福島第一原子力発電所事故による環境放出と拡散プロセスの再構築
2012/3/6

海洋の輸送拡散シミュレーションを用いた137Csの直接漏洩量の推定
津旨 大輔
大輔・坪野
坪野 考樹
（財）電力中央研究所
青山 道夫・廣瀬道夫 廣瀬 勝巳
勝気象研究所 上智大学
気象研究所・上智大学
Thanks to池田 元美、植松 光夫、前田 義明、義明、三角角 和弘、田和弘、田口 冨貴子、丹羽 亮介
日本海洋学会震災対応WG 数値モデリングSWG
1

これまでの報告
報告論文• Tsumune,
T
D T.
D.,
T Tsubono,
T b
M A
M.
Aoyama andd K.
K Hirose,Hi
2012 Distribution
2012.
Di ib i off oceanici
137Cs from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant simulated numerically by aregional ocean model, Journal of Environmental Radioactivity,
10 1016/j j
10.1016/j.jenvrad.2011.10.007,
d 2011 10 007 ini press.
報告書• 津旨 大輔、坪野 考樹、青山 道夫、廣瀬 勝巳、2011. 福島第一原子力発電所から漏洩した137Cs の海洋拡散シミュレーション、電力中央研究所報告書、2011/11,
V11002.
口頭発表• 国際化学分析会議(ICAS’2011) 京都 (2011/5/23)• 日本海洋学会秋季大会 福岡 (2011/9/28)• 日本海洋理工学会 京都 (2011/10/17)• 電力中央研究所 震災対応報告会 (2011/11/10)• Ocean Science Meeting, Fukushima session, Salt Lake City (2012/2/22)
2想定される海洋への供給経路• 大気からの降下• 直接漏洩
• 敷地に降下後、降雨に敷地に降下後 降雨による流出• 河川からの供給• 地下水からの供給

大気からの降下のシミュレーション結果
137Cs (Bq m‐2) (Aoyama et al., submitted)• 低レベル汚染水の計画
放出137Cs
C : 2E
2E+1212 Bq/m
B / 3

東京電力プレスリリース

3

目的• 観測された131I/137Cs放射能比の分析によって、大気からの降下と直接漏洩の影響を区別する。
• 輸送拡散シミュレーション結果と観測値を比較することによって 137Csの直接漏洩シナリ較することによって、オおよび漏洩量を推定する。
• 福島沖における137Cs分布の再現シミュレーシ
ョンを行い、観測結果と比較することによって、実態把握に資する。
4

観測地点• 東京電力– 福島第一原子力発電所
近傍 (1F NPP)
• 5‐6 放水口
• 南放水口– 福島第二原子力発電所
近傍 (2F NPP)
• 北放水口• 岩沢海岸• 文部科学省– 30km沖合い
5大気からの降下
気

1F NPPの観測結果

Cs cconcentration / B
Bq kg

137
137‐1
Cs concentratio
on /BqL‐1

100,000
South discharge
5‐6 discharge

10,0001,000100

直接漏洩

10•

131I/137Cs放射能比による“大気からの降下”と“直接漏洩”の影響の区別
137Cs : 粒子態
131I : ガス態、粒子態• 131I/137Cs放射能比は大気から 降 過程 おらの降下過程において変動す
変動する

3/18 3/23 3/28 4/2 4/7 4/12 4/17 4/22 4/27 5/2 5/7 5/12 5/17 5/22 5/27 6/1

3/26

137Cs concentration

13131I/137
731Cs
I/137activity
Cs ratio rratio

100South discharge
5‐6 discharge
10Decay (8days)

11F NPP

0.10.01
3/18 3/23 3/28 4/2 4/7 4/12 4/17 4/22 4/27 5/2 5/7 5/12 5/17 5/22 5/27 6/1

3/26における2号機タービン建屋溜まり水の
131I/137Cs放射能比は5.76

2F NPPの観測結果
大気からの降下直接漏洩

2F North

2F Iwasawa

1.0E+03

1.0E+02

1.0E+01
3/15 3/20 3/25 3/30 4/4 4/9 4/14 4/19 4/24 4/29 5/4 5/9 5/14 5/19 5/24 5/29
137Cs concentration at theh northh discharged hcanals
l andd2F North
2F Iwasawa

Iwasawa coast near 2F
100

131I/137Cs activity ratio

137Cs concentrationn / Bq L-1

1.0E+041510

大気からの降下
大気ら 降下2F North
2F Iwasawa
decay (8days)

15.7 on 3/26
直接漏洩

0.1

0.01
3/15 3/20 3/25 3/30 4/4 4/9 4/14 4/19 4/24 4/29 5/4 5/9 5/14 5/19 5/24 5/29
131I/137Cs ratio at the north discharge canals andIwasawa coast near 2F

直接漏洩は3/26に開始
7137Css concentration / Bq L-1

1 000
1,000

30km沖合い大気からの降下

直接漏洩
1100

2
34

105
61

780
3/15 3/20 3/25 3/30

4/4

4/9

4/14 4/19 4/24 4/29

5/4

137Cs concentration

100.001131I/137Cs activity ratio

大気からの降下123456782310.00

直接漏洩4561.00

70.10

14日後

8decay (8days)

