Details of the Researcher

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Tsugumi Seki
Section
Graduate School of Engineering
Job title
Assistant Professor
Degree

Research History 2

  • 2021/04 - Present
    Tohoku University　Department of Quantum Science and Energy Engineering, Graduate School of Engineering

  • 2020/04 - 2021/03
    三菱マテリアル株式会社 中央研究所

Education 4

  • Tohoku University

    2016/04 - 2020/03

  • Tohoku University　Graduate School of Environmental Studies　Department of Environmental Studies for Advanced Society

    2015/04 - 2020/03

  • Tsuruoka National College of Technology　Advanced Faculty

    2013/04 - 2015/03

  • Tsuruoka National College of Technology

    2008/04 - 2013/03

Professional Memberships 3

  • 日本原子力学会

  • 資源・素材学会

  • 廃棄物資源循環学会

Research Interests 3

  • 環境アセスメント

  • セメント系材料

  • 放射性廃棄物処分

Research Areas 2

  • Energy / Nuclear engineering /

  • Environmental science/Agricultural science / Environmental load reduction/restoration technology /

Awards 6

  1. 日本原子力学会 奨励賞

    2024/03　日本原子力学会

  2. 第38回バックエンド夏季セミナー ポスター賞

    2023/03　日本原子力学会 バックエンド部会

  3. 日本原子力学会 2022年春の年会 優秀講演賞

    2023/03　日本原子力学会 バックエンド部会

  4. 日本原子力学会 東北支部奨励賞

    2022/06　日本原子力学会 東北支部

  5. 東北大学大学院 環境科学研究科長賞

    2020/03　東北大学

  6. 日本化学会 東北支部長賞

    2013/03　日本化学会 東北支部

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Papers 15

  1. Effects of borate on Europium sorption onto calcium silicate hydrate formed as a secondary mineral under water-saturated conditions Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Tomoki Gyoten, Takashige Fujimaki, Taiji Chida, Yuichi Niibori

    MRS Advances　2026/04/28

    DOI： 10.1557/s43580-026-01659-8 　

  2. Alteration of Coal Fly Ash Induced by Aging Treatment: Insights from Mineral Quantification Analysis Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Tatsuru Takahashi, Taiji Chida, Chihiro Inoue, Yasumasa Ogawa

    ACS Omega　2025/10/21

    DOI： 10.1021/acsomega.5c06820 　

  3. Evaluation of retardation effect for the migration of cesium under unsaturated conditions

    Taiji Chida, Hirotaka Kawakami, Tsugumi Seki, Noriaki Watanabe, Yuichi Niibori

    MRS Advances　2025/01/21

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1557/s43580-025-01132-y 　

    ISSN： 2731-5894

    eISSN： 2059-8521

    More details Close

    Abstract This study discussed the migration of cesium (Cs) ions through porous media under unsaturated conditions in the shallow subsurface for the disposal of low-level radioactive waste. In the flow experiments, the column was packed with sand particles and placed horizontally, considering that the water saturation was distributed as uniformly as possible in the flow direction. From X-ray computed tomography observation, assuming that the unsaturated column had two kinds of flow paths, one of which easily flowed (saturated parts) and the other did not (unsaturated parts), this study combined the numerical solutions of two advection–diffusion equations and estimated the retardation coefficient for Cs ions in the column. The retardation coefficients were estimated to be smaller than those obtained in the conventional evaluation. To correct such differences, this study presented an approximate equation between the retardation coefficient and water saturation. Graphical abstract

  4. Reduction in Apparent Permeability Owing to Surface Precipitation of Solutes by Drying Process and Its Effect on Geological Disposal Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Kanta Hongo, Taiji Chida, Yuichi Niibori

    Minerals　14　(4)　428　2024/04/20

    Publisher: MDPI AG

    DOI： 10.3390/min14040428 　

    eISSN： 2075-163X

  5. Evaluation of the Changes in Effective Fracture Aperture with Deposition of Calcium Silicate Hydrate on Granite Surface Under Highly Alkaline Saline Conditions Using a Microflow Cell Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Kazuki Furiya, Taiji Chida, Yuichi Niibori

