2. 閉鎖型生態系実験施設（CEEF：ClosedEcology Experiment Facilities）[設置当初（平成 28 年 8 月迄）の名称．現在の名称：生態系実験施設及び生態系研究施設]
2.1 整備構想、用地取得、設計及び植物系整備
平成元～2 年度に科学技術庁に設置された新研究所計画検討委員会において、地球環境中での生図 2態系を介する物質の移行・循環を調べることを目

CEEF_閉鎖系植物実験施設_人工光型植物栽

培室（床面積 43 m2, 容積 146 m3, 栽培面積 30 m2,的とした閉鎖型生態系実験施設（以後、CEEF）の3 室）及び植物栽培モジュール 1F 作業室（右下）

整備構想が検討された。
これに基づき、青森県からの補助金事業：生物影響実験調査設備等整備事業において、平成 4 年
度には CEEF の概念設計を行い、平成 5 年 3 月末に CEEF 及び低線量生物影響実験棟（以後、低線量棟、125～126 ページ）の建設用地 29,533.88 m2をむつ小川原開発(株)から購入し、平成 5 年度には CEEF の詳細設計を行った。また、補助金事業：

図 3

生物圏物質循環実験調査設備等整備事業では、平用型植物栽培室（床面積 65 m2, 容積 239 m3, 栽培

成 6 年度に CEEF の閉鎖系植物実験施設（Closed

面積 60 m2, 1 室）及び閉鎖系階段（右）CEEF_閉鎖系植物実験施設_自然光人工光併

Plant Experiment Facility, 以後 CPEF）の建屋（図BA1）及び人工光型植物栽培室（図 2）3 基を整備し、
平成 7 年 3 月 22 日に新たに建設用地 6,060.00 m2を購入し、平成 7 年度に CPEF の自然光人工光併

C用型植物栽培室 1 基（図 3）を整備するとともに、D

平成 6～7 年度に CPEF の物理化学的物質循環システム（空気処理設備（図 4）、水処理設備（図 5）、E

養液処理・調整設備（図 6）、廃棄物処理設備（図7）等）を整備した（第 2 部 2.1.2.1.2 節参照）
。

HGF
図 4I

CEEF_閉鎖系植物実験施設_空気処理設備（A：O2 分離装置, B：N2・CO2・O2 貯槽, C：CO2 分離装置（吸脱着剤:固体アミン, 温度圧力スイング法）,
D：微量有害ガス制御装置（リン酸添着活性炭, アルカリ添着活性炭, パラジウム触媒）, E：O2 再生装置
（サバチエ第 1・第 2 反応）, F：CO2 注入装置, G：
図 1 CEEF_閉鎖系植物実験施設_建屋（上）及び臭気処理装置）と内圧制御装置（H：ゴムバッファ,制御室（下）I：コンプレッサ+エアタンク）118

2.2 動物飼育・居住系整備
平成 8～9 年に、CEEF の動物飼育・居住実験施設（Closed Animal holding and Habitation ExperimentFacility, 以後、CAHEF）を整備した。CAHEF の動物飼育・居住モジュール（第 2 部 2.1.2.1.2 節参照）
は 51 m2 の床面積と 123 m3 の容積を持つ居住区（図 8A-E）、22 m2 の床面積と 54 m3 の容積を持つ
図 5

CEEF_閉鎖系植物実験施設_水処理設備（前動物飼育区（図 8F）、163 m3 の容積を持つ閉鎖系

左: 上水槽（空調凝縮水受入れ）, 後: 中水槽（廃養通路（図 8G）、及び 8 m3 の容積を持つエアロック液からの回収水受入れ）, 右後: 肥料用水槽（養液調から成る。

合用浄化水タンク）, 右下: 紫外線殺菌装置）

A

図 6 CEEF_閉鎖系植物実験施設_養液処理・調整C

設備（左: 肥料廃水処理装置（RO（逆浸透）膜使用）,
右: 養液調整装置（廃棄物湿式酸化分解溶液、窒素固B

定設備で作製したアンモニア水及び硝安水、または濃縮養液、各ミネラル成分溶液（EDTA 鉄溶液等）などから凝縮水・回収水を用いて作物栽培養液を調合、pH 調整し各栽培床へ順次送液）

