第 43 回京都大学原子炉実験所学術講演会（2009.1.22）

広島・長崎原爆放射線量評価体系の変遷と未解決問題（京大原子炉）今中哲二

広島・長崎の被爆生存者を対象に放射線影響研究所（Radiation Effects Research Foundation: RERF）で実施されている疫学的追跡調査は、放射線被曝にともなう長期的な人体影響に関して多くの貴重なデータを提供している 1)。疫学データに基づいて被曝リスクを求めるためには被曝量の値が必要となるが、被爆者の個人被曝量を評価する方法としては現在、DS02（Dose System 2002）と呼ばれる放射線量評価システムが採用されている。報告者は DS02 策定の WG メンバーとして原爆放射線量評価の問題に関わった。広島・長崎の原爆からすでに 63 年を経過し、その放射線量評価作業はなかば“考古学”の感もあるが、原爆直後の調査活動を含め、原爆放射線量評価の変遷を振り返ってみるとともに、残されている課題についてまとめてみる。まずは、原爆放射線の分類を表１に示しておく。
１．原爆直後の放射能調査活動「新型爆弾」の調査のため理化学研究所の仁科芳雄らが広島に到着したのは原爆２日後の 1945 年 8月 8 日だった 2)。その２日後の 8 月 10 日には、京都帝大の荒勝文策らのグループと大阪帝大の浅田常三郎らのグループが広島入りしている 3)。いずれのグループも爆心近辺の土壌や銅などのサンプルから通常以上の放射能を検出し、新型爆弾が原爆であることを確認した。用いられた放射線検出器は Lauritzen
検電計と GM 管だった。長崎では九州帝大の篠原健一らが 8 月 13 日に採取した土壌から放射能の増加を確認している 2)。9 月 14 日には文部省学術研究会議が、被災状況を解明するため「原子爆弾災害調査研究特別委員会」を発足させるなど、当初の調査活動は活発だった。（なお、京大第３次調査団は広島滞在中の 9 月 17 日夜に枕崎台風にともなう山津波により 11 名の殉職者を出した 2）。）
原爆を落とした米国側にとっても、原爆の威力を調査することは最優先の課題であった。9 月 2 日に降伏文書が調印され連合軍占領統治がはじまると、米軍最初の放射線サーベイチームが 9 月 8 日に広島入りし、13 日には長崎に入っている。米国海軍医学研究所の Pace らは、ラジウム校正線源付ポータブ
ル GM 管により 1945 年の 10～11 月に長崎（約 900表１原爆放射線の分類ヵ所）と広島（約 100 ヵ所）の残留放射能を測定している 4)。彼らの報告によると、爆心地での放射線

放射線の種類量は、長崎で 72r/h（10 月 18 日）広島で 81r/h（11＜初期放射線＞－即発放射線－即発ガンマ線
即発中性子線
即発２次ガンマ線－遅発放射線－
遅発ガンマ線
遅発中性子線
遅発２次ガンマ線＜残留放射線＞
誘導放射能
フォールアウト（黒い雨）

月 1 日）であった。黒い雨地域については長崎西山地区で 1080r/h、広島高須地域で 42r/h であった。
米国側調査団は日本側研究者に協力を求めたが、その一方で連合軍総司令部は 9 月 19 日にプレスコー
5)ドは設け、原爆災害の報道や発表を禁止した 。
学術研究会議調査委員会報告の総括編 6)が出版されたのは 1951 年のことで､1953 年には本編２分3)冊 が出版された。本編には、広島の電柱碍子中硫