    ACS ES&T Water　4　(4)　1864-1873　2024/04/12

    DOI： 10.1021/acsestwater.3c00822 　

    eISSN： 2690-0637

  6. Interaction of europium with calcium silicate hydrate under conditions saturated with groundwater

    Taiji Chida, Kengo Suto, Tsugumi Seki, Yuichi Niibori

    Journal of Nuclear Science and Technology　1-10　2024/01/30

    Publisher: Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/00223131.2024.2307437 　

    ISSN： 0022-3131

    eISSN： 1881-1248

  7. Dynamic behavior of sorption of europium onto biotite flakes under the condition of saline groundwater

    Taiji Chida, Tsugumi Seki, Yuto Watanabe, Yuichi Niibori

    MRS Advances　9　(7)　462-466　2024/01/22

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1557/s43580-024-00770-y 　

    eISSN： 2059-8521

  8. Sorption behavior of cesium ions to Mg-containing calcium silicate hydrate in a co-precipitation process Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Ryota Oasa, Taiji Chida, Yuichi Niibori

    MRS Advances　9　(7)　456-461　2024/01/05

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1557/s43580-023-00757-1 　

    eISSN： 2059-8521

  9. Leaching behavior of arsenic and selenium in coal fly ash by aging treatment and cement mixing Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Yasumasa Ogawa, Koki Ibi, Taiji Chida, Chihiro Inoue, Yuichi Niibori

    Journal of Nuclear Science and Technology　60　(10)　1-13　2023/03/03

    Publisher: Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/00223131.2023.2176378 　

    ISSN： 0022-3131

    eISSN： 1881-1248

  10. Sorption behavior of cesium and strontium during the formation process of calcium silicate hydrate as a secondary mineral under the condition saturated with groundwater Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Reo Tamura, Taiji Chida, Yuichi Niibori

    MRS Advances　8　(6)　224-230　2023/01/06

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1557/s43580-022-00488-9 　

    eISSN： 2059-8521

  11. Leaching of As and Se from coal fly ash: fundamental study for coal fly ash recycling International-journal Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Kengo Nakamura, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

    Environmental monitoring and assessment　193　(4)　225　2021/03

    DOI： 10.1007/s10661-021-08954-x 　

    ISSN： 0167-6369

    eISSN： 1573-2959

  12. Classification of coal fly ash based on pH, CaO content, glassy components, and leachability of toxic elements International-journal Peer-reviewed

    Tsugumi Seki, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

    Environmental monitoring and assessment　191　(6)　358　2019/05

    DOI： 10.1007/s10661-019-7489-x 　

    ISSN： 0167-6369

    eISSN： 1573-2959

  13. Immobilization of Boron and Arsenic in Alkaline Coal Fly Ash through an Aging Process with Water and Elucidation of the Immobilization Mechanism Peer-reviewed

    Yasumasa Ogawa, Kento Sakakibara, Tsugumi Seki, Chihiro Inoue

    Water, Air, and Soil Pollution　229　(11)　2018/11

    DOI： 10.1007/s11270-018-3997-5 　

    ISSN： 0049-6979

    eISSN： 1573-2932

  14. Palladium Ion Adsorbent of Fibrous Silk Fibroin Prepared from Silkworm, Bombyx Mori Peer-reviewed

    Tsukasa Sato, Tsugumi Seki, Saki Abe, Shinko Ito, Tatsuo Abe

    Transactions on GIGAKU　5　(1)　5005/1-6　2017

  15. Adsorption of Cesium Ion on Silk Fibroin in Aqueous Solution Peer-reviewed

    Tsukasa Sato, Tsugumi Seki, Shino Yokoyama, Shinko Ito

    Transactions of the Materials Research Society of Japan　42　(2)　19-22　2017

    Publisher: The Materials Research Society of Japan

    DOI： 10.14723/tmrsj.42.19 　

    ISSN： 1382-3469

    eISSN： 2188-1650

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Misc. 5

  1. Immobilization of toxic components by Ca-Si based substance in radioactive waste disposal environments Striving to build a harmonious disposal site with the environment