ADBECDFG

図 8 CEEF_閉鎖系動物飼育・居住実験施設の動物飼育・居住モジュール（A：居住区（書棚の奥がベッド）, B：居住区のパスボックス, 脱出用密閉扉, C：乾燥トイレ及び尿採取装置, D：食物屑粉砕装置, E：シャワー室, F：動物飼育区_動物飼育檻）及び G：閉鎖系通路

CAHEF は物理化学的物質循環・環境計測制御システム（図 9：空気処理設備, 図 10：排水処理設備, 図 11：廃棄物処理設備・ミネラル回収装置

E等）を持つ。

CEEF_閉鎖系植物実験施設の 廃棄物処理設
備（A：湿式酸化装置, B：廃棄物処理排ガス処理設
図 7

環境研主要成果「物質循環閉鎖居住実験」は、CPEF と CAHEF を結合し、第 2 部第 2 章図 3～10

備, C：炭化処理装置, D：燃焼処理装置）と窒素固定に示す設備を稼働して実施した。

設備（E：N2 と水からアンモニアと硝安合成）

119

ABBA

•ヒト固形排泄物

CD

動物飼育檻（排泄物回収）•動物排泄物•人尿尿回収装置

乾燥トイレ

•炭化物
CPEFの燃焼処理装置

E
シバヤギの排泄物と人尿の図 炭化処理装置
11 CEEF_閉鎖系動物飼育・居住実験施設の廃棄物処理設備（A：尿及び固形廃棄物湿式酸化装置,

C

B：乾燥トイレ（炭化処理）, C：尿・動物糞炭化処

D理装置）及びミネラル回収装置（電気透析器（D）ではイオン交換膜によって尿の湿式酸化処理液から 1G価のイオンを回収・濃縮する。動物飼育・居住モジ
ュールの居住区内に設置された晶析器（E）では塩濃縮液を蒸発・濃縮し析出した塩を濾過・回収する）

E
図 9

2.3 閉鎖系陸・水圏実験施設及び生物圏物質循環

F

総合実験棟の整備

CEEF_閉鎖系動物飼育・居住実験施設_空気

平成 11 年度までに閉鎖系陸・水圏実験施設（図処理設備（A：O2・CO2・N2 貯槽, B：CO2 分離装置

12）が整備され、平成 12 年度末までに、物質循環（吸脱着剤:固体アミン, 温度圧力スイング法）, C：閉鎖居住実験を実施するための各種準備・運用作

O2 再生装置（サバチエ第 1・第 2 反応）, D：臭気処理装置, E：微量有害ガス制御装置（リン酸添着活性業等を行う施設として生物圏物質循環総合実験

炭, アルカリ添着活性炭, パラジウム触媒）, F：乾燥棟（図 13, 居住実験研究棟と改称）が整備された。

トイレ NOx 除去ユニット（乾燥トイレ運転時に発生以上により、第 2 部第 2 章 図 2 に構成を示すし問題となった NOx を酸化し水溶・除去））及び内CEEF の全施設（図 14, 15 及び表 1）が竣工した。

圧制御装置（G：コンプレッサ+エアタンク）

図 10 CEEF_閉鎖系動物飼育・居住実験施設_排水図 12 閉鎖系陸・水圏実験施設．前方：閉鎖系陸圏処理設備（RO（逆浸透）膜使用）実験施設（環境研主要成果「湿地生態系炭素収支の解明」を実施）, 後方：閉鎖系水圏実験施設

120

ン培養設備（直径 1.8ｍ×高さ 1.3 m の培養槽 2 基を有する）、高圧水槽設備（7 MPa）などの物質循
環・環境計測制御システムを有する。
CEEF の CPEF では、イネ、ダイズ、ダイコン、葉菜等の作物の生育段階別 13CO2 ばく露実験による植物群落放射性炭素移行モデル検証、乳牛、肉図 13 生物圏物質循環総合実験棟（居住実験研究棟）．