1

有効時間

被曝量への寄与＜μsec＜msec＜0.1 sec

中中
大＜30sec＜10sec＜10sec

大小小＜weeks＜months小？
？

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黄に(n,p)反応で生じた 32P を測定した山崎文男らの報告、熱線による陰影から爆央点を推定した田島英三らの報告など、原爆直後の調査活動について約 200 編の報告が含まれている。1946 年はじめに書かれた原稿の中で中泉正徳は、広島原爆による放射線量として爆心からの距離 1000、1500、2000m でそれぞれ 325、82、26 r（レントゲン）という推定値を示している 6)。
２．ABCC（現 RERF）の設置と T65D の策定
米国トルーマン大統領は 1946 年 11 月、米国学士院（NAS）に対し、広島・長崎での原爆被爆影響を継続的に調査するため原爆傷害調査委員会（Atomic Bomb Casualty Commission: ABCC）の設置を命じた。
1947 年に広島と長崎に ABCC の研究所が設置され、日本側からは厚生省予防衛生研が協力することになった。ABCC の初期の活動で確認された放射線被曝影響は、胎内被爆者小頭症・精神遅滞、白内障、白血病であった。1955 年に ABCC の研究計画の見直しが行われ、大規模な固定集団を設定して長期の疫学調査を実施することになった 1)。
1950 年の国勢調査で日本政府は原爆被災に関する付帯調査を行っていた。その調査によると被爆者の数は 28.4 万人で、この中から、広島・長崎に本籍があり、爆心から 2.5km 以内いた全員 4.5 万人と 2.5～10km にいた 2.8 万人の合計 7.3 万人が調査対象として抽出された。さらに、原爆時に市内にいなかった 2.6 万人を加えて、約 10 万人を対象とする寿命調査（Life Span Study: LSS）がはじまった 7)（その後、本籍が広島・長崎でない被爆者などが追加され、現在の LSS 集団の人数は 12 万人）。追跡開始時点は国勢調査が行われた 1950 年 10 月１日で、それ以降の生死が定期的に戸籍で照合され、死亡の場合は死亡診断書により死因確認が行われている（LSS 第 13 報終了時点（～1997.12.31）での生存率は約 48％）。
LSS の立ち上げと平行して、被爆者ひとりひとりの個人被曝量を推定しようという ICHIBAN 計画がはじまった 8)。ICHIBAN には２つの大きな課題があった。そのひとつは、原爆による地上の放射線場を爆心からの距離の関数として定式化し、さらに家屋などによる遮蔽効果を見積もって個人被曝量を推定する手法を開発することであった。もうひとつの課題は、出来上がった線量評価システムを適用すべきLSS 集団各被爆者が、原爆時にいた場所と周囲の遮蔽状況に関する情報を収集することであった。
野外放射線場として当初、米空軍の York による計算式（T57D）9) が提唱されたが、不確定性が大きいということでより詳細な評価に取り組むことになった。長崎原爆（Fatman）については同型原爆を用いた核実験データが野外放射線場の定式化に用いられた。一方、広島原爆（Little Boy）については同型の核実験がなく、さまざまな模擬実験が試みられた。ネバダ砂漠に 500m のタワーを建設し、その上にLittle Boy を模擬した裸の原子炉（HPRR）や 60Co 線源を設置し大気中での放射線伝播の実験が行われた。
また、Little Boy レプリカに 252Cf 線源を入れて放射線漏洩が測定された。さらにネバダの砂漠の中に日本家屋が建設され、遮蔽効果を測定する実験が行われた。こうして出来上がった被曝量評価システムがT65D（Tentative 1965 Dose）であった 10)。
T65D より以前に、東京大学の斉藤信房は、広島原爆ドームや長崎医大の鉄材中に(n,)反応で生成した 60Co を測定し熱中性子束を推定し 11)、また、京都大学の東村武信らは、広島・長崎で被爆した屋根瓦の熱蛍光（TL）を用いてガンマ線量が推定できることを報告していた 12)。放医研の橋詰雅らは、ICHIBAN 計画の一環として、広島・長崎に残存していた建造物の煉瓦・タイルを採取し TL を測定するとともに、熱中性子によって鉄筋中に生成した 60Co を測定し、T65D に基づくガンマ線量や中性子線量と比較したところよい一致が得られたと報告している 13)。
ICHIBAN ネバダ実験と平行して ABCC では、2km 以内にいた LSS 集団を対象に被爆時状況の聞き取2

