■200227

廃炉と環境回復 ～若手研究者と創る福島の未来～

廃炉・環境再生、復興に向けた
地域コミュニケーション

福島県のシンボル、ケヤキ・キビタキ・ネモトシャクナゲ（県HP)

崎田裕子
ジャーナリスト・環境カウンセラー
NPO法人持続可能な社会をつくる元気ネット理事長
2020.2.27 YUKO SAKITA

1

これまでのコミュニケーション経験＜理念＞くらし・地域の環境負荷に 市民・NGOとして責任を持ち

持続可能な社会づくりに貢献したい＜具体化のポイント＞ 多様な主体の「連携」で「共創」する

くらしのごみとCO2

くらしの化学物質

市民・企業・行政とのパートナーシップで実施

高レベル
放射性廃棄物

全国各地で学び合う場づくり

公設環境学習センター
指定管理者（自治体と連携）
３Rめざすマルチステークホル
ダー会議（企業・行政と連携）
アジア３R 推進市民
ネットワーク（環境省と連携）

福島の放射
性物質汚染
専門家・ＮＧＯ・
行政の情報共有「環境回復
勉強会」「高レベル放射性廃棄物の地層処分」に関する地域ワークショップ「環境再生プラザ（資源エネ庁事業）相談員支援セン
ター運営支援」

2020.2.27 YUKO SAKITA

2

内容

PART-1

福島の未来をイメージする

PART-２ 未来への道筋を支え・創る研究者の役割

PART-３ ユース世代への期待
PART-４ 地域コミュニケーションの可能性
2020.2.27 YUKO SAKITA

3

国連広報センターHPより

PART-1

福島の未来をイメージする

福島県ＨＰより2020.2.27 YUKO SAKITA

4

持続可能性は東京2020大会のレガシー

図は「東京2020大会 持続可能性に配慮した運営計画第二版（2018年6月）」より「https://tokyo2020.org/jp/games/sustainability/sus-plan/data/20180611-sus-plan-2_JP.pdf

2020 YUKO SAKITA

5

2050年福島は「日本の脱炭素地域モデル」に
NEDO事業東芝エネルギーシステムズ(株)2020選手村はCO2フリー水素モデル

福島県エネルギー課資料より

2020.2.27

YUKO

SAKITA

組織委員会資料6

2030年 「つくばSDGｓ未来都市計画
イメージ」①CHILD
こどもの未来持続可能な未来を実現する人材育成
https://www.city.tsukuba.
lg.jp/_res/projects/default_project/_page_/001/
004/784/outline2.pdf

2020.2.27

YUKO

SAKITA7

②INCLUSIVE
包括的社会
地域の強みの再発見と見守り機能の充実③VALUE
価値の創造-継承SDG×Society5.0
による社会課題解決と新たな価値の創造
https://www.city.tsukuba.
lg.jp/_res/projects/default_project/_page_/001/
004/784/outline2.pdf

2020.2.27

YUKO

SAKITA

8

④
INFRASTRUCTURE
ユニバーサルインフラ
市民の足の確保による地域間交流の促進⑤CIRCULATE
循環と環境保全

地域の活力を生み出す
市民環境活動と地産地消
https://www.city.tsukuba.
lg.jp/_res/projects/default_project/_page_/001/
004/784/outline2.pdf

2020.2.27

YUKO

SAKITA

9

「福島の未来」だれが どう考え 実現する？
福島の方々、支援者、農林水産業・商工業者、自治体、
等々・・・みんなで計画をつくり実現をめざす。
例えば・脱炭素地域づくり「再エネ・CO2フリー水素・新技術」
・自然共生「山・川・里・海の恵みで地場産業」
・こどもの笑顔「次世代人材育成・教育・育児」
・くらし「医療・介護・心と体の健康」
・地域間交流「脱炭素型のコミュニティー交通網」
・多様性つなぐ文化「福島の方々と新しい方々をつなぐ」
2020.2.27

YUKO

SAKITA10

未来を可能にするのは着実な「廃炉・環境回復」研究の進展

JAEA HPより

2020.2.27 YUKO SAKITA
https://fukushima.jaea.go.jp/info/pdf/2019-1224.pdf

11

PART-２

未来への道筋を支え・創る研究者の役割

福島県ＨＰより2020.2.27 YUKO SAKITA
https://fukushima.jaea.go.jp/pamphlet/pdf/fukushimakousen.pdf

12自分の研究成果が復興にどう役立つか、
だれが・どう活かすか、明確なイメージを2020.2.27

YUKO

SAKITA

JAEA

HPより 13

震災・原発事故や復興について知りたい情報は？
全域15歳以上1300人（回答618人）複数回答可
令 和 元 年 度 福島県
県 政 世 論 調 査より
回答618人内訳
中通り地方59％
浜通り地方23％
会津地方15％

復興状況や
新しい情報
の入手先？
複数回答可
2020.2.27

YUKO

SAKITA14

福島の復興に必要なのは？

どのような県になって欲しい？

3つまで可2020.2.27

3つまで可

YUKO

SAKITA

15

2020.2.27

SAKITA16
福島イノベーションコースト構想HPより

YUKO

福島イノベーション・コースト構想について
複数回答可
知っている取り組みは？

2020.2.27

YUKO

SAKITA

17

新しい研究者像の確立に向けて• 研究が、福島の放射線影響の状況把握、線量低減、将来予測にどう役立っているか、伝えて欲しい。
• 浜通り地域の廃炉研究や新エネ開発、ロボットアーム研究な
どが、廃炉・環境回復はもちろん、私たちの持続可能な未来への道筋を支え、次世代育成にも重要な役割を果たすことを、
しっかり伝えて欲しい。

伝えるから伝わるへ・福島の、社会の方々の、心に伝わっているか。
・研究者の真剣な姿を目の当たりにして初めて、市民は、社会は、廃炉・環境回復への歩みを信頼できる。
2020.2.27

YUKO

SAKITA18

除染・環境回復めざし政策担当者・専門家・NGO等をつなぐ「環境回復に関する勉強会」（2011～2018）◆2011年6月3日の第1回目から約8年間に、48回開催

・放射性物質汚染からの一刻も早い環境回復・復興を願い、環境
廃棄物や原子力分野の専門研究者、各省庁担当者、企業、自治体、
ＮＧＯ等対処に直接係る人々が、最新情報を基に意見交換。
・登録者は400人以上。

毎回50人前後が参加した。

◆テーマは、除染などの進展に合わせて参加者で検討

・「空間線量マップに基づく汚染推計や環境回復シナリオ検討」
・「放射性物質汚染廃棄物・土壌等の処理シナリオ」

・「除染ガイドライン、仮置き、中間貯蔵に関する意見交換」

・「環境動態研究などの成果を環境回復・復興にどう活かすか」・「住民の方々の今後に資するコミュニケーションのあり方」 等◆呼びかけ人共同代表

・崎田と、東京大学大学院工学系研究科教授
2020.2.27

YUKO

SAKITA

森口祐一氏

19

福島の方々の「想い」にどう寄り添うか試行錯誤
2011.3.11

東日本大震災による津波で、原子力発電所事故。 「安全神話の崩壊」
放射線リスクをしっかり伝えてこなかった「事業者や専門家・国への不信感」「抑えられない 怒り・悲しみ」
避難した方々含め、不安・不満はICT活用で瞬時の広がり
マスメディアには不安あおる専門家も登場
社会不安の増幅、 福島に対する多様な風評被害の高まりに 「困惑」
「信頼」の再構築に向けて、「顔の見える信頼」づくり「過剰なリスクと、付き合うリスク」を伝える専門家への信頼
除染・環境回復から復興にむけた生活再建、地域再生への想い
JAEA福島研究開発部門の研究者の「伝わる」努力に敬意
廃炉と復興の同時進行
国内外の風評被害の再度の高まりへの懸念
福島の未来を支える専門家・研究者との新たな信頼構築の必要性
2020.2.27

YUKO

SAKITA

20

PART-３

ユース世代への期待

2050年を自分事として考え、生きる世代へ
福島県ＨＰより2020.2.27

YUKO

SAKITA

21

２００７～２０１７ 放射性廃棄物地域ワークショップ「共に語ろう、電気のごみ」参加型地域WS開催■市民が放射性廃棄物処分について自らの問題ととらえ、自分たちができることを考え、行動につなぐため、率直に意見交換できる場を設定。
■全国のWSでは、国からの一方的な政策紹介ではなく、各地のオピニ
オンリーダーが「地域のつなぎ手」として参加。情報のあり方、信頼に必要なことは何か考え、 廃棄物処分場の決め方について意見交換。
写真：元気ネットHPより
2020.2.27

YUKO

SAKITA22

参加者から寄せられた特徴的な質問・疑問■そもそも「エネルギーのことをもっと知りたい！」
再生可能エネルギーをもっと増やせないのか■放射性廃棄物 地層処分「技術は本当に安全か」
放射線って？ ガラス固化体って？
地震国なのに大丈夫？ 地下水への影響は？
長い年月、地下をどう管理するの？
■処分地を「決める仕組み」はどうなっているの？
調査候補に一度手を挙げても断れるのか？
■地域共生。デメリットだけでなく、メリットも知りたい■海外では「どうしているの？」■「情報・学び・コミュニケーションの機会が少ない！」
2020.2.27

YUKO

SAKITA

23

「電気のごみ」地域ワークショップの声■総論 「この課題を知らなかった」「漠然と不安」①教育現場・普及啓発・マスコミなどでもっと議論を②専門機関・NGOが納得する情報がほしい③調査地域・処分地域に、全国が感謝する意識を④海外ではどうしているのか、状況を知りたい■候補地になったら？ ⇒「市民参加で考えたい」①住民･自治体が「誇り」を持てるよう全国の理解を②「安全」への努力の「顔の見える」信頼感醸成を③「地域活性化」“見える化”と近隣自治体との連携④住民自ら学び考え地域の将来を話し合える場を