牛及びヒトにおける放射性炭素代謝モデル検証

1 階に植物栽培実験用人工気象器（図 16）を設置しのための 13C 標識牧草、イネ、ダイズ等の生産、た部屋、炭素・水素同位体を測定する同位体質量分

水田及び畑地の作物群落光合成モデル作成のた

析装置（図 17）・イオンクロマトグラフ等を設置した分析室及び試料前処理室、水生生物を用いた実験

めのガス交換データ取得等を行い、CAHEF ではを実施できる防水床・排水溝を持つ実験室（図 18）

ヒト等の O2 及び CO2 のガス交換データ等を取得

等、2 階に研究員室、会議室等を備える。

した。また、居住実験研究棟に設置された人工気象器では、ヒトのトリチウム代謝モデル検証のた南東からの鳥瞰めの重水素標識イネ、ダイズの作製等を行った。
さらに、閉鎖系陸・水圏実験施設の閉鎖系陸圏実験施設では「湿地生態系炭素収支の解明」を、閉鎖系水圏実験施設では「沿岸域アマモ群落生態系」の構築及び炭素移行データ取得を行った。以上の北東からの鳥瞰成果を以って CEEF は整備当初の目的を達成した。
閉鎖系植物実験施設

UPUP

植物栽培モジュール棟

機械棟

植物栽培モジュール

植物栽培支
援モジュー
ル棟

受水ボイラー室
設備室

UP

植物植物植物
栽培室 栽培室 栽培室
C区
A区
B区

作業室

冷凍設備室

支援棟
空調
機械室
分析室

図 14 CEEF の全体写真

UP

実験制御棟

動物飼
育・居住 実験室
モジュール

閉鎖系動物飼育・居住実験施設

UP

閉鎖系陸圏実験施設は南面及び傾斜した天井
実験動物飼育場

がガラス張りで、特殊な鉄筋コンクリート建屋・倉庫

UP

水圏モジュール

実験室②

陸圏モジュール

資材置場

ガラス枠のシリコン製ガスケット・内圧制御装置

飼育室

により気密性を確保した陸圏モジュール（南北 8.7

呼気ガス分析室

実験室
①

実験室
③

水圏モジュール棟

1階

生物系廃棄物処理棟 閉鎖系陸・水圏実験施設
前室

処理設備・作業区

m×東西 5.8 m×中心深さ 3.0 m の土壌槽を有し、地上部の高さ 6.2～11.2 m, 容積 575 m3）、降雨・閉鎖系植物実験施設

Down

Down

作業室
組織培

霧発生装置、空気処理設備、淡水処理設備などの吹抜

物質循環・環境計測制御システムを有し、CO2, O2,Down

養実験
植物室
栽培
支援モジュール棟

植物栽培室
F区

植物栽培モジュール

植物栽培モジュール棟

支援棟

CH4 などのガス濃度制御・ガス収支測定が可能で制御室

凡例緑色：閉鎖系植物実験施設
肌色：閉鎖系動物飼育居住実験施設
青色：閉鎖系陸・水圏実験施設
白色：共通系施設ある。
閉鎖系水圏実験施設は、容量 20 t の生物飼育槽
2 基、人工海水槽 1 基、泡沫分離による海水有機

女 給湯室
子WC
男子WC

実験制御棟

更衣室

資料保管・閲覧室
Down
Down

微生物実
験室

物除去装置等が設置された面積 140 m2 の気密性

Down

会議室

支援機械棟
吹抜

支援機械室

閉鎖系陸・水圏実験施設の水圏モジュールのほか、空気処理設備、海水成

図 15（1）CEEF 主要施設の平面配置図

分調整装置、スラッジ処理装置、植物プランクト

121

2階

1階
分析前処理室

女子WC

女子
更衣室

分析室

納戸

UP 調理加工実験室

資料保管室

物品倉庫
(1)