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り調査が進められた。被爆者の多くは日本家屋内にいたが、その家の構造、隣家・長屋の配置などが図面として作成された。1962 年までに近距離被爆者を中心に 2.8 万人の詳細な遮蔽歴が収集された。詳細な遮蔽歴が入手できなかった場合には平均透過係数が適用され、T65D が完成した 1966 年時点で、広島・長崎 2.5km 以内の LSS 対象者 8.4 万人の個人線量が計算された 14)。
３．T65D の見直しから DS86 へ「T65D は間違ってそうだ」という記事が 1981 年 5 月の Science に掲載された 15)。米国核開発の中心である LANL の研究者が、広島原爆のシミュレーション計算をしてみたら T65D とは異なる放射線場になるという内容だった。当時、米ソの間では中性子爆弾の開発が行われており、その関連で広島・長崎放射線スペクトルの模擬計算が行われたものと推察された。T65D は、ネバダ砂漠で行われた核実験やタワー実験に依存していたが、ネバダ砂漠と広島・長崎では気象条件が大きく違っていて、とくに湿度の大きい日本の夏では、大気に含まれる水分中の水素によって中性子線の伝播が妨げられる。また、広島原爆を模擬した裸の原子炉からの中性子スペクトルは、Little Boy に比べエネルギーが大きかった 16)。
広島・長崎の放射線量を再検討するため、日米合同の線量再評価委員会が設置され、日本側は原子力安全委員会の田島英三、米国側はマンハッタン計画のメンバーでもあった Caltech の Christy が座長を勤めた。1983 年から 1986 年にかけて、最新コンピューター技術を用いた計算や新たな TL 測定などが行われ、1986 年に新原爆線量評価システム DS86 が策定された 17)。
DS86 は、爆発過程で放出される線源スペクトル計算からはじまり、大気・地面系での放射線伝播計算、日本家屋といった構造物での遮蔽計算をへて、人体内臓器の被曝量を求める大規模な計算システムである。図１に示すように、各プロセスはモジュール化され、入替え可能になっている。各被爆者の放射線遮蔽については、日本家屋や長屋をモデル化した３次元モンテカルロ計算により、T65D の際に用いられた“９パラメータ”や“球面グローブ”データから透過係数を計算する手法が開発された。
T65D から DS86 への変更にともなう無遮蔽地表１ｍでの放射線量を比較してみると、広島では、中性子線量が約 10 分の１に減少し、ガンマ線量は 2～3.5 倍増加した。一方、長崎では、中性子線量が 1/2から 1/3 となり、ガンマ線量は 10～30％減少した。
Prompt source term (LANL)

Delayed source term (SAIC)

Leakage from the casing

Emission from rising fire ballTransport in Air-over-Ground (ORNL)

Transport in Air-over-Ground (SAIC)

2 dimensional discrete ordinates

2 dimensional discrete ordinates

DS02では太線の中を入れ替え

Radiation fluence

Shielding calculation in local structures (SAIC)

Coupling

3 dimensional adjoint Monte Carlo
Fluence inside

Shielding calculation by human body (SAIC)
3 dimensional adjoint Monte Carlo

Coupling

Organ dose (RERF)