2020.2.27

YUKO

SAKITA

24

2007年以来全国で地域ワークショップの開催を支援
学び合いの大切さを共有する「地域ファシリテーター」との連携
高レベル放射性廃棄物に関する地域WS（エネ庁事業）★ 網走市(’09)★旭川市(’10,’13(2))★ 札幌市(’07, ’08, ’09,’11,’12,’13(2),’12,’14(2), ’15)

これまでに560名の地域ファシリテーターと連携し、リスクコミュニケーションの場づくりを支援
１００回開催 参加者４４５０名

全国の地域ファシリテーターと意見交換2016.9▼●東京大学オピニオン熟議型(’10,’11,’12)●ファシリテータースキルアップ研修(’10, ’14)
●若者ワークショップ(’12,’15)★秋田市(’10)◎瑞浪市★ 仙台市(’08,’14, ’15)(’07～ ’10, ’14, ’15)
●地域熟議型(’14)★ 福島市(’07,’08)★柏崎市(’10,’12 ’15)
★いわき市(’10)★ 福井市★ 水戸市(’08)(’08,’10,’11,’12, ’15)
★大町市(’11)★ さいたま市(’08)★ 松江市(’08,’09,’12, ’15)
★ 京都市(’08) ★ 千代田区(’09) ★ 朝霞市(’12)★ 岡山市(’09,’14)★ 新座市(’09, ’10, ’11)
★ 大阪市
★ 北九州市(’13(2), ’15)(’09,’12,’14, ’15) ★静岡市(’08, ’15) ★ 横浜市(’08)★ 福岡市(’07,’08,’12,’14) ★ 松山市★ 名古屋市 ◎ 東京(’11,’12,’13, ’15(2))(’07,’10,’12,’14, ’15)(’07,’08,’11,’12,’13(2), ’14, ’15)
★佐賀市(’10)★ 宇和島市(’08)★四日市市(’09,’12,’13,’14)★薩摩川内市(’12)★ 新居浜市(’09)★ 津島市(’10) ★ 津島・稲沢市(’13)★今治市(’11)★ 鹿児島市(’08,’09,’10)★ 津市(’08) ★ 鳥羽市(’10)
２０１５年度までの状況（２０１６年３月末現在）◎：全体会議開催回数 ( )：開催年度
エネ庁事業に協力 運営担当：持続可能な社会をつくる元気ネット

2020.2.27

YUKO

SAKITA

25

地域WSのコミュニケーションからの学び
・高レベル放射性廃棄物の処分問題を初めて知った人が多く、事故後も学び合いを希望する声が多かった。

・情報は「信頼」できるのか？「安全」を「安心」に変えるには？
安全に向けて専門家が真剣に努力する姿を「信頼」できるか？
＜リスク・コミュニケーションの3要素＞①「情報公開」 説明責任・情報開示・わかりやすい情報提示②「対話」

一方通行ではなく質疑応答や意見交換を尽くす③「参加と協働」課題解決に向けて市民・地域・社会との連携
2020.2.27 YUKO SAKITA
26

ユース世代の参加で意見がポジティブに
地域の未来を自由に発想する柔軟性• 地域WSには、若者や女性参加者が少ない。
• けれど、学生など次世代層は、自分たちが中心になる次の時代を自分事として真剣に考える。
• 100年後の事業終了までに、地域の資源・特性を生かした産業興しを。
• 選択肢考えるために、処分事業のリスクだけでなく、地域共生のメリットも提供して欲しい、との声。
率直な意見交換の広がりに。
2020.2.27

YUKO

SAKITA

27

PART-４ 地域コミュニケーションの可能性

福島県ＨＰより2020.2.27

YUKO

SAKITA28

2012

福島県と環境省の連携運営「除染情報プラザ」の取り組み戦略

2012年1月、除染や放射線の情報を伝える拠点として福島駅近くに開設。
「人から人へ情報を伝える」「人と人が話し合う」「人が人をサポートする」①情報提供 ②対話の場への専門家派遣 ③地域とのコミュニケーションを推進。

①除染や放射線に関する情報の提供②専門家派遣移動展示

タッチパネル、大型モニター、映像や模型でわかりやすく。来館者の疑問を常駐スタッフに相談。

専門家を市町村や町会、学校などへ派遣。パネ
ルや模型の移動展示や学校への出張セミナーも。

③地域とのコミュニケーション
除染や放射線に関して、地域の方々とともに学び考えるためのセミナーやワークショップの実施、除染や復興に向けた活動を紹介する企画展示。
気軽に利用できるサロンスペースなど、
コミュニケーションの場も提供。

資料「除染情報プラザ」 http://josen-plaza.env.go.jp/
2020.2.27

YUKO

SAKITA29

2013

地域コミュニケーションの進展
情報提供から対話の場づくりへ
2013年、地域で除染・モニタリング活動や放射線不安低減など、
福島再生に取り組む方々の 情報交換・経験共有の場づくり。

地域活動としての放射線対策、線量低減活動の高まり
・第1、2回は主に線量測定や線量低減化等に取組む方々からの事例紹介。
・第3回は農地の測定などに取組む専門家や避難者支援団体の方などと情報共有。
資料「除染情報プラザ」 http://josen-plaza.env.go.jp/

2020.2.27

YUKO

SAKITA30

地域コミュニケーションの進展
中通りから浜通り地域で対話の場づくりへ
2014

県外避難者の視点もふまえ、中通りの放射線不安への対策と実践
第1回ポジティブカフェ

個人線量の測定体験 勉強会

食に関するワークショップ

県外避難から戻った方の意見も踏まえ、紙芝居で放射線を学ぶイベントや、地元食材を用いた陰膳調査体験、個人線量の測定体験勉強会など、「測る」「知る」活動を実施。
2015

浜通りを中心とした地域との連携、情報共有へ

いわき、南相馬、楢葉と、浜通りの地域で「ポジティブカフェ」を開催。浜通り地
域の方々が抱える放射線や除染後のくらしの不安、福島再生へ取組みを情報共有し、不安の低減と課題解決に向けて一緒に考えました。
資料「除染情報プラザ」
2020.2.27 YUKO SAKITA
31

地域コミュニケーションの進展「くるまざカフェ」ふくしま“みち”さがし2016

企画委員会をふまえ、参加・協働で一歩づつ前に「くるまざカフェふくしま“みち”さがし」。WSで体験プログラムづくり

ふくしま“みち”さがし 体験プログラム

放射線不安と向き合い、日常を取り戻すため一歩ずつ前に向かって様々な取組みをしている方々の情報を共有し。
皆が知りたい、体験型
企画を考案。

「浜通りとあぶくまの森林里山のいまを知る」 「食の安全対策とふくしまの美味しいものさがし」

資料「除染情報プラザ」

2020.2.27

YUKO

SAKITA32

地域コミュニケーションからまちづくりの視点へ「情熱がっこう」で地域の未来を考えて発信
2017

浜通りの浪江、富岡、楢葉の“みち”を探し地域の未来を考える

様々な地域・分野で一歩ずつ日常を取り戻す取組みが始まっています。
その地を訪ね、体験し明日の姿を共に語り
合います。

2019

包括的体験参加型プログラム
2019.12「ふくしま“みち”さがし」
情熱がっこう Town Planning編
避難指示解除3年目の南相馬小高地区へ。
おいしい食材をいただきながら、これからの「まちづくり」について考えるツアーを実施。
見る・知るから参加者の情報発信へ挑戦

環境再生プラザHPより

2020.2.27

YUKO

SAKITA33

放射線不安に寄り添う「相談員」を支える
放射線リスクコミュニケーション相談員支援センター
2014

2013原子力規制委員会の提言を基に、2014年設立

内閣府が相談員制度を運営。
環境省が支援センターを運営

避難指示の出た12市町村で、住民の方々の放射線不安対応を行う
相談員や研究者、生活支援相談員、復興支援員、行政職員、保健師等の方々を中心対象として、放射線相談への支援、測定へ専門家派
遣、放射線に関する研修会など、活動を支援。
図・資料は相談員支援センターHPより
2020.2.27

YUKO

SAKITA34

廃炉に向けて、処理水の風評被害対策の道筋
浜通り地域に住み続けている方々、帰還された方々、帰還を悩んでいる方々にとっても、廃炉情報は将来に関わる重要課題
トリチウム水の処分は長い廃炉の道筋の第一歩
廃炉全体でどのような作業が予定されているのか
復興に欠かせない道筋として、地域対話の場が必要
安全の徹底に向けた研究者・技術者、事業者・国の努力が地域の農林漁業者、住民の方々に信頼されることが鍵に周辺地域の方々との信頼づくりが、社会との信頼や、流通の改善に向けた取り組みに、必ずつながる。
2020.2.27 YUKO SAKITA

35

まず周辺地域の方々との信頼の回復
第1ステップ 情報公開
わかりやすい「情報」、
科学的な情報だけでなくプロセス情報が重要
第2ステップ 対話をつくす
一方通行の情報発信では心に届かない、伝わらない
不安・疑問に寄り添い、質疑応答を尽くす
第3ステップ 参加・協働
地域で放射線測定活動や対話活動、まちづくり活動等をしている方々と共に、意見交換や現場の体験共有
2020.2.27 YUKO SAKITA

36

社会全体との信頼をどう回復するか
風評被害対策
第４ステップ 参加・協働
地域で自分たちの農林漁業や仕事・行動に誇りをもって取り組む人たちの、活動の「見える化」
その人たちを応援する輪を広げ
全国の流通関係者にも体験機会の提供
安全チェック体制を整備し、おいしい食材を発信。
努力を続ける福島の人々の姿が全国の人の心に届く。
2020.2.27 YUKO SAKITA

37

廃炉・環境再生、復興に向けて基本となる、専門家や浜通りの住民の方々と継続的「対話の場」を
対話の内容と意見をまとめ、地域に向けてニュース発行。
合意しない部分は併記など

専門
研究
者・技
術者

地域住民代表や自治体など、多様な主体が参加する
地域の情報共有・意見交換の場※全体会だけでなく、勉強を主眼に分科会設置も検討しては？
自治体や地域団体なども参加して運営をサポート

