東北大学研究者紹介

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セキ　ツグミ

関　亜美

Tsugumi Seki

所属

大学院工学研究科　量子エネルギー工学専攻　原子核システム安全工学講座（核エネルギーフロー環境工学分野）

職名

助教

学位

博士（環境科学）（東北大学）
修士（環境科学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/tsugumiseki

J-GLOBAL ID

202101005455228714

ORCID

https://orcid.org/0000-0001-6031-0914

経歴 2

2021年4月～継続中

東北大学　大学院工学研究科量子エネルギー工学専攻　助教
2020年4月～ 2021年3月

三菱マテリアル株式会社中央研究所

学歴 4

東北大学　博士課程教育リーディングプログラム（グローバル安全学トップリーダー育成プログラム）

2016年4月～ 2020年3月
東北大学大学院　環境科学研究科　先進社会環境学専攻

2015年4月～ 2020年3月
鶴岡工業高等専門学校　専攻科　物質工学専攻

2013年4月～ 2015年3月
鶴岡工業高等専門学校　物質工学科

2008年4月～ 2013年3月

所属学協会 3

日本原子力学会
資源・素材学会
廃棄物資源循環学会

研究キーワード 3

環境アセスメント
セメント系材料
放射性廃棄物処分

研究分野 2

エネルギー / 原子力工学 /
環境・農学 / 環境負荷低減技術、保全修復技術 /

受賞 6

日本原子力学会奨励賞

2024年3月　日本原子力学会
第38回バックエンド夏季セミナーポスター賞

2023年3月　日本原子力学会バックエンド部会
日本原子力学会 2022年春の年会優秀講演賞

2023年3月　日本原子力学会バックエンド部会
日本原子力学会東北支部奨励賞

2022年6月　日本原子力学会東北支部
東北大学大学院環境科学研究科長賞

2020年3月　東北大学
日本化学会東北支部長賞

2013年3月　日本化学会東北支部

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論文 13

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年1月21日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1557/s43580-025-01132-y 　

ISSN：2731-5894

eISSN：2059-8521

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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
Reduction in Apparent Permeability Owing to Surface Precipitation of Solutes by Drying Process and Its Effect on Geological Disposal 査読有り

Tsugumi Seki, Kanta Hongo, Taiji Chida, Yuichi Niibori

Minerals　14　(4)　428　2024年4月20日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/min14040428 　

eISSN：2075-163X
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 査読有り

Tsugumi Seki, Kazuki Furiya, Taiji Chida, Yuichi Niibori

ACS ES&T Water　4　(4)　1864-1873　2024年4月12日

DOI： 10.1021/acsestwater.3c00822 　

eISSN：2690-0637
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年1月30日
出版者・発行元： Informa UK Limited
DOI： 10.1080/00223131.2024.2307437 　

ISSN：0022-3131

eISSN：1881-1248
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年1月22日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1557/s43580-024-00770-y 　

eISSN：2059-8521
Sorption behavior of cesium ions to Mg-containing calcium silicate hydrate in a co-precipitation process 査読有り

Tsugumi Seki, Ryota Oasa, Taiji Chida, Yuichi Niibori

MRS Advances　9　(7)　456-461　2024年1月5日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1557/s43580-023-00757-1 　

eISSN：2059-8521
Leaching behavior of arsenic and selenium in coal fly ash by aging treatment and cement mixing 査読有り

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

Journal of Nuclear Science and Technology　60　(10)　1-13　2023年3月3日
出版者・発行元： Informa UK Limited
DOI： 10.1080/00223131.2023.2176378 　

ISSN：0022-3131

eISSN：1881-1248
Sorption behavior of cesium and strontium during the formation process of calcium silicate hydrate as a secondary mineral under the condition saturated with groundwater 査読有り

Tsugumi Seki, Reo Tamura, Taiji Chida, Yuichi Niibori

MRS Advances　8　(6)　224-230　2023年1月6日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1557/s43580-022-00488-9 　

eISSN：2059-8521
Leaching of As and Se from coal fly ash: fundamental study for coal fly ash recycling 国際誌査読有り