植物実験室
（CO2制御植物栽培チャンバー2台設置）
UP

電気室

微生物実験室図 17

食料化実験室
物品倉庫(2)（防水床・排水溝敷設）

炭素・水素安定同位体用同位体質量分析装置．

（環境研主要成果「トリチウムの現実的な線量係数」、

機械室「放射性炭素とトリチウムの作物への移行（71 ペー
2階ジ）」、「海水から海洋生物への移行（71 ページ）」等の評価や「堆肥化による炭素挙動の調査（91 ペー

居住模擬実験室

健康管理（人体生理代謝実験）室

男子
更衣室

Down

男子WC
給湯室ジ）」、「土壌における炭素の蓄積と放出の調査（92 ページ）」等において、ヒト呼気、生物試料等の 13C や重水素の定量を実施）

Down

実験準備室

会議室

研究員室

図 15（2）CEEF_居住実験研究棟の平面配置図
表 1 CEEF の各施設及び付帯設備の設置面積
施設建屋名

延床面積 (m2)

植物栽培モジュール棟

1,162

支援棟

1,215

植物栽培支援モジュール棟

600

実験制御棟

755

閉鎖系通路

80

陸圏モジュール棟

72

れまで対象として来なかったリンゴ、ナガイモな

水圏モジュール棟

840

どの大型作物のばく露実験を可能とするため、平実験動物飼育場

128

成 26～28 年度に植物栽培モジュールの改修を行

機械棟

300

生物系廃棄物処理棟

86

居住実験研究棟973

図 18

CEEF_居住実験研究棟の防水床と排水溝を敷設した実験室（循環式実験水槽群を設置）った。閉鎖系植物栽培室から養液栽培床は撤去して栽培植物の高さを大きく取り、C 区は同位体質量分析計を用いたフィードバック制御で 13CO2 等の濃度を正確に制御可能なばく露室とし（図 19 及び 20）、A, B, F 区は完全人工光型で 13CO2 等の濃度をモニター可能とした（図 21 及び 22）。本施設
では鉢植えのリンゴ幼木等を実験に供した。なお、
令和 2 年度に開発した野外（果樹園）リンゴ成木の 13CO2 ばく露用可搬型チャンバーシステム（図23）を用いたトレーサ実験を行い（Tako et al. 2022）、果樹を対象とした放射性炭素移行調査を終了した。

図 16 CO2 濃度制御植物栽培チャンバー

さらに、施設の冷温設備等の老朽化を受け、令2.4 閉鎖型生態系実験施設の大規模改修及び改称

和 4 年度には、鉢植えナガイモの 13CO2 等ばく露平成 27 年度より青森県産の主要農水産物にお用の新たなばく露チャンバー（LED 照明採用）を、ける放射性核種移行モデル作成調査を開始し、そ後述する「生態系研究施設」に設置した（図 24）。

122

ランプ（メタルハライド 940W×108灯）

重水(D2O)

排気
ランプ室
天井ガラス

加湿器
水(H2O)
CO2除去空気供給装置（CO2ガスを除去した空気）
CO2供給装置（12CO2*ガスと13CO2**ガス）
外気（周囲の空気）

扉

空調機

扉

吹出し口の温度・湿度、12CO *ガスと13CO **ガス濃度の
2
2
測定と制御

吸込み口の温度・湿度、12CO *ガスと13CO **ガス濃度の22測定

図 19 植物栽培モジュール（植物栽培室 C 区）を改修して設置した大型作物 13CO2 ばく露システムの模式図
排気ランプ（メタルハライド 940W×108灯） ＊F 区では灯数とランプ設置密度が異なる
ランプ室
天井ガラス

吸込み口の温度・湿度、12CO *ガスと13CO **ガス
22濃度の測定吹出し口の温度・湿度、12CO *ガス濃度の測定と2制御、13CO **ガス濃度の測定
2扉扉