2020.2.27

YUKO

SAKITA

廃炉
復興
関連
機関
東電は
情報提供で
参加しては？
38

参加者の多様性
地域特性に配慮したマルチステークホルダー会議に

専門
研究者・
技術者

若
手
農
林
女 漁
業
性
団
体 商
工
業
団
体

地
域
団
体

自
農
地
青
治
林
域テ
年
会
漁
団
レビ
業
局
団
体地域の状況に沿った10～20分野、

地
域
新
聞

地
年代・性別、避難中の方も含め×自治体数
域Ｆ●自治体 ●町会や自治会など住民の代表
Ｍ●マスコミ ●農林漁業者 ●商工業団体●教育委員会、校長会 ●大学教員、学生
高校●小中高等学校の父母会 ●女性団体●若手含む、地域活動の多様なリーダー 学 生
若 ※首長や議員の方々に意見提出
生手など、成果の活かし方検討 教
若
事
業
者

自
治
体

父
母
会

小
中
高
校

育
委
員
会

者

どういう場がいいのか、まず地元の有志で検討を始めてはどうか
2020.2.27

YUKO

SAKITA

廃炉
復興
関連
機関

39

JAEAへの期待 信頼づくりを科学的に支える組織に廃炉を経て、今世紀後半に福島はどのような姿を描くのか。
福島県は脱炭素社会をめざしており、メガソーラー施設や風力発電は、再生可能エネルギーを利用した水素貯蔵による
水素燃料電池社会モデルの可能性も秘めている。
トリチウムを含む処理水を、使用済み燃料を、どう処分し、燃料デブリをどう取り出し、どう処分するのか。
廃炉を進めた先にどんな将来を描くのか。
自然豊かな、次世代の笑顔あふれる地域再生めざして、
福島の方々が、多様な関係者と話し、共創したいことは多い。
放射線リスクと向き合う社会の、「信頼」をけん引する組織であり続けることを願っている。
2020.2.27

YUKO

SAKITA40

令和元年度 福島研究開発部門成果報告会

機械学習を用いた放射線源分布の推定
令和2年2月27日
福島大学共生システム理工学研究科
博士前期課程2年
植村 健朗
1研究の目的 放射線測定データから放射線源の分布を推定する

: γ線

2

機械学習による放射線源推定
 機械学習（線源分布おける測定データの変化を学習）

STEP1
学習データセットを用意

線源分布（正解データ） 線量分布（学習データ）

ニューラルネットワーク
（NN）

STEP2
NNに学習データを入力して学習

学習データセット

 学習済のニューラルネットワークを線源推定に利用

STEP3
学習後のNNで元の線源分布を出力
線量分布(学習に不使用)

ニューラルネットワーク
(学習済)

線源分布
を推定

3

STEP1 学習データセットを用意 機械学習には大量の学習データ（放射線測定データ）が必要
 実際に測定器を用いて学習データを用意することは困難

モンテカルロ（MC）シミュレーションで
仮想的な放射線測定データを作成する．
 線量分布の作成

線源の設定• 137Csが水平に分布• 赤色のメッシュから
662keVのγ線が10万回
放射
検出面

1

2

1000

線源分布

線源分布

線源分布

線量分布

線量分布

線量分布

線源分布
: 線源有り: 線源無し: γ線
4

MCシミュレーション
 乱数を用いて放射線の確率的な物理的現象を計算する．
どの方向にどれだけ飛ぶ？

散乱or透過or吸収？

137•

Cs線源分布から放射するγ線の計算に特化したシミュレータを作成•

並列化によって計算速度を向上※本研究のMCシミュレーションは東北大学流体科学研究所未来流体情報
創造センターの次世代融合研究システム(AFI-NITY)により並列計算された． 5

STEP2 NNに学習データを入力して学習
学習データ(線量分布)

1

2

𝑥𝑥1

𝑥𝑥2

1

𝑤𝑤11

1

入力層
（100）

1000

1

ℎ2

𝑤𝑤100 2

𝑤𝑤100 100

𝑥𝑥100

𝑦𝑦1

ℎ1

1
𝑤𝑤21

4

= −𝛼𝛼

1
𝜕𝜕𝑤𝑤11

ℎ100

中間層
（100）

,⋯,

𝑦𝑦2

𝑎𝑎2

𝑦𝑦100

𝑎𝑎100

1

2

𝑤𝑤100 80勾配法(Wを更新)
1
2
3∆𝑤𝑤11 , ⋯ , ∆𝑤𝑤𝑛𝑛𝑛𝑛
𝜕𝜕𝐸𝐸

𝑎𝑎1

𝜕𝜕𝐸𝐸

2
𝜕𝜕𝑤𝑤𝑛𝑛𝑛𝑛

出力層
（100）

2

正解データ
(線源分布)

1

2

答え
（100）

平均2乗誤差計算（出力値 vs 線源）
100

1000

1
E = 100
� 𝑦𝑦𝑛𝑛 − 𝑎𝑎𝑛𝑛 2
𝑛𝑛=1

Q 学習とは？
A 都合の良いWの組み合わせを探すこと．
6

STEP3 学習後のNNで元の線源分布を出力
 STEP2の学習に使われていない線量データを用意
 学習後のNNに入力して，出力値を元の線源分布と比較
 出力値は元の線源分布を高い精度で推定した．

MCシミュレーション

Lead position

Lead position

線源データ

線量データ

Lead position

学習後のNN

出力値

比較
7

推定結果1設定されたNNのパラメータ• 層の数： 3層（100-100-100）• 学習回数： 15万回
• 学習データ数： 1000

MC

線源分布

Lead position

機械学習

線量分布

MC

線源分布

学習後の誤差9.67E-03

Lead position
線量分布

推定結果

機械学習

推定結果

8

遮蔽体が存在する線源分布の推定
 遮蔽体として鉛を線源分布平面の上に設置
 鉛の位置はY軸に沿ってランダムに設定

検出面

1cm

Pb

Pb

Pb

線源分布
: 直接γ線: 線源有り: 散乱γ線: 線源無し

Pb

MC

線源分布

Pb

遮蔽体がある場合，線量分布だけでは推定が困難

線量分布

9

学習データの追加
 通過したγ線のエネルギースペクトルを記録
 直接γ線，散乱γ線それぞれの通過数の比率𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 を計算
 𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布を作成し，学習データとして追加
検出面

1cm

Pb

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 = � 𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠 �� 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑

𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑 ：直接γ線の透過数
𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠 ：散乱γ線の透過数: 直接γ線: 線源有り: 散乱γ線: 線源無し線源分布

𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠
線量分布

𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑エネルギースペクトル∑ 𝐶𝐶𝑠𝑠𝑠𝑠∑ 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布10推定結果2-1設定されたNNのパラメータ• 層の数： 3層（200-200-100）• 学習回数： 15万回
• 学習データ数： 1000

Pb

MC

線源分布

機械学習

Lead position
線量分布

線源分布

Pb

学習後の誤差1.39E-03

MC

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

Lead position
線量分布

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

11

推定結果2-2
MC

Pb
線源分布

Pb

線源分布

Lead position
線量分布

MC

線源分布

Pb

機械学習

Lead position
線量分布

MC

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

Lead position
線量分布

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

12

濃度変化を加えた線源分布の推定
 線源の設定を変更

変更前• 137Csが水平に分布• 赤色のメッシュから
662keVのγ線が10万回
放射

変更前

線源の設定
• 137Csが水平に分布• 662keVのγ線が放射• 各メッシュにおいて，最大放射回数を100万回として，放射回数の割合
を設定

変更後
13

推定結果3-1設定されたNNのパラメータ• 層の数： 3層（200-200-100）• 学習回数： 15万回
• 学習データ数： 2000

Pb

MC

線源分布

機械学習

Lead position
線量分布

線源分布

Pb

学習後の誤差4.58E-03

MC

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

Lead position
線量分布

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

推定結果
14

推定結果3-2
Pb

MC

線源分布

Pb

線源分布

Lead position
線量分布

MC

MC

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

Lead position
線量分布

線源分布

Pb

機械学習

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

Lead position
線量分布

𝑅𝑅𝑑𝑑𝑑𝑑 分布

推定結果

機械学習

推定結果
15

まとめ
 機械学習を用いて．放射線測定データから放射線源分布を推定することを試みた．
 測定データはモンテカルロシミュレーションで用意し，学習データとしてニューラルネットワークに入力した．
 結果として，濃度が変化して遮蔽体が存在する場合でも大まかに線源分布を推定できることが，シミュレーションで示された．

今後の課題 三次元に散布された線源分布を扱う．
 複数の核種が存在する線源分布を推定する．

16

第４回廃炉創造ロボコン成果報告

福島工業高等専門学校
機械システム工学科３年
猪狩 涼

高専について昭和３７年 高等専門学校設置

学士
準学士

大学院進学

大学院

就職

博士
３年

国立 51校
公立 3校
私立 3校
合計 57校

修士２年
専攻科
２年

本科
（準学士
課程）５年

大学編入

大学４年

編入

高等学校３年
中学校３年
小学校６年
2

学科・専攻構成
専攻科（

生産・情報
システム
工学コース

エネルギー
システム
工学コース

化学・バイオ 社会環境
システム工学
工学コース
コース

ビジネスコミュニケーション学
コース年）

2

産業技術システム工学専攻（１学年定員20名）

本科（
年）

5

機械
電気電子 化学・システム システム バイオ工学科 工学科
工学科

都市
システム
工学科

ビジコミ専攻（1学年定員5名）

ビジネス
コ ミ ュ ニ
ケーション
学科

3

廃炉創造ロボコンの目的
東京電力福島第一原子力発電所の廃止措置等について 政府
及び東京電力は，「東京電力福島第一原子力発電所１～４号機の廃止措置等に向けた中長期ロードマップ」に基づいて，各種の取組を進めている．その中長期ロードマップの中で，「中長期の視点での人材育成及び大学・研究機関との連携」に取り組む
ことが記載されており，若い世代に関心を持ってもらうためには，ロボットを通じた教育・人材育成が効果的であると考えている．
本ロボコンは，ロボット製作を通じて若い世代の学生に廃炉に関する興味を持たせることを目的として実施する．
本ロボコンで提案された手法・ロボットが直接，福島第一原子力発電所における廃止措置作業に適用されるものではないが，優れたアイデア・技術については適用可能性を検討する．従って，福島第一原子力発電所の現場で実際に活かされるアイデ
アと技術，ロボット製作を期待する．
4