Tsugumi Seki, Kengo Nakamura, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

Environmental monitoring and assessment　193　(4)　225　2021年3月

DOI： 10.1007/s10661-021-08954-x 　

ISSN：0167-6369

eISSN：1573-2959
Classification of coal fly ash based on pH, CaO content, glassy components, and leachability of toxic elements 国際誌査読有り

Tsugumi Seki, Yasumasa Ogawa, Chihiro Inoue

Environmental monitoring and assessment　191　(6)　358　2019年5月

DOI： 10.1007/s10661-019-7489-x 　

ISSN：0167-6369

eISSN：1573-2959
Immobilization of Boron and Arsenic in Alkaline Coal Fly Ash through an Aging Process with Water and Elucidation of the Immobilization Mechanism 査読有り

Yasumasa Ogawa, Kento Sakakibara, Tsugumi Seki, Chihiro Inoue

Water, Air, and Soil Pollution　229　(11)　2018年11月

DOI： 10.1007/s11270-018-3997-5 　

ISSN：0049-6979

eISSN：1573-2932
Palladium Ion Adsorbent of Fibrous Silk Fibroin Prepared from Silkworm, Bombyx Mori 査読有り

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

Transactions on GIGAKU　5　(1)　5005/1-6　2017年
Adsorption of Cesium Ion on Silk Fibroin in Aqueous Solution 査読有り

Tsukasa Sato, Tsugumi Seki, Shino Yokoyama, Shinko Ito

Transactions of the Materials Research Society of Japan　42　(2)　19-22　2017年
出版者・発行元： The Materials Research Society of Japan
DOI： 10.14723/tmrsj.42.19 　

ISSN：1382-3469

eISSN：2188-1650

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MISC 19

高塩分冠水環境におけるカルシウムシリケート水和物とユウロピウムとの相互作用におけるマグネシウムの影響

太原亮, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2023　2023年
処分場周辺の乾燥過程に起因した溶質析出に伴う間隙率および透水性変化

本郷幹太, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2023　2023年
薄片状黒雲母への陽イオンの収着挙動に関する温度依存性

小林凜太朗, 千田太詩, 関亜美, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2023　2023年
処分環境の温度を考慮したマグネシウムイオン共存下における過飽和ケイ酸の析出挙動の評価

泉浦匡秀, 千田太詩, 関亜美, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2023　2023年
処分環境温度におけるカルシウムシリケート水和物へのホウ酸共存下でのユウロピウム収着挙動

業天智貴, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
流路形成を考慮した不飽和層におけるセシウムの遅延効果の評価

河上大昂, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
カルシウムシリケート水和物へのセレン酸イオンの収着性評価

関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
塩水環境における過飽和ケイ酸の析出に及ぼすMgイオンおよびCaイオンの影響

白沢暢, 泉浦匡秀, 千田太詩, 関亜美, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
マイクロフローセルを用いた高アルカリ塩水系地下水による花崗岩流路の透水性変化と簡便な評価モデルの提示

降矢一輝, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
生成過程にあるカルシウムシリケート水和物へのCsおよびSrの収着挙動に関する基礎的研究

田村怜於, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
高塩水環境におけるマグネシウム含有カルシウムシリケート水和物へのユウロピウムの収着挙動の評価

太原亮, 関亜美, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
カルシウムシリケート水和物へのSeO₄^2-およびSeO₃^2-の収着挙動

関亜美, 前田一樹, 千田太詩, 新堀雄一

日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2022　2022年
不飽和層における流路の形成とセシウムの移行挙動の評価

河上大昂, 新堀雄一, 関亜美, 千田太詩

日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2021　2021年
CaイオンおよびMgイオン共存下における過飽和ケイ酸の析出挙動の評価