図１．DS86/DS02 の計算スキーム3第 43 回京都大学原子炉実験所学術講演会（2009.1.22）
４．DS86 の中性子不一致問題から DS02 へ
DS86 のガンマ線量については、被爆レンガやタイルの TL 測定データと比較され、広島 2kｍ、長崎1.5km の距離まで、計算と測定がまずまず一致する結果が得られていた。中性子については、速中性子データとして利用できるのは、原爆直後の 32P 測定データだけであったが、距離 0.7km まで DS86 計算結果と矛盾していない。しかし、熱中性子については、橋詰らの 60Co 測定値を DS86 計算値と比べると、近距離では計算値が大きく、距離とともに計算値が小さくなって一致せず、open question として残された。（152Eu については、測定データが不十分で明確な判断はできなかった。）
DS86 後、日本側研究者による中性子放射化問題への積極的な取り組みがはじまり、静間ら 18)や中西ら 19)が被爆花崗岩などの 152Eu や 60Co を測定したところ、近距離では計算値の方が大きく遠距離で次第に小さくなるという、橋詰らの 60Co データと類似した傾向が認められた。一方、米国の Straume らは1992 年、加速器質量分析（AMS）を用いて広島の被爆建物コンクリート中の 36Cl を測定し 60Co や 152Euと同様の不一致傾向を報告した 20)。
こうした熱中性子放射化データの不一致は当初、DS86 の計算プロセス、つまり、広島原爆の漏洩スペクトル計算か、大気・地面系での放射線輸送計算に問題があると考えられた。米国側でも DS86 の再検討がはじまり、1994 年頃から日米ワークショップを開いて中性子不一致問題が議論されるようになった。2000 年になり日本側・葉佐井、米国側・Young を座長とする日米合同 WG により問題解決に取り組むことになった。米国側では、LANL で Little Boy や Fatman 爆発プロセスのより詳細なシミュレーション計算が行われ、線源スペクトルが再計算された。そのスペクトルを基に ORNL や SAIC で放射線輸送計算が行われた（図１）。
また、広島花崗岩共通サンプルを用いて 152Eu と 36Cl 測定に関する intercomparisonが提案され、金沢大（152Eu）、筑波大（36Cl）、LLNL（36Cl）、ミュンヘン工科大（36Cl）が参加した 21)。
図２に、以前の主な測定と intercomparison の結果を示すが、152Eu と 36Cl ともに、intercomparison は 1.2km付近まで計算値とよい一致が得られた。以前の測定が遠距離で大きめになったのは、152Eu についてはア
1.E+03

1.E-09Nakanishi et.al (1991)

Straume et.al (1992)

Shizuma et.al (1993)

TUM
LLNL

OUL

1.E+02

1.E-10

UTDS02

DS86

Cl:Cl atom ratio

DS86

1.E+0136

1.E+001.E-11(b) 36Cl

1.E-12

152-1Eu, Bq mgEu ATB

DS02(a) 152Eu

1.E-01

1.E-13<Natural background level>

1.E-14

1.E-020500

100001500

500

1000

1500

Ground distance, mGround distance, m

図２．広島原爆による 152Eu（ａ）と 36Cl（ｂ）の測定値と計算値．OUL；金沢大、TUM；
ミュンヘン工科大、LLNL；ローレンスリバモア、UT；筑波大．

4

第 43 回京都大学原子炉実験所学術講演会（2009.1.22）
1.E+03

Total kerma

Total kerma
Neutron: Prompt
Neutron: Delayed
Gamma: Prompt Primary
Gamma: Prompt secondary
Gamma: Delayed FP
Gamma: Delayed secondary

1.E+03

Neutron: Prompt
Neutron: Delayed

1.E+02

1.E+02Gamma: Prompt Primary

FIA tissue kerma (Gy)Gamma: Prompt secondary
1.E+01

1.E+01Gamma: Delayed FP
Gamma: Delayed secondary

1.E+00

1.E+001.E-01

1.E-01

1.E-02

1.E-02Hiroshima

1.E-03

Nagasaki

1.E-03

1.E-04

1.E-04
0500

1000

1500

2000

2500

Ground distance (m)