実施概要
名
日
場
主

称： 第４回廃炉創造ロボコン
時： 令和元年１２月１５日（日）所： 日本原子力研究開発機構 楢葉遠隔技術開発センター
催： 文部科学省
廃止措置人材育成高専等連携協議会
後 援： 復興庁 経済産業省 国立高等専門学校機構
日本原子力研究開発機構 原子力損害賠償・廃炉等支援機構
国際廃炉研究開発機構 福島県 いわき市 広野町 楢葉町
日本ロボット学会 日本原子力学会 原子力安全研究協会
協 賛： ㈱アトックス 日立ＧＥニュークリア・エナジー㈱東京エネシス 木村化工機㈱協 力： 古河電池㈱表 彰： 文部科学大臣賞（最優秀賞） 福島県知事賞（優秀賞）
高専機構理事長長（アイデア賞） 原子力機構理事長賞（技術賞）
特別賞（協賛企業賞）
事務局： 福島工業高等専門学校
運 営： 廃炉創造ロボコン実行委員会
5

参加チーム
第１回（応募１５チーム）１５チーム
函館高専（２チーム） 旭川高専 仙台高専 福島高専 東京高専 富山高専
鶴高専 奈良高専 高知高専 北九州高専 熊本高専 都立産技高専 大阪府大高専
第２回（応募２５チーム）１６チーム
旭川高専 一関高専（２チーム） 福島高専 小山高専 富山高専 長野高専 鈴鹿高専 舞鶴高専
奈良高専 呉高専 高知高専 北九州高専 熊本高専 大阪府大高専
神戸市立高専第３回（応募２１チーム）１６チーム
一関高専（２チーム） 鶴岡高専 福島高専 茨城高専 小山高専 長岡高専 富山高専
鈴鹿高専 奈良高専 舞鶴高専 呉高専 熊本高専 大阪府大高専 神戸市立高専
マレーシア工科大学

第4回（応募１７チーム） １８チーム(赤字は初参加)
一関高専（２チーム） 鶴岡高専 福島高専 茨城高専 小山高
専 長岡高専 富山高専 鈴鹿高専 奈良高専
舞鶴高専 呉高専 熊本高専 大阪府大高専 神戸市立高専
サレジオ高専 マレーシア工科大学（招待参加）
6

サマースクールの様子

7

大会の様子
審査員によるヒアリング

文部科学大臣賞

8競技フィールド及び競技課題
１Fのペデスタル下部に存在する燃料デブリ取り出しを想定し，ペデスタルモックアップを競技フィールドとする
競技開始位置競技課題①
ペデスタル上部にアクセスする

競技課題③
ペデスタル外に移動する
競技課題②
ペデスタル下部にアクセスし，
燃料デブリを回収する

ペデスタルーパイプ間に約40mmの段差あり
9

ロボットのコンセプト
乗り出した場合
ペデスタル上部

両側で支持した場合
親機

子機
ペデスタル下部

親機が転倒する恐れがある

安定した回収作業が可能
10製作したロボット（親機）

11

製作したロボット（子機）

12

ロボットの工夫点
移動機構を小型化し，子機の格納スペースを確保した
移動機構

子機の格納スペース３本のワイヤを巻き取ることで子機の昇降を行い，親機内に確実に収納できるようにした
ワイヤ

13

競技の様子

14

競技結果
表彰名
文部科学大臣賞（最優秀賞）
福島県知事賞（優秀賞）
高専機構理事長賞（アイディア賞）
原子力機構機構理事長賞
（技術賞）
特別賞
（アトックス賞）
特別賞（日立ＧＥﾆｭｰｸﾘｱ･ｴﾅｼﾞｰ賞）
審査員特別賞

高専名

チーム名

ロボット名

鶴岡高専

鶴岡高専Bチーム

かきぴー

小山高専
舞鶴高専

小山高専廃炉ロボット
開発チーム2019
舞鶴↑Hi-Low↓
研究会

Thunder Belt Ⅴ
舞々

福島高専

T★B★C

T★O★G★A★S★H★I

熊本高専

NIT,K 廃ロボtrio

salvage

一関高専

一関高専 藤原研究室
Bチーム

Join-T

マレーシア工科大

YATTA

YATTA

観覧者300名（関係者，報道等含む）

15

まとめ
 カメラから取得した映像のみで操縦するのは困難だった 放射線対策は全くできなかった．今後，耐放射線を向上させる研究に関わりたい 将来的には廃炉ロボットの開発にも携わりたい16令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

福島研究開発部門 の 活動概況報告
令和２年２月２７日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 企画調整室
宮本泰明

福島研究開発部門のあゆみ
組織図

楢葉遠隔技術開発センター運用開始

福島研究開発部門

2019年4月 現在

1

企画調整室

福島研究開発拠点

大熊分析・研究センター
施設管理棟 運用開始

廃炉国際共同研究センター
保安管理室
計画管理室

大熊分析・研究センター

福島事業管理部

福島環境安全センター

施設部

沿 革
2011.3

福島県環境創造センター
研究棟での業務開始

楢葉遠隔技術開発センター

2014.4

東北地方太平洋沖地震

福島第一原子力発電所（1F）事故として組織再編

2011.12

政府と東京電力による中長期ロードマップ
策定

2017
2016

2015
2014

2013

2011

2018

福島研究開発部門

1Fの廃止措置に向けた研究開発を行う
福島廃炉技術安全研究所を設置

廃炉国際共同研究センター（CLADS）
国際共同研究棟 運用開始

いわき事務所 開設
福島県環境創造センター
環境放射線センターでの業務開始

国際廃炉研究開発機構に参画（IRID）
1F事故直後から環境モニタリング・除染活動への支援、
国・自治体への支援を実施
福島支援本部 設立（同年、福島技術本部に組織再編）
福島事務所 開設

環境モニタリング

除染活動

内部被ばく検査

放射線に関する
ご質問に答える会

福島研究開発部門の取組み

2

福島第一原子力発電所事故からの復興に向けて
科学技術的専門性を最大限活用した取組みを実施
燃料デブリ取出し
放射性廃棄物処理処分
事故進展シナリオ解明
遠隔操作技術開発

等

廃止措置
研究開発

研究開発
基盤構築

環境回復
研究開発

環境モニタリング・
マッピング技術開発
環境動態研究研究開発拠点の整備・運用
国内外の研究機関､大学､産業界等の人材が交流するネットワークの形成（人材育成）

廃炉国際共同研究センターの活動概況

3

研究開発：１F炉内状況の解明に関する研究
ホットスポット

制御棒ブレード破損試験

事故シナリオの解明に向けて
１F事故を模擬した条件で破損試験を富岡町の施設で実施。燃料デブリ（特に金属系デブリ）の特性評価に必要な情報を取得
デブリ取出し工程設計に反映

人材育成：福島リサーチカンファレンス（FRC）
廃止措置関連の基盤研究を取り扱う国際会議
2015年より福島県で継続的に開催。2019年度は富岡町、楢葉町等で計５回開催
国内外の廃止措置の専門家による最先端の英知を結集。人材育成のネットワークを形成※ https://maps.gsi.go.jp/development/ichiran.html

楢葉遠隔技術開発センターの活動概況

4

施設利用：アーム型アクセス装置モックアップ試験

掲載許可未確認

燃料デブリ取出し等にむけ、
国際廃炉研究開発機構（IRID）
によるモックアップ試験を予定

このような施設利用を通じて、※IRID 第18回鉛年間大会 奥住開発計画部部長講演資料より引用(http://irid.or.jp/_pdf/20191120.pdf) 1Fの廃止措置に貢献
この成果は、経済産業省/廃炉汚染水対策事業費補助金により得られたものです

人材育成：ロボット操作実習プログラムの開設
仮想現実（VR）､ロボット操作・
シミュレータなどの体験と講義による実習プログラムを開設
地元 福島県の高校をはじめ、大学・企業等が利用

大熊分析・研究センターの活動概況

5

拠点整備：放射性物質分析・研究施設（第１棟）の建設
1Fで発生する低・中線量のガレ
キ類、水処理二次廃棄物等の処
理処分にむけた分析を行う施設
2020年度末頃の運用開始にむけ
建設中

完成予想図

人材育成：分析技術者の育成
施設管理棟のワークショップを活用して第1棟で行う分析作業を想定した訓練等を実施
施設管理棟

第１棟に導入予定の設備による訓練第１棟の運用開始にむけ、若手の分析技術者を育成

福島環境安全センターの活動概況

6

無人ヘリ

歩行サーベイ

特定復興再生拠点内の環境モニタリング

被ばく線量評価

研究開発：環境モニタリング・マッピング技術開発
特定復興再生拠点の環境モニタ
リングと被ばく線量評価を実施（規制庁・内閣府からの受託事業）

自治体へ報告、一部の帰還困難区域の解除決定に貢献

人材育成：次世代を担う人材の育成
地元 福島県の中学校における講演や研究開発成果のミニ講座を開催
中学校での講演

研究開発成果のミニ講座

将来の福島の復興と担う世代の人材育成に貢献本年度の主な研究開発成果①

7

放射線源の位置推定が可能な小型軽量コンプトン
カメラを載せた遠隔放射線イメージングシステムを開発。放射性物質分布の３次元可視化や局所的な汚染（ホットスポット）の把握に成功
本システムは、帰還困難区域内の広いエリアにおけるホットスポットの把握に有効であり、また1F現場への適用も期待されている
2019.5.9 プレスリリース