    関亜美

    ΑΤΟΜΟΣ　67　(6)　2025

    DOI： 10.3327/jaesjb.67.6_324 　

    ISSN： 1882-2606

  2. 液状化実験を活用した効果的な防災教育の検討

    手塚寛, AL FARISI Muhammad Salman, 関亜美, 熊谷裕太, 新谷直己, 宮鍋慶介, 久利美和

    東北地域災害科学研究　55　2019

  3. 自主的・持続的な防災教育活動の普及を目指した実施支援-減災アクションカードゲームを例に-

    関亜美, AL FARISI Muhammad Salman, 手塚寛, 石橋信治, 熊谷裕太, 新谷直己, 久利美和

    東北地域災害科学研究　55　2019

  4. Classification of coal fly ash based on the leachability of major (Al, Si and Ca) and toxic elements

    Tsugumi Seki, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

    Proceedings of the 4th 3RINCs　P-1　2017

  5. Adsorption of heavy metal ions on silk fibroin protein in aqueous solution

    Tsugumi Seki, Tsukasa Sato

    Proceedings of the 3rd International Symposium on Technology for Sustainability　97　2013

Research Projects 8

  1. 地下水環境において陰イオン核種の閉じ込め性を向上させるセメント系バリアの創成

    関 亜美

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 基盤研究(B)

    Institution: 東北大学

    2026/04/01 - 2030/03/31

  2. 処分環境においてケイ酸の再分配による核種固定化機能を発現する長期安定バリアの開発

    千田 太詩, 新堀 雄一, 関 亜美

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 基盤研究(B)

    Institution: 東北大学

    2024/04/01 - 2028/03/31

  3. フライアッシュ混合セメントの利用における環境影響物質の溶出と不溶化に関する基礎的研究

    関 亜美

    System: 公益財団法人原子力環境整備促進･資金管理センター 放射性廃棄物の地層処分に係る萌芽的・先進的かつ重要な研究開発

    2023/09 - 2026/09

  4. 地下冠水環境において放射性セレンの閉じ込め機能を発現するセメント系バリアの開発

    関 亜美

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 若手研究

    Category: 若手研究

    Institution: 東北大学

    2022/04/01 - 2025/03/31

    More details Close

    放射性廃棄物処分場周辺では、処分施設の建設に用いられる多量のセメント系材料と地下水とが接触することで、セメントの主成分でもあるカルシウムシリケート水和物(CSH)が二次鉱物として生成する。本研究では、CSHが有する核種収着能に着目し、これまで報告例が少ない陰イオン核種収着のなかでも、地層処分システムにおける被ばく線量支配核種の一つであるセレン(Se-79、半減期30万年)について、その収着挙動および収着機構を解明し、CSHのバリア機能を示すことを目的としている。以下に、設定した2つの検討課題における本年度の成果を示す。 【検討課題1：地下の冠水環境において生成するCSH種の生成機構の整理】 本年度は、淡水系におけるCSHの生成機構を3ヶ月間の養生により検討した。固液分離後の固相のラマンスペクトルより、シリカ鎖の重合度は養生時間の経過に伴い緩やかに増大した。一方、固相のラマンスペクトルおよびX線回折パターンより、CSHは調製後速やかに生成し、液相のpHおよび液固比は養生期間7-28日程度で概ね定常化した。 【検討課題2：CSH種のSe収着能および収着機構の解明】 CSHへのセレン酸イオンおよび亜セレン酸イオンの収着挙動を検討した。1 mMに調製したセレン溶液を用いた収着実験により、養生期間7-28日程度で概ね収着平衡に達し、セレン酸イオンでは50%以上、亜セレン酸イオンでは100%近くの収着率を示した。また、いずれの形態においても高Ca/Siモル比であるほど高い収着率を示し、これは、Ca/Siモル比 1.2以上ではCSHの表面が正に帯電するため、陰イオンとの相互作用が起こりやすいことによる。さらに、セレンの形態により収着率には大きな差が見られ、電荷の偏りによって陽イオンであるカルシウムイオンとの親和性が異なることが一因であると考えている。

  5. 放射性廃棄物のさらなる閉じ込めを狙う雲母鉱物の核種固定化メカニズムの新解釈

    千田 太詩, 新堀 雄一, 関 亜美

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 挑戦的研究(萌芽)