0500

1000

1500

2000

2500

Ground distance (m)図３．DS02 の初期放射線量：地上１ｍでの空気中組織カーマ（FIA tissue kerma）．中性子は即発と遅発の２成分．ガンマ線は、即発、遅発（FP）、即発中性子２次、遅発中性子２次の４成分．
クチナイド系列 227Th と 223Ra の微小妨害ピークの影響、36Cl についてはコンクリート中 Cl が環境中 Clと化学的な置換作用をおこし、近距離で 36Cl 濃度が低くなり遠距離で高くなったと推察されている。
日米合同 WG ではその他、銅試料中に速中性子(n,p)反応で生成した 63Ni について AMS や液体シンチレーションによる測定を行い 1.4km の距離まで計算値と一致する結果が得られた 22,23)。さらに、従来からのデータをふくめ、放射線量評価に使えるすべての測定データをデータベース化して、爆発力、爆心地座標、爆発高さについての総合的な再検討を行い、新たな原爆放射線量評価システム DS02 を提案した 24)。図３は、地上１ｍでの無遮蔽放射線量をガンマ線と中性子の成分別も含めてプロットしたものである。家屋遮蔽と人体遮蔽の計算モジュールは DS86 と基本的に同じである（図１）。2003 年 3 月、日
本側厚労省、米国側 DOE 推薦の８名の専門家によって構成された上級委員会により、DS02 は RERF の疫学調査で用いる被曝量推定方式として妥当なものであると承認された。表２には、DS86 と DS02 の主な違いをまとめた。DS02 は、DS86 以降の計算技術や測定技術の進歩、断面積ファイルの改良を反映したもので、いわば DS86 の version-up 版と言ってよいであろう。日本側 WG は、2004 年 7 月に京大原子炉で専門研究会を開催して、DS02 に関するまとめと今後の課題について総合的な議論を行った 25)。
表２．DS86 から DS02 への主な変更点．
＜広島＞
爆弾出力
爆発高さ
爆心位置
ガンマ線量
中性子線量
＜長崎＞
爆弾出力
爆発高さ
爆心位置
ガンマ線量
中性子線量

DS86

DS02

15 キロトン580m

16 キロトン600m
西へ 15m 移動
若干増加（10%以内）
1-2km で増加（最大 10%）21 キロトン
503m

変更なし
変更なし
西へ 3m 移動若干増加（約 10%）
1-2km で減少（10-30%）

5

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５．残された問題
DS02 はどの程度確かか？ 無遮蔽空気中線量については、TL 測定データや放射化測定データとの比較から 2km までは±20％程度の不確定性を見込めばよいだろう。屋外遮蔽、人体遮蔽を含めた臓器線量では、問題はもっと複雑になる。DS02 報告書第 13 章で Kaul らは、22 人の被爆者について、染色体異常や歯エナメル ESR を用いた生物学的線量評価値と DS02 線量計算値を比較し、平均 30－40％の違いを認めている。しかし、Kaul らの解析では、outlier として 16 人が解析から除外されており、額面通りには受け取れない。生物学的線量評価の数を増やして LSS 集団全体に対する確かさを議論する必要がある。
残留放射能による被曝量？

DS86 報告によると、LSS 集団の被曝に残留放射能が大きく寄与しているとは考えられないことから、DS02 では残留放射能の再評価は行っていない。一方、原爆直後に爆心近辺に出入りした早期入市者の間で脱毛や出血などの症状が報告されており 5,26)、残留放射能による被曝影響の可能性が指摘されている 27)。DS02 計算を基に誘導放射能にともなう外部被曝を計算してみると、爆心での無限時間積算として広島 1.2Gy、長崎 0.6Gy という値が得られたが、誘導放射能は時間および距離とともに急速に減衰するため、早期入市者の症状を大きな外部被曝があったとして説明することは困難である 28)。放射性降下物（“黒い雨”放射能）については、最初に述べたように、広島では西方約3km の己斐・高須地区、長崎では東方 3km の西山地区で放射線量増加が認められているが、その他では黒い雨による放射線量増加は記録されていない。これまで解明不十分だった広島山間部の黒い雨について、235U の速中性子(n,g)反応で生成した 236U を測定して放射能降下量を評価する試みをはじめている。
文献
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2) 仁科記念財団（編）「原子爆弾：広島・長崎の写真と記録」光風社(1973)3) 日本学術会議（編）「原子爆弾災害調査報告集」（第１、２分冊）日本学術振興会（1953）
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Historical Review of Radiation Dosimetry for the Hiroshima-Nagasaki Atomic Bombs and Remaining Tasks
Tetsuji IMANAKA

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