遠隔放射線
イメージングシステム

ホットスポット
航空写真の出典：国土地理院※

放射性物質分布1F事故以降の無人船による河口域モニタリングの経験を活かし、福島県浜通りに拠点を持つ企業とともに、放射線測定の他、海底土のコアサンプル採取
等、多目的に活用可能な無人船を開発
本無人船では、海底海中の放射線測定に加え、海底土のサンプル採取が可能となり、より詳細な
放射能分布を得ることができる
2019.5.24 プレスリリース

これまで蓄積されてきた環境モニタリングデータを利用して森林から渓流魚に取り込まれる放射性セシウムの経路を解明。継続して、渓流魚の放射性セ
シウム濃度の将来予測に向けた取組みを実施
本成果は、福島県における内水面漁業の再開に向けた今後の見通しを得るために活用されることが期待できる2019.12.24 プレスリリース

開発した無人船

海洋調査用マルチセンサー
セシウム
セシウムの
動き
計算で考慮
する部位（箱）森林内のセシウムの動きと渓流魚への影響（概念図）※ https://maps.gsi.go.jp/development/ichiran.html

本年度の主な研究開発成果②
1F事故由来の放射性セシウムについて、事故後初期に加え、年単位の長期間に対する河川から海への流出量を推定できる計算モデル「MERCUTY（マーキュリー）」を開発
本モデルを利用することで、河川水の農地用水への活用にあたり水門管理などへの利用が期待されている
2020.1.15 プレスリリース

降雨の時間変化（実測値）
から
河川水流量の時間変化を計算
河川水流量に応じた懸濁物質の流出量を推定
懸濁物質に付着／水に溶存する
放射性セシウム濃度の時間変化を推定

放射性セシウム流出量を算出

1F構内排水路の水の放射線測定について、ベータ（β）線とガンマ（γ）線を区別し、かつ実験室でなく現場でリアルタイムに測定できるファイバ型放射線モニタを開発
本モニタを利用することで、排水路への汚染水
漏えい有無の判断の迅速化および試料採取・分析を行う作業員の負担軽減が期待できる2020.1.31 プレスリリース

ファイバ

ファイバ型放射線モニタ

ファイバ部を水に沈めて測定

8

まとめ

9

原子力機構は、我が国唯一の総合的原子力研究開発機関として、国内外の英知を結集し､東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所（1F）の廃止
措置及び福島の環境回復に向けた研究開発に総力を挙げて取り組んでいます
・廃止措置の課題解決のための研究開発を主導し､その成果を1Fの廃止措置の現場に橋渡しする取組みを推進し､安全かつ確実な1Fの廃止措置の実施に貢献していきます・福島の環境回復に向けては、環境中の放射性物質の移動量の測定や未来予測など、実効的な研究開発を実施し、安全で安心な生活を取り戻すために貢献していきます・廃止措置は、長期に亘る取組みであることから、国内外の人材育成ネット
ワークを構築し、人材の確保と育成に努めていきます
これらの活動を通して、福島の復興への貢献を果たしていきます令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

福島第一原子力発電所事故条件下でのBWR制御棒ブレード崩落挙動
令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
廃炉国際共同研究センター
山崎 宰春、プシェニチコフ アントン

概要【背景】 沸騰水型軽水炉(BWR)事故の初期段階における制御棒ブレード等の金属系部材の破損・溶融挙動把握の必要性⇒1Fの廃炉を進めるうえで顕在化した課題【本研究の目的】【制御棒ブレード崩落試験装置(LEISAN)の特徴】【これまでの主要な成果】
 水蒸気枯渇（1F2号機模擬）条件での制御棒ブレード破損挙動（事故シナリオの解明）
 溶融・崩落物中のホウ素の分布 （デブリ特性の重要課題の一つ）
 模擬試験生成物と1F2号機格納容器堆積物との類似性の検討（デブリの試験的取出しに向けた知見提供）

背景：金属系溶融物による、その後の事故進展
挙動への影響1［1Fの廃炉を進めるうえで顕在化した課題］金属系部材が多く、炉内に非均質に装荷されているBWRでは、その破損・溶融挙動が、以降の燃料物質の崩落挙動に影響する。
BWR燃料集合体*

BWR原子炉*溶融した金属部材により炉心下部が塞がれる場合、その上に堆積・溶融した燃料が横方向へ広がる可能性（TMI-2型シナリオ**）

燃料棒

・溶融物の温度が高く（＞2500℃）、
燃料酸化物が直接下部へ移行する。

チャンネル
ボックス
約4.5m

溶融燃料プール

1F?
金属部材が非均質に崩落し、炉心下部が塞がれない場合、半溶融物質が次第に下に移行する可能性（ドレナージ型シナリオ**）

制御棒
ブレード

・溶融物の温度が低く（およそ2300℃
以下）、金属部材が燃料酸化物に先行して下部へ移行する。
中性子吸収材として炭化ホウ素（B4C）を内包

1F事故（1～3号機）ではシナリオの分岐条件は明らかでなく、発生したデブリの特性を推察するためにも、事故条件を模した制御棒ブレード破損・溶融挙動の把握が必要。
*電気事業連合会、HITACHI webサイト、東北電力 webサイト、 **R.O.Gauntt, NUREG/CR-6527, (1997)

本研究の目的

2

本研究での着眼点
・炉心露出時の崩壊熱が異なる。
⇒燃料集合体破損に影響する昇温速度の相違
・炉心水位低下傾向が異なる。
⇒燃料集合体破損に影響する水蒸気量の相違
・中性子吸収材(B4C)の挙動が不明。 ⇒デブリ特性への影響（ホウ素分布、化学形）
炉心露出時の崩壊熱
1号機

2号機の場合の炉心水位変化*
事故時の操作により炉内圧力が低下し冷却水の蒸発が発生

3号機
2号機
短時間での
水位低下

炉心

⇒冷却水低下による炉心露出時の崩壊熱が異なることにより、以降の燃料の昇温速度に影響する残留熱が異なると予想⇒燃料昇温中は、水蒸気枯渇であったと予想

目的：1F事故模擬条件を実現できる装置を整備し、・試験を通して制御棒ブレード破損挙動を調べることで、1F事故シナリオを解明し、・実デブリの取出しに向けて、その特性（元素分布、化学形、機械的特性）を推察する
データを取得する。
*Information Portal for the Fukushima Daiichi Accident Analysis and Decommissioning Activities

昇温速度と水蒸気流量で分類した事故シナリオの比較～1F予想条件での知見は国際的に不足～
昇温速度→
雰囲気↓

0.3 K/s

ゼロ
水蒸気流量
少ない
(水蒸気枯渇)0.6 K/s

1 K/s

JAEA予備試験実施

JAEA予備試験実施
XR2-1試験(米SNL)

初期酸化膜なし

3

初期酸化膜なし

JAEA予備試験実施
初期酸化膜なし

1F2号機予想条件

JAEA予備試験実施
CORA試験 (独KfK)
初期酸化膜なし

1F3号機予想条件

1F1号機予想条件
CORA試験 (独KfK)
初期酸化膜なし

水蒸気流量
多い（水蒸気潤沢）TMI-2型と予想

CORA試験 (独KfK)
初期酸化膜なし

DF-4試験 (米SNL)
初期酸化膜(3µm)あり

CORA試験 (独FZKA)
初期酸化膜(55µm)あり
ドレナージ型と予想

・昇温速度と水蒸気流量だけではなく、チャンネルボックス（ジルカロイ製）表面の酸化膜厚さも重要なパラメータと考えられる。

制御棒ブレード崩落試験装置(LEISAN)の特徴

4

BWR燃料集合体断面

100 mm1F事故の検討で必要となる実験条件
・0.3～1.0℃/秒の昇温速度
・水蒸気流量が可変
・軸方向温度勾配付加（約500℃/m）

1.2 m

その他の特徴：・試験中のその場観察（天井面と背面にビデオ設置）
・オフガス分析

BWR燃料集合体の一部を模擬した試験体

制御棒ブレード
崩落試験装置LEISAN : Large-scale Equipment
for Investigation of Severe Accidents
in Nuclear reactors
廃炉国際共同研究センター（福島県双葉郡富岡町）に整備

試験中のその場観察

5
全てのビデオは16倍速

天井面から観察高さ：1200 mm
・酸化した制御棒ブレード
シース上部が直接落下した。
制御棒ブレード
シース

背面上部から
観察高さ：1150-1200 mm

背面中部から
観察高さ：740-790 mm

・制御棒ブレード溶解物はチャンネルボックスと反応
せず下部へ移行した。

・上部にて溶解した制御棒
ブレード溶解物が、下部にて凝固し、チャンネルボックス間の冷却ガス流路を閉塞した。

試験中のその場観察により、制御棒ブレード溶融開始温度、溶融物の移行挙動、凝固温度が把握可能となった。

2号機模擬条件での試験結果*
上部での制御棒ブレード
のみの溶融・崩落

6【試験条件】
水蒸気枯渇条件を再現（1F2号機模擬）・初期酸化膜：～50 µm
・昇温速度：0.3 ℃/秒
・水蒸気流量：～40 g/分

下部での非均質な凝固・閉塞
金属系溶融物が下部へ直接落下水蒸気枯渇条件であっても、通常運転時および事故初期の昇温中に形成される
ジルカロイ表面酸化膜によって、制御棒ブレードとチャンネルボックスの反応が抑制され、制御棒ブレードのみが非均質に先行崩落することが確認された。
⇒ドレナージ型に進む可能性*A. Pshenichnikov, et al., Journal of Nuclear Science and Technology, vol. 56, issue 5, 2019, p.440-453.

溶融した制御棒ブレード内のホウ素の分布*

7

1F2号機模擬試験後に残存した、試験体上部の制御棒ブレード溶融物断面
ラマン分光
分析箇所

ラマン分光分析の結果

510 µm炭化ホウ素

炭素

クロム-リッチ金属

鉄-リッチ金属

溶解した
炭化ホウ素

内部に
炭化ホウ素
（B4C）を含有

試験前の制御棒ブレード

ホウ素を含んだ
ステンレス鋼の形成

 事故初期では、ホウ素は大部分未溶融で、溶融したステンレス鋼に被覆される。
従って、ホウ素と水蒸気の反応による水素発生や熱発生には寄与しない。
 溶融・凝固したステンレス鋼中に、ホウ素が溶解するため、デブリが硬化している可能性が示唆される。
*A. Pshenichnikov, et al., 25th International QUENCH Workshop, 22-24 October, KIT, Germany.