    Institution: 東北大学

    2021/07/09 - 2024/03/31

    More details Close

    地層処分場周辺の岩盤には廃棄物を閉じ込める天然バリアとしての効果が期待されており，特に黒雲母などの雲母鉱物による核種収着能が期待される．しかし，この核種収着能は雲母鉱物を粉砕した粉末試料を用いた実験により確認されたものである．実際の岩盤中では黒雲母が数cm程度の薄片形状で存在するため，収着・脱着による化学平衡のみならず，薄片状黒雲母の層状構造内への拡散過程を含めた核種収着メカニズムの解明が，天然バリアのより現実的な核種閉じ込め性能の評価に重要である．2年目となる今年度は，薄片状黒雲母へのEuの収着に関する温度依存性を検討した．地下の温度勾配は深度100 m毎に温度が約3℃上昇することから，地表温度から地層処分深度(300 m以深)の温度を想定した15～40℃の範囲でパラメータを設定した．実験では，pH 3および5に設定した0.5 mM Eu溶液と薄片状黒雲母(約5 mm四方)を液固比10 mL/gで混合し，温度15℃，25℃，40℃に設定した恒温振とう機で振とうしながら7日に亘りEu濃度変化を調べた． 収着実験では，いずれのpHにおいても温度の上昇に伴いEuの薄片状黒雲母への収着速度が増大した．これらの結果に基づき，薄片内の二次元的な拡散と溶液のEu濃度減少を関連付けた解析モデルによって薄片状黒雲母内の見かけの拡散係数を評価したところ，温度上昇に伴い増大するものの，概ね10^-13 m2/sのオーダーとなった．これらの値は従来の性能評価に適用されている深成岩中の拡散係数と比較して同程度か小さく，岩盤内の核種収着が薄片状黒雲母内への拡散に律速される可能性を示唆する．また，見かけの拡散係数から得られた活性化エネルギーはpH 3では4 kJ/mol，pH 5では55 kJ/molと得られ，pH 5では拡散過程に付随するイオン交換のような化学反応の寄与が大きくなることが見出された．

  6. Self-sealing Dynamics of Unsaturated Layer for Downsizing of Geological Disposal System

    Niibori Yuichi

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    Institution: Tohoku University

    2020/07/30 - 2023/03/31

    More details Close

    X-ray computed tomography and permeability tests in this study have shown that drying process causes deposition of cesium, sodium and silicic acid near the dry surface, reducing porosity and permeability. The significant involvement of capillary forces in the migration of solutes close to the drying surface was demonstrated by the evaluation of apparent mass transfer coefficients. Furthermore, it was suggested that the deposition behavior of silicic acid near the dry surface dose not only suppresses radionuclide migration in a geological disposal system, but also suppresses the supply of potassium ions, which cause the alteration of bentonite, the engineered barrier of the repository. This means that the alteration of bentonite can be limited even when ambient temperatures rise by arranging waste bodies at smaller intervals or stacking them vertically, thus reducing the overall footprint of the repository by less than half.

  7. Self-restoration function of natural barrier confining radionuclides by clogging flow-paths with the redistribution of silicic acid

    Chida Taiji

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Institution: Tohoku University

    2018/04/01 - 2022/03/31

    More details Close

    Spatial redistribution of silicic acid occurs around a radioactive waste repository, due to dissolution and deposition with the change of pH. This study focused on the self-restoration of the confinement for radionuclides in the host rock caused by the redistribution of silicic acid, especially deposition behavior. The experimental results showed that the deposition rates of silicic acid are on the same order of magnitude under all conditions in this study, i.e., the conditions using amorphous silica and hydrothermally-altered minerals as the solid phase for the deposition of silicic acid and coexisting various multivalent cations in groundwater. Furthermore, the analysis based on the estimated deposition rates suggests that the deposition of silicic acid in the groundwater flow-field can retard the migration of nuclides because of narrowing flow-paths in the host rock.

  8. 産業副産物を有効利用したセメントからの有害物質溶出性評価 -環境調和型の放射性廃棄物処分システムの構築を目指して

    関 亜美

    Offer Organization: 東北大学男女共同参学推進センター

    System: 2021年度 TUMUG 支援事業（男女共同参画・女性研究者支援事業）スタートアップ研究費

    2021/08 - 2022/03

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Teaching Experience 2

  1. 機械知能・航空実験Ⅱ（放射化学実験）

  2. 機械知能・航空実験I（ラジオグラフィ実験）