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

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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。