空調機

CO2
外気（周囲の空気）

床下

図 21

加熱・冷却、除湿・加湿

植物栽培モジュール（植物栽培室 A, B, F 区）を改修して設置した大型作物栽培設備の模式図

図 20

鉢植えリンゴ樹 13CO

図 22

図 23

改修した植物栽培室における野外（果樹園）におけるリンゴ成木 13CO2 ばく露の様子

2 ばく露の様子

図 24

改修した植物栽培室における鉢植えナガイモの 13CO2 ばく露に用いるチャンバー

鉢植えリンゴ樹栽培の様子

123

一方、青森県産主要海産物としては、県魚ヒラ

植物実験棟

UP

熱源設備棟

メやホタテガイを対象としたトリチウム移行調

受水 ボイラー室
設備室

査のため、循環式実験水槽群（図 18）を用いて重UP

植物栽培モジュール

U 植物 植物
P 栽培室 栽培室

実験準備作業場

A区

B区

運転管理室

植物栽培室
C区

植物栽培空調運転機械室

植物栽培室1階前室

冷凍設備室
植物栽培機械場

水ばく露実験を実施するとともに、放射性ヨウ素空調
機械室
分析準備室
実験室
（2）

移行モデル作成用データ取得のため、後述する「生態系研究施設」の一部の実験室を令和 2 年度

UP

生物実験棟
実験室（1）

実験室（3）

UPに改修して RI 域外使用区域を設定し（図 25）、ヒ1階

ラメ等を対象とした放射性ヨウ素トレーサ実験UP

試料処理棟（1）
試料保管室を行っている。

陸圏モジュール

水圏モジュール

土壌実験
準備場

試料処理室（1）

物品保管室
試料保管 試 試料
試料破砕 室 料処理室
作業室 処理室（2）（3）

陸・水圏実験棟

試料処理棟（2）
前室
前処理
作業場

試料前処理室

植物実験棟

Down

Down

植物栽培室2階前室
組織培養室

吹抜

Down

実験機
材置場

植物実験準備場

植物栽培室
F区

植物栽培モジュール

凡例
緑色：植物実験棟
橙色：生物実験棟
肌色：試料処理棟
青色：陸・水圏実験棟
灰色：熱源施設棟

運転監視室
女 給湯室
子WC
男子WC

Down
資料保管室（2）

生物実験棟

更衣室

資料保管室（1）
Down
Down

2階

土壌実験室

吹 陸圏モジュール
機械場
抜

陸・水圏実験棟

図 26（1）生態系実験施設の平面配置図と令和 4 年度末における建屋、部屋等の名称
1階

ヒラメ等における放射性ヨウ素の長期的移行調査のため RI 域外使用区域として設定し、防水分析前処理室

床、排水溝等を敷設した実験室
分析室(1)

なお、以上は、放射性核種移行データをより効率的に取得するための改修であり、必ずしも閉鎖UPされた実験系のみで運用しないことから、平成 28

女子WC

女子
更衣室
植物人工気象器室（CO2制御植物栽培チャンバー2台
13CO ばく露用チャンバー1台2設置）

電気室

洗浄室
試料処理室
（放射性男 UP （放射性ヨウ素ヨウ素域外使用区域）
子
物品倉庫
域外使用
更(1)区域）
衣室

分析室
(2)

水生生物実験室（重水使用実験）

物品倉庫
(2)

機械室

年 9 月には「閉鎖型生態系実験施設」の名称は「生凡例
緑色：環境影響研究部
青色：トリチウム研究センター
白色：共用施設

態系実験施設」に変更され、さらに、平成 31 年 4
月からは「居住実験研究棟」であった建屋を「生2階男子WC態系研究施設」、それ以外を「生態系実験施設」と水産物実験室称することになり、「生態系研究施設」には令和 4

トリチウム研究センター室

薬品保管室

Down

図 25

給湯室
大会議室

年 4 月に新たにトリチウム研究センター室が設置
Downされた。図 26 に令和 4 年度末時点の施設・建屋・部屋の名称を示す。

実験準備室

研究員室

打合せコーナー 打合せコーナー(1)(2)

図 26（2）生態系研究施設の平面配置図と引用文献

令和 4 年度末における部屋等の名称

Tako et al. (2022) Radiat. Prot. Dosimetry, 198, 11751182.

124