3/15 3/20 3/25 3/30 4/4 4/9 4/14 4/19 4/24 4/29 5/4
131I/137Cs activity ratio8領域海洋モデル
••
•
••
•
•
•

Regional Ocean Modeling system (ROMS)
水平解像度: 1km x 1km, 鉛直20層(s座標), 最大水深: 500m
駆動力: メソスケール気象モデル(5km x 5km) (NuWFAS based on WRF) 、気象庁全球予測モデル(JMA‐GSM)の結果を内挿
境界条件 (JCOPE2 <‐ HYCOM)
ナッジング (水温、塩分)(水温 塩分) (JCOPE2 <‐< HYCOM)
2011/3/26 – 2011/5/31
直接漏洩
直接漏洩のみ137Cs (Passive tracer)

計算領域と水深分布

放出地点と水深分布9流速ベクトル• 沿岸域では風応力により、南北流成分が卓越しており、3－4周期で変動している
卓越
り、
周期 変動
• 潮汐成分は小さい• 過去の観測結果（中村、1990）と整合

10

表層水温(SST)
SST
SST

CHL

中規模渦が物質の外洋への輸送に支配的な役割を果たしている

SST and CHL on 4/14
(Courtesy of Prof. Uematsu,Prof. Toratani)

11

直接漏洩
直接漏洩量の推定方法
推定方法
放出メッシュ
1km

Sampling point
30m north

平均期間(3/26‐4/6) におけるシミュレーション結果（単位放出）が、２つの観測結果の平均値と 致するよう果の平均値と一致するように倍率を設定

直接漏洩

1F NPP サイト

1km

Sampling point
330m south

12137Csの直接漏洩量の推定結果
Release rate (Bq day‐1)

1E+15This study

1E+14TEPCO
1E+13

1E+12

1E+11
3/26

4/5

4/15

4/25

5/5

5/15

5/25

R lReleasedd scenarioi
指数関数的な減少を考慮
5月末までで3.5PBq(4/1 noon – 4/6 noon : 1.1 PBq)
東京電力(4/1 noon – 4/6 noon : 0.94PBq)

流速
1F NPPにおけるシミュレーション結果と観測結果の比較

Term

3/26‐4/6

4/7‐4/26

4/27‐5/31

Assumption

Constant

Exponential
decrease

Exponential
decrease

Rate (Bq/day)(t : days)

2.2E+142.2E+14 e(‐0.236t)

2.2E+12 e(‐0.026t)

137Csの直接漏洩量の推定結果
Term

3/26‐4/6(12 Days )4/7‐4/26

4/27‐5/31

Rate (Bq/day)(t : days)

2.2E+142.2E+14 e(‐0.236t)

2.2E+12 e(‐0.026t)

Released amount(PBq)

26
2.6

0 82
0.82

0 05
0.05

Simulation

1.0E+04

1.0E+03

1 0E+02
1.0E+02

3/25

4/4

4/14

4/24

5/4

5/14

5/24

1F NPPの日平均濃度のシミュレーション
結果と観測結果の比較

Simullated 137Cs concentrration (Bq L-1)

Observation
137C
Cs concentration / Bq L-1

3 5±0 73.5±0.7

1.0E+05

1 0E+05
1.0E+05

1.0E+01
3/15

Total (3/26‐5/31)

1.0E+04

1.0E+03

1.0E+02
1.0E02

1.0E+01
1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

Observed 137Cs concentration (Bq L-1)

比較による誤差の見積もり

14

2F NPPにおける比較

2F North
2F Iwasawa

Direct release after 3/27

2F North : 10km south from
1F NPP
2F Iwasawa : 16km south from
1F NPP15

30km沖合いにおける比較
JCOPE2

HYCOM

30 km沖合いにおける比較

12345678

Direct release after 4/9

30 km沖合いにおける比較

12345678

Direct release after 4/9

Surface 137Cs concentration

19北太平洋モデル (Aoyama(Aett al.,l submitted)
b itt d)•••••Regional Ocean Modeling system (ROMS)
水平解像度; 10km x 10km, 鉛直30層（s座標）
気候値(Normal Year Forcing)による駆動
直接漏洩＋大気からの降下（気象研の３つの大気モデル）
134Cs and 137Cs

Bottom topography

20

北太平洋における134Csの分布

直接漏洩＋大気からの降下

直接漏洩のみAoyama et al., submitted

大気からの降下は、気象研によるMASINGAR IIの結果

21

まとめ•
•
•
•
•
•
•

131I/137Cs放射能比の解析により、直接漏洩は2011年3月26日に開始
直接漏洩シナリオを推定、5月末までの137Cs (and 134Cs)の直接漏洩量は3 5±0 7 PBq
漏洩量は3.5±0.7
3月下旬と4月上旬に1F NPPで観測された濃度上昇は、風応力によって駆動される沿岸流の変動の影響
4月中旬までに観測さらた高濃度の137Csは直接漏洩の影響
中規模渦が137Csの外洋への輸送に支配的な役割
黒潮は外洋への輸送およびバリアの役割
5月末時点における広域で観測された濃度分布は大気からの降下の影響

22