日本九州大学研究生院理学研究院的宇都宫聪副教授与理学府硕士生栗原英太郎等人组成的研究团队，首次从福岛县的土壤中发现了含有钚（Pu）燃料微粒的颗粒。此前虽然预测到其存在，但因颗粒太小难以解析，此次利用多种先进的精密分析技术，成功实现了纳米级解析。这是该研究团队与日本国立极地研究所、筑波大学、东京工业大学、芬兰赫尔辛基大学、瑞士保罗谢尔研究所、英国钻石同步辐射光源、法国南特大学及美国斯坦福大学等合作，为促进福岛从核灾害中复兴而开展的联合研究中的一项成果。
在2011年发生的核灾害中，部分放射性铯以含有难溶于水的高浓度放射性铯微粒（CsMP）的状态释放到了环境中，并扩散到了日本的关东地区。此次研究从CsMP中发现了燃料微粒，并利用最先进的二次离子质谱、同步辐射微束X射线分析和原子分辨率电子显微镜，对铀（U）及钚的同位素进行分析，确定了其化学成分。由此，在CsMP内部确定了U（IV）O2纳米晶体，同时在铀集中区域成功确定了钚和锆（燃料包壳管的成分）。此外，燃料微粒中铀和钚的同位素比235U/238U、240Pu/239Pu以及242Pu/239Pu分别为~0.0193、~0.347和~0.065，与计算出的辐射燃料的值一致。
这些结果表明，钚作为燃料微粒被CsMP吸收后释放到环境中并加以扩散，残留于反应堆中的燃料碎屑中不均匀地分布着纳米尺寸的钚，这些结果有助于掌握碎屑特性，对于今后将长期持续的废堆作业和燃料清除作业具有帮助意义。
（a）含燃料微粒的CsMP的SEM图像和元素图。（ｂ）μ光束荧光X射线（XRF）元素图。（c）铀氧化物的高角环状暗场扫描透射电子显微镜图像。（d）铀的X射线吸收近边缘光谱。（e）根据图（b）的红色箭头部分获得的钚的X射线吸收近边缘光谱。
论文信息
题目：Particulate plutonium released from the Fukushima Daiichi meltdowns
期刊：Science of The Total Environment
DOI：10.1016/j.scitotenv.2020.140539
文：JST客观日本编辑部