模擬試験生成物と、1F2号機内部調査堆積物の比較

8

プラットホーム上
溶融した状態で直接下部へ落下し、冷えて凝固したもの（岩状の堆積物）

調査箇所

プラット
ホーム上

溶融前の形のまま酸化し下部へ崩落したもの（構造物の一部と推定される堆積物）チャンネルボックスに付着凝固した小石状の堆積物

ペデスタル底部
1F2号機格納容器内堆積物*

LEISAN試験生成物*TEPCO 福島第一原子力発電所 2号機 原子炉格納容器内部調査 実施結果（2019年2月28日）

まとめ

9

 1Fの廃炉を進めるうえで顕在化した金属系溶融物の挙動に係る検討課題について、検証試験を実施できる試験装置を、世界で初めて福島県富岡町に整備した。
 BWR事故で懸念されるドレナージ型シナリオの発生条件の解明に向けて、系統的な試験を実施している。
 これまでの検討により、以下の知見を得た。
• 水蒸気枯渇条件(1F2号機)においても、制御棒ブレードの先行崩落と非均質な凝固が発生し、ドレナージ型シナリオに進んだ可能性が高い。
• ホウ素は溶融したステンレス鋼で包まれるため、水素発生や熱発生に寄与しなかった可能性が高い。
• 2号機模擬条件のLEISAN試験で生成した堆積物は、実際の1F2号機格納容器
内部調査での堆積物と形状が類似していた。
⇒デブリの特性評価に知見提供
 今後の展開• ドレナージ型シナリオの閾条件解明に向けて、系統的な試験を実施するとともに、1Fで堆積していると予想されるデブリの特性を調査する。
謝辞：本研究の成果は、平成29年度原子力の安全性向上に資する共通基盤整備のための技術開発事業(シビア
アクシデント時の燃料破損・溶融過程解析手法の高度化)の一部である。

令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

放射性物質の粒を見る〜アルファ線可視化検出器の開発〜
令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
廃炉国際共同研究センター
森下 祐樹

本日の報告の内容

１．研究の目的
２．研究の背景
３．アルファ線イメージング装置
４．測定結果と評価
５．まとめ

1

1．研究の目的

 燃料デブリ取り出し作業で核燃料物質由来のアルファ核
種を含む塵（アルファダスト）が発生する可能性がある。
 このため、作業管理での内部被ばく評価において重要な
アルファダストがどこで（位置）どのように分布しているか（粒径分布）を迅速・高精度に測定（アルファ線イメージン
グ）することが必要。
 加えて、アルファ線を精度よく測るには周囲のベータ線やガンマ線と弁別して測定する必要がある。
 上記の課題を解決するため、１Fの現場でアルファダストの位置と粒径分布の測定が可能な検出器の開発を実施
中。

2

2．研究の背景① -アルファ線の性質ヘリウム-4の原子核
透過力が小さい（紙一枚で止まる）

従来は放射性セシウム等のガンマ線の測定がメイン
福島第一原子力発電所(１F)建屋内における、“アルファ線”の測定は、内部被ばく評価上重要。

3

2．研究の背景② -アルファ線の人体への影響-

環境省、外部被ばくと内部被ばく（https://www.env.go.jp/chemi/rhm/h29kisoshiryo/h29kiso-02-0101.html）より引用

外部被ばくは主にガンマ線による
内部被ばくは取り込んだアルファ核種による影響が大きい

4

３．アルファ線イメージング装置① －構成ー

5

アルファ線が「どのような分布をしているか」測定可能な検出器

アルファ線の入射位置薄膜化したGAGGシンチレータ。 アルファ線の入射位
周囲のγ線の影響を受けにくく、 置の分布が得られる
α線に対して感度を有する

アルファ線位置検出器の構造
シンチレータ（α線が入射すると発光）と複数の光検出器（SiPM array）で構成。
α線の位置情報とα線が出すエネルギー
スペクトル（核種情報）を同時に取得する。

γ線 β線 α線
α線はシンチレータで吸収されるβ・γ線はシンチレータを透過してエネルギーが吸収されにくい

３．アルファ線イメージング装置② －構成ー
アルファ線の「高分解能で分布測定」が可能な検出器
電子増倍カメラ

シンチレータPu試料（単一粒子）

Pu試料（複数粒子）

Pu試料

接写リング レンズ

電子増倍カメラ（EM-CCD カメラ）とアルファ線用シンチレータ（ZnS(Ag)シンチレータ）で構成
プルトニウム（Pu）粒子の付着する試料をシンチレータと密接させ測定を行った。

6

３．アルファ線イメージング装置① ー測定方法-

スミヤ法による採取

α線位置検出器の外観

7

測定の様子

2号機及び3号機の原子炉建屋で採取されたスミヤろ紙をα線位置検出器にセットし、スミヤろ紙に付着するα核種を測定。

４．測定結果と評価
装置①-アルファ線のエネルギースペクトル

β線

α線

相対強度

スミヤ試料

抽出

スミヤ試料
Pu標準試料

核燃料α線核種のエネルギー

スミヤ試料とプルトニウム試料（238Puが主）のα線エネルギー
スペクトルの比較。（ 238Puのα線エネルギー（5.5MeV）付近に
おいて両者のスペクトルが一致）測定したアルファ線は核燃料由来のアルファ核種

8４．測定結果と評価
装置①-アルファ線の2次元分布
・核燃料施設のPu試料は局所的な分布のみが点
在
核燃料施設のPu試料・福島第一原発のスミヤ試料は局所的な分布と一様分
布が混在
福島第一原発のスミヤ試料
粒径分布が異なる可能性がある。被ばく評価上、アルファ線の「高分解能で分布測定」が可能な検出器が必要

9４．測定結果と評価
装置②－アルファ線のイメージングー

10

Pu単一
粒子
Pu粒子位
置

アルファ線

測定時間

60秒

1秒

Pu複数
粒子

アルファ線

1秒

60分

Pu粒子位
置

60秒

60分

1発1発のアルファ線が可視化できている。長時間測定し積算するとPu粒子の位置が特定できる。

４．測定結果と評価
ー装置①と装置②の比較ー

強度の
プロファ
イル

従来の装置のα線画像

強度の
プロファ
イル

高分解能α線イメージング装置の
α線画像

11

・2つの隣接したPu
粒子が分離できていない。
ミクロン（μｍ）オー
ダーの分解能が必要
・2つの隣接したPu粒子を分離して測定できている。
更なる分解能を得る
ため高度化を進めている（～数μｍ）

５．まとめ12 アルファ線イメージング装置を用いて、個々のアルファ線をイメージングできる見通しを得た。
 プルトニウム粒子位置を高分解能で測定でき、その放射能の評価ができる見通しを得た。
 現在、デブリ取り出し時に１Ｆ現場で迅速な粒径分布の測定を目指して、数μｍの分解能を有する装置の開発を進めている。
 空気中のアルファ汚染の迅速検知可能な高信頼ア
ルファ線用ダストモニタの開発も進めている。

令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

遠隔操作技術の基盤の整備〜ロボットの試験法の開発〜
令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
楢葉遠隔技術開発センター
モックアップ試験施設部 遠隔基盤整備室
山田 大地

はじめに
東京電力福島第一原子力発電所では危険な場所での作業をロボットの遠隔操作で実施▶ 人の危険は避けられるが、難しい作業

出典：東京電力ホールディングス株式会社

ある作業の実施を計画しているのだけど・・・ ロボットの遠隔操作で、できる？ できない？
 どのロボットが適しているのかな?
▶ 試験して確認したい1

楢葉遠隔技術開発センター ロボットの試験施設

NARREC RE

NARaha center

大規模な試験ができる空間

for

ナ

レ

ッ

ク

mote Control technology development

ロボットの試験をするための設備
モックアップ ロボット
試験用水槽
階段

大型モーションキャプチャ

映像記録装置2

なぜロボットの試験が重要か?

3

試験：性能を測るために、課題を与え、取り組ませること
 課題とは、どんな作業項目をどんな条件の下で実施するか条件 • 障害物
• 暗い

オペレータ

コントローラ
判断・指示
動く

見る

駆動部
対象

センサ

ロボットの遠隔操作システム

作業項目 • 移動する
• 調査する 遠隔操作システムがどのくらい、できるか/できないか測る① 作業の計画
 オペレータが課題に取り組む② オペレータの訓練 ロボット(の研究/開発者)が課題に取り組む③ ロボットの改良

ロボットの試験法の開発

4① どんな課題について試験するか?
 廃炉作業で、よくある作業項目・難しい条件
 1つ1つの課題にわける
よくある作業項目：
目的の場所までの往復
難しい条件：
1. 狭い通路の移動
2. 階段の昇り降り
3. ケーブルの牽引
4. 配管内(貫通孔など)の移動② 課題に取組める場所(試験場)を開発③ 性能をどう測るか決める
出典：東京電力ホールディングス株式会社

目的の場所までの往復に関する試験法 1/2
1. 狭い通路の移動

試験場
ロボットのカメラ映像

試験の様子

2. 階段の昇り降り

試験の様子

試験場

5

目的の場所までの往復に関する試験法 2/2

6

3. ケーブルの牽引試験の様子

ロボットのカメラ映像

4. 配管内(貫通孔など)の移動

スタート

試験場
終点3
終点2

終点1

ゴール

出典：東京電力ホールディングス株式会社

試験場

1つ1つの課題の試験をする効果 1/2
なぜ1つ1つの課題について試験するのか?
 1つ１つの課題の試験と総合的な試験▶ それぞれの効果がある

総合的な試験
 本番と同等の試験場を用意して、本番と同じ手順で試験
例：原子炉格納容器漏えい箇所の補修技術実規模試験
楢葉遠隔技術開発センター(NARREC)にて国際廃炉研究開発機構(IRID)が実施