白沢暢, 千田太詩, 関亜美, 新堀雄一

日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2021　2021年
二次鉱物としてのマグネシウム含有カルシウムシリケート水和物とユウロピウムとの相互作用の評価

太原亮, 千田太詩, 関亜美, 新堀雄一

日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2021　2021年
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年
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年
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年
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年

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共同研究・競争的資金等の研究課題 7

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

2024年4月1日～ 2028年3月31日
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

2023年9月～ 2026年9月
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

2022年4月1日～ 2025年3月31日

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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。
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

2021年7月9日～ 2024年3月31日

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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．
不飽和層の自己閉塞のダイナミクス：コンパクト地層処分システムの創成に向けた展開

新堀雄一, 千田太詩, 関亜美

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

研究機関：Tohoku University

2020年7月30日～ 2023年3月31日

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本研究では、乾燥に伴うセシウム、ナトリウムおよびケイ酸の乾燥面近傍の集積による間隙率および浸透性の低下をX線CTおよび透水試験により明らかにした。また、乾燥面近傍での溶質の移動には毛管力が大きく関与することを見かけの物質移動係数の評価により示した。さらに、ケイ酸の乾燥面近傍の集積挙動は、地層処分システムにおける核種移行を抑制するのみならず、処分場の人工バリアであるベントナイトの変質の原因となるカリウムイオンの供給を抑えることを示唆した。このことは、廃棄体をより小さい間隔や重ねて縦に配置して温度の上昇があっても、ベントナイトの変質は抑えられ、処分場全体の設置面積を半分以下にできることを意味する。
ケイ酸の再分配に伴う間隙閉塞による核種閉じ込め天然バリアの自己修復機能の発現

千田太詩, 新堀雄一, 関亜美

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2018年4月1日～ 2022年3月31日

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本研究では，処分場建設に使用されるセメント系材料に起因した高アルカリプルームによる透水性の増大が懸念される天然バリア(地下岩盤)が，鉱物から溶出するケイ酸の空間的な再分配に伴う間隙閉塞によって自己修復する機能の発現に着目している．今年度は，前年度に確認した実験系や条件設定，析出速度評価手法に基づき，地下環境において代表的な熱水変質鉱物とされる緑泥石および絹雲母を用いた過飽和ケイ酸の析出実験を行い，析出速度定数を評価した．加えて，塩水環境を想定したNaイオン(～0.5 M)，およびセメント系材料からの成分溶出を想定したCaイオン(～0.01 M)共存時の析出挙動についても検討した．その結果，いずれの実験条件においても過飽和ケイ酸の析出速度定数は10E-10～10E-9 m/s程度と見積もられ，報告者らの既往研究における，アモルファスシリカ粉末を用いた場合の析出速度定数と同程度であった．すなわち，ケイ酸塩鉱物への析出速度定数が鉱物種類によらず同オーダーの範囲に収まる評価結果となっており，多様なケイ酸塩鉱物が存在する地下環境における過飽和ケイ酸の析出挙動が簡便に整理される可能性を示唆する．また，通常の地下水に比べて高濃度に設定したNaイオンおよびCaイオン共存条件における析出速度定数も同オーダーであり，幅広な地下水条件においても同様の過飽和ケイ酸の析出が生じると考えられる．さらに，得られた析出速度定数を用いて，物質移動と化学反応の比を表すダムケラー数(Da)を計算したところ10E+5以上と見積もられ，地下水による物質移行に対して過飽和ケイ酸の析出反応が支配的になる結果が得られた．これらより，岩盤亀裂中の流路表面が緑泥石や絹雲母のような熱水変質鉱物に覆われる場合にも，ケイ酸の再分配に伴う過飽和ケイ酸の析出が有意に進展するために間隙が狭められ，核種移行を抑制する効果が期待される．
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

2021年8月～ 2022年3月

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担当経験のある科目(授業) 2

機械知能・航空実験Ⅱ（放射化学実験）
機械知能・航空実験I（ラジオグラフィ実験）