持っていることが明らかになった。最後に、移動時間の増加に伴い、土壌中のNpとPuの濃度は、支配的な分散効果により、土壌中の異なる層間で徐々に均一に分布するようになると予測した。

In this study, the distribution and migration of Np and Pu in soils in the vicinity (<5 km) of Qinshan and Tianwan Nuclear Power Plants in China were studied, which is the first specific study of global fallout Np in Chinese soils. The Np and Pu concentrations in surface soils showed large spatial inhomogeneity. A remarkable Pu concentration (4.783 mBq/g) was observed in a surface soil near Qinshan NPP and stands for the ever reported highest value in the Chinese soils. The inventories of Pu in two Qinshan and Tianwan soil cores were estimated to be 128.8 Bq/m and 121.0 Bq/m, respectively; while the Np inventories were 0.039 Bq/m and 0.035 Bq/m at these sites, respectively. The Pu/Pu atomic ratios in these soils indicated that the global fallout is the main source of Pu in these regions. However, the non-isotopic Np/Pu atomic ratio in environmental soil is not a sensitive indicator for source identification. Furthermore, we conducted pilot study on the migration behaviors of Np and Pu in soil core at Qinshan site with the Convection-Dispersion Equation (CDE) model. The obtained apparent dispersion coefficients of Np (2.82 ± 2.06 cm/y) was 5 times higher than that of Pu (0.57 ± 0.16 cm/y), proving that Np has stronger migration ability than Pu isotopes in the Qinshan soil. Finally, we predicted that with the increase of migration time, both Np and Pu concentration in the soil will gradually become more evenly distributed among different soil layers due to the dominant dispersion effects.