提供：国際廃炉研究開発機構(IRID)

7

1つ1つの課題の試験をする効果 2/2
1つ1つの課題の試験→ 簡単/低コスト作業の計画
初期検討(試作機の試験等)
オペレータの訓練
反復練習
ロボットの改良▶研究開発▶他分野との課題の共有

作業の実行性の見える化
オペレータの
技能向上

総合的な試験
→ 本番さながら作業の計画▶作業の可否の確認▶作業の効果の確認

オペレータの訓練
リハーサル (手順確認)
ロボットの改良
問題の洗い出し(災害対応ロボットなど)

ロボット技術の底上げ

作業実施の最終的な確認

安全で確実な廃炉作業に貢献

8

まとめ
遠隔操作技術の基盤として試験法の開発
 1つ1つの課題について試験▶ 作業の計画の初期検討▶ 反復訓練によるオペレータの技能向上▶ 研究開発によるロボット技術の向上

現在、試験法を広く使ってもらうための取り組みを実施
 マニュアルの整備・公開
 市販のロボットの評価

9令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

ベータ線放出核種の迅速分析に向けた
ICP質量分析法の開発
令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
大熊分析・研究センター 分析管理準備室
富塚 知博
本発表は、平成30年度補正予算「廃炉・汚染水対策事業費補助金（固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発）」に係る補助事業の成果の一部を取りまとめたものです。

大熊分析・研究センターの概要

1

施設管理棟（2018年3月 運用開始）
第2棟

第1棟、第2棟の円滑な設計、建設及び運用のための施設
居室、会議室、ワークショップ等か
ら構成
施設管理棟

第1棟

第1棟（2021年3月 運用開始予定）
低・中線量のガレキ類、水処理二次廃棄物等の分析を行う施設
鉄セル、グローブボックス、ヒュー
ムフード等の分析設備を設置

第1棟
施設管理棟

第2棟（ 詳細設計中）
高線量の燃料デブリ等の分析を行う施設

大熊分析・研究センター第1棟

2

運用目的
東京電力ホールディングス 福島第一原子力発電所(1F) の廃止措置に向けて、放射性物質分析による固体廃棄物の性状把握等を行い、廃棄物等の保管、処理・処分方法に関する技術・研究開発に寄与する。

放射性物質 放射性物質ごとの放射能や質量の測定を行い、測定データより
固体廃棄物中への各放射性物質の移行挙動等を検討する。
の分析
試料処理フロー
フード室

廃棄物試料
中線量

鉄セル
粉砕、分取

鉄セル室

低線量

低線量

グローブボックス
粉砕、分取、測定

低線量
GB室

ヒュームフード
試料精製・調製、測定

放射性廃棄物の多核種分析における課題

放射線カウント

β線測定

γ線測定
γ線を出す核種

実際に測定される
スペクトル

3
そのまま
（簡便）

共存核種

β線エネルギー

γ線エネルギー

β線を放出する核種は多い。このスペクトルからどのような核種が、どのくらいあるのかを
β線しか出さない
核種測ることは難しい。

測りたい核種を分ける必要（前処理作業が必要）

分けづらいと（煩雑・複雑）放射性廃棄物の多核種分析における課題
放射性廃棄物中の長半減期核種
放射性物質を含む
試料を採取

様々な物質
汚染

β線放出核種を他の核種や廃棄物の基材から分ける操作：長時間

低濃度の放射性物質（特に長半減期核種（1000年～））
時間当たりの壊変に伴う放射線が少ない

二重苦

測定時間：長時間長半減期の放射性物質（93Zr,93Mo,107Pd,126Sn等の難測定核種）の分析

簡素化・迅速化による合理的な分析手法の開発

4第1棟での分析作業に向けた技術・研究開発～2018年度

第１棟

2019年度

2020年度設計・建設工事

機
能
試
験

試験
場所

原子力科学
研究所

技術
開発

分析法の
実現可能性
を検討

廃炉国際共同
研究センター

2021年度
コー
ルド
試運
転

5
2022年度～

ホット試運転大熊分析・研究センター

コールド試験
1F廃棄物を想定した分析フローの検討

実際の廃棄物を用いた分析手法の妥当性評価

ICP質量分析法（ICP-MS）を用いた迅速分析法を検討
近年開発された新型のICP-MS（タンデム型ICP-MS；ICP-MS/MS）を用いた
難測定核種（ 93Zr,93Mo）の迅速分析について実現可能性の検討

ICP質量分析法の概要

6

ICP質量分析法：ICP（誘導結合プラズマ : Inductively Coupled Plasma) によって物質をイオン化させ、イオンの質量数ごとに選別して計数する方法
イオンの質量数に対する分離機能
短時間・高感度での測定が可能

分析の迅速化

従来のICP-MSの課題点：同質量数の異なる元素のイオン（同重体）は分離不可（93Zr, 93Nb, 93Mo）

ICP-MS/MS測定
反応セルと2段目の質量分析計により同重体の分離も可能
反応ガスを導入

検出器

測定対象
同重体
反応ガス
その他

反応セル
質量分析計1の質量を設定その他の物質を除去

測定対象と同重体が反応ガスと反応

質量分析計2の質量を設定同重体を除去ICP-MS/MSによるZr, Nb, Moの分離試験

7

元素ごとの反応ガス(アンモニア：NH3)との化学反応挙動を確認して生成する分子イオンを把握
化学的性質が同じ
非放射性核種を使用

反応ガス（NH3）を導入

93Nb

検出器

?

90Zr
98Mo

質量分析計1m/z = 90, 93, 98
m ：原子または分子の質量数z ：イオンの価数

質量分析計2m/z = 90 ～ 275
93 ～ 275
98 ～ 275

質量分析計2のm/z 値を変化させ、m/z 値における分子イオン数を測定
定質量分析計1のm/z 値に対して増加した質量数（∆M)ごとの分子イオン計数値から
他の2つの元素と分子数がもっとも異なるm/z 値を決定

180,000
160,000
140,000
120,000
100,000
80,00060,00040,00020,00008

MoはNH3と反応せずに反応セル、質量分析計2を通過

Zr
Nb
Mo

∆M = 102
Zr(NH3)6+: 23,546 cps
Nb(NH3)6+: 5 cps
Mo(NH3)6+: 1 cps

NH3 分子6つと反応したZr(NH3)6+が最も Nb およびMoから分離可能
カウント比
Zr(NH3)6+/Nb(NH3)6+= 4.7×10 3
Zr(NH3)6+/Mo(NH3)6+= 2.5×10 4

+0
+5
+10
+15
+20
+25
+30
+35
+40
+45
+50
+55
+60
+65
+70
+75
+80
+85
+90
+95
+100
+105
+110
+115
+120

イオン計数

ICP-MS/MSによるZr,Nb,Moの分離試験結果∆M (質量数の差)

反応ガスにNH3 ガスを使用することで、
ICP-MS/MSによる93Zr,93Mo分析を見込める結果を取得

第1棟での分析作業に向けた技術・研究開発～2018年度

第１棟

2019年度

2020年度設計・建設工事

機
能
試
験

試験
場所

原子力科学
研究所

技術
開発

分析法の
実現可能性
を検討

廃炉国際共同
研究センター

2021年度
コー
ルド
試運
転

9
2022年度～

ホット試運転大熊分析・研究センター

コールド試験
1F廃棄物を想定した分析フローの検討

実際の廃棄物を用いた分析手法の妥当性評価

ICP-MS/MSを用いた1F廃棄物中の93Zr,93Mo 分析手法の検討
NH3 ガス用いたICP-MS/MSによる1F放射性廃棄物を想定した
難測定核種（ 93Zr,93Mo）の迅速分析手法について検討

1F放射性廃棄物分析における課題
93Zr: 0.001 %

第1棟で取り扱う廃棄物の特徴
種類

10

93Mo: 0.00000003 %

内訳

ガレキ類

コンクリート、伐採木、土壌、焼却灰 等

水処理二次廃棄物

吸着材、スラッジ、
スラリー 等

レベル以下を測定

Ca
12%
その他
(O,Hなど)
57%

Si
28%

Al
2%
Fe
1%

例：コンクリートの元素成分表

多種多様かつ多量の廃棄物中からの極々微量な放射性核種の測定の必要性
ICP-MS/MS測定での課題
検出器

① ②
試料
(試料溶解液)①試料導入路の詰まり②測定対象のイオン化阻害③汚れの蓄積による高感度測定の阻害

ICP-MS/MSを用いた93Zr,93Mo測定のための前処理

11

課題解決のための必要事項
放射性廃棄物試料作製の前処理
1. 大量に共存する廃棄物由来の元素を除去
2. 同重体（質量数93）が存在する元素（Zr, Nb, Mo）の粗分離（ICP-MS/MSの同重体分離機能を補助）
さらに多量の廃棄物試料の分析手法を考慮

3. 工程数の短縮かつ操作の簡易化
4. 測定設備保守のため腐食性の酸（フッ酸、塩酸）の使用低減

抽出クロマトグラフィによる
前処理

抽出クロマトグラフィ
抽出

抽出レジン
特定の元素に対して親和性のある樹脂

溶離

特徴
操作が簡便
特定の元素に対する高い抽出・分離性能

抽出クロマトグラフィによる前処理（分離手法）を検討

抽出クロマトグラフィによる廃棄物試料からのZr, Moの分離の検討

12

抽出レジン：TrisKem International製 ZRレジン（文献等の調査結果）
元素

抽出

溶離

Nb

5M より低濃度の硝酸溶液環境でレジンに抽出 ① シュウ酸でレジンから溶離可能②
Zrの方がNbより溶離されやすい
5M より低濃度の硝酸溶液環境でレジンに抽出

Mo

ZrとNbと同様の挙動をとる可能性が高い

Zr①① シュウ酸でレジンから溶離不可能 ③
5M以上の高濃度硝酸で溶離可能

その他

Tlなど一部の元素を除き、レジンに抽出されない ①－

調査結果から提案した分離フロー①
廃棄物溶解液（硝酸5M未満）

Zr
Nb
Mo
他

②ZrとNbが分離できるシュウ酸濃度の検討③
低濃度シュウ酸

高濃度シュウ酸

高濃度硝酸

ZRレジンを用いたZr, Nb, Moの分離条件の検討試験

13

ZrとNbが分離できるシュウ酸濃度の検討試験（１）コンディショニング液 (1M 硝酸)（２）Zr, Nb, Mo 1M 硝酸溶液（10ppm）（３）0.03～0.1M シュウ酸

ZRレジン
溶出液の Zr,Nb,Mo濃度を測定

検討試験結果
0.03M シュウ酸
Zr

40

Nb
20
0

1

2

3

4

5

6

7

シュウ酸添加量

0.1M シュウ酸

60

回収率（％）

回収率（％）

60

8

9

10

Zr

40

Nb
20
0
1

2

3

4

5

6

7

シュウ酸添加量

1. 低濃度（0.03 M）シュウ酸でほぼZrのみ溶出
2. 高濃度（0.1 M）シュウ酸でZrに続いてNbが溶出
3. シュウ酸でMoは溶離せず

8

9 10

ICP-MS/MSを用いた
93Zr,93Mo分析のための前処理フロー

14

代表的廃棄物（コンクリート）での前処理試験（１）コンディショニング液 (1M 硝酸)（２）コンクリート主成分Al, K, Ca, Si, Fe + Zr, Nb, Mo 1M 硝酸溶液（10ppm）（３）1M 硝酸（４）0.03M シュウ酸
（５）0.5M シュウ酸
（６）超純水（７）8M 硝酸

ZRレジン
（４）（７）溶出液のZr, Nb, Mo濃度測定

前処理試験結果
操作

Zr

Nb

Mo

（４）

78 %

2.6 %

不検出

（７）

不検出

<2%

100 %

1. 1Fの代表的廃棄物であるコンクリートの主成分から、 簡易な抽出クロマトグラフィでZr, Moをそれぞれ分離可能2. 分析装置の主素材ステンレスに腐食性が低い
シュウ酸と硝酸で分離可能

ICP-MS/MSによる1F放射性廃棄物中の93Zr,93Mo分析のための前処理手法を提案

まとめ・今後の対応

15

93Zr,93Mo分析手法

試料の溶解・分解
代表的廃棄物試料中の主要元素の除去
ZRレジンを用いた抽出クロマトグラフィによる分離操作

測定対象核種の同重体の粗分離装置素材に腐食性でないシュウ酸、硝酸による分離
工程を短縮した簡易な操作による分析

NH3ガスを用いた
ICP-MS/MSによる測定
これまでの成果と組み合わせることにより、
ICP-MS/MSによる1F放射性廃棄物中の93Zr,93Mo分析手法を提案

今後の対応
1. 本分析手法が適用できる濃度範囲の評価
2. 同様に難測定核種である107Pd, 126SnについてもICP-MS/MSを用いた分析手法の検討

令和元年度福島研究開発部門
成果報告会

川から海へ、セシウムはどれだけ流出したか-観測結果とモデルを組み合わせたセシウム流出量の推定手法を開発-

令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
福島環境安全センター 環境動態研究グループ
佐久間 一幸目次

1. 背景
2. セシウム流出量推定モデル
3. 河川を経由した海への137Cs流出量の推定
4. まとめと今後の課題

1

陸域の放射性セシウム挙動

2

渓流・河川

貯水池
Coast
Dam reservoir
森林

溶存態：
水に溶けた状態
懸濁態：
土壌や落ち葉等に付着した状態
水田

陸域
 事故後初期は水に溶けた状態（溶存態）として、環境中に多く存在
 土壌中の粘土鉱物に強く吸着する特性⇒土壌表層5-10cm以内に大部分が残存
 河川を通じて、出水時に土砂（懸濁態）の運搬に伴い森林、田畑、都市域から流出 ただし、沈着量に対する流域からの年間流出は1%未満と非常に小さい
 河川水中のセシウム濃度は事故後急速に低下し、その後も減少傾向

海へのセシウム流出経路

3
ArcSceneにより以下を利用し作成
基盤地図情報（数値標高モデル）
JAXA ALOS高解像度土地利用土地被覆図(16.09)②大気を経由1F①1Fからの直接放出

③河川経由

セシウム

1Fからの直接放出や大気を経由した降下量に比べ河川由来の量はどの程度か
特に台風時等の大雨時のセシウム流出量(少ないながらも)を過去～将来にかけて
把握⇒地域住民の安心に貢献課題と本研究の目的
課題
 事故後初期のモニタリングデータが乏しく(2011年6月頃から観測開始)
その後も断片的な観測地点、評価期間しか存在しない
 広域かつ複数の河川を対象とし、降雨時含め長期間評価可能な計算モデルは存在しない(複雑な現象論モデルで短期間の評価は可能)

降雨時の流出を表現かつ長期間計算可能なモデル開発
 長年取得してきた観測結果とモデルを組み合わせることで、セシウム流出量推定モデルを構築
 未だ見積もられていなかった事故後初期を含め、河川を経由した海へのセシウム流出量を算出し、他の流出経路と比較

4

セシウム流出量推定モデル概念図

5

アメダスデータから容易にセシウム流出量を予測可能

計算対象領域

6
ArcMapにより以下を利用し作成
第4次航空機モニタリング(MEXT,2011)

・阿武隈川
浜通り河川
・小高川
・請戸川(請戸川、高瀬川)
・前田川
・熊川
・富岡川
⇒総流域沈着量の74%を占める
その他の浜通り河川
・上記の浜通り河川の結果を基に、沈着量の比率からセシウム流出量を推定
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

タンクモデル7

各タンクから流出率に応じて流出、浸透を表現(菅原、1972)
降水量 (mm h-1)
蒸発散量(mm h-1)

降水量と蒸発散量を入力し、時間ごとの流出量を算出
現象論モデルに比べ考慮するパラメータが非常に少ない
地表流水

浅層地下水

深層地下水

出水時の応答や流量の総量について妥当性確認

合計値：
河川流量
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

流量-懸濁物質流出量経験式
流量と懸濁物質流出量の経験式を作成：Qs=aQb
阿武隈川は山敷ら(2013)の経験式を利用

8

JAEA観測データ

実測値

実測値

実測値

実測値

実測値

実測値

精度の高い経験式を各流域ごとに作成
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

河川水中の懸濁態・溶存態137Cs濃度経時変化

9

公表データの各サンプリング地点毎に懸濁態・溶存態137Cs濃度を流域沈着量で規格化→2成分(速い成分、遅い成分)の指数関数モデルで経験式を作成

岩沼
伏黒

宇田川
真野川
新田川
太田川
小高川
請戸川
夏井川
藤原川
鮫川

2011年6月以降のデータを用いて初期
宇田川 を外挿⇒過小評価の可能性あり
真野川
新田川 ・懸濁態137Cs：2成分で表現可能
太田川
小高川 (Sakashita et al., 2018)
請戸川
・溶存態137Cs：事故後初期がさらに速く
鮫川
阿武隈川
減衰(Smith et al., 2004) ⇒過小評価の可能性を含む
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

阿武隈川における137Cs流出量102011/3/12～2017/12/31を対象
1.0×1013
1.0×1012
1.0×1011
1.0×1010
1.0×109
1.0×108
1.0×107
1.0×106
1.0×105

 降水に応じた流量変化に伴う137Cs流出量変化を時間単位で算出 セシウム濃度の減少に伴い137Cs流出量も減少
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

川から海への137Cs流出量11

事故後初期の河川水中137Cs濃度は外挿、タンクモデル・経験式の不確実性は考慮しつつTBq (テラベクレル)=1012 Bq
=兆ベクレル 1F事故から約半年間の河川を通じた海への137Cs流出量は
2017年末までの流出量の約6割を占める

 事故後初期における大気由来の海洋への降下量7600 TBq、1Fからの直接放出量3500 TBq (Kobayashi et al., 2013)と比較し、河川を通じた海への流出量
は100分の1未満であることがわかった
Sakuma et al. (2019): Journal of Environmental Radioactivity, 208-209, 106041

まとめと今後の展望・展開
 時間単位で長期間にわたり、河川から海洋へと流出するセシウム量を計算することが可能なモデルを開発し、事故後初期から2017年末までの河川
から海洋へのセシウム流出量を計算した
 1F事故から約半年間の河川を通じた海洋への137Cs流出量は、2017年末までの流出量の約6割を占めること、大気由来のフォールアウトや1Fからの直接放出量と比較すると、 100分の1未満であることがわかった
今後の展望・展開 降雨ごとのセシウム流出量や河川水中セシウム濃度の時間変化の予測⇒営農再開時、河川水の灌漑における水門管理などに利用されることが期待 阿武隈川を含む複数の河川に対し、台風時等のセシウム流出量を評価⇒地域住民の安心につながることが期待
 事故後初期以降の河川から海洋へ流入するセシウム量と、河川からの影響を受けやすい沿岸域に存在するセシウム量との比較
本研究は、福島大学環境放射能研究所 平成30 年度環境放射能分野における学際共同研究事業(18-KOJ-10)の助成を得て行われた。記して謝意を表す。

12

令和元年度 福島研究開発部門
成果報告会

山菜(コシアブラ)の放射性セシウム分布調査結果と研究開発成果の発信(FaCE!S)
令和2年2月27日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島研究開発拠点
福島環境安全センター 環境動態研究グループ
伊藤 聡美

目次

• 山菜(コシアブラ)の放射性セシウム分布調査
1. はじめに

2. 目的・手法
3. 結果
4. まとめ• 研究開発成果の発信(FaCE!S)
福島総合環境情報サイト(FaCE!S)・私が行っている活動

1

2
フェイシス

FaCE!S

環境動態研究福島総合環境情報サイト(Fukushima Comprehensive Environmental Information
Site)

調査・分析
 環境中に残っている放射性物質の調査・分析から何が分かるのか
・移動の仕方、傾向、濃度・水に溶けやすい137Cs等の移動メカニズム
データ
利用

解析

成果

など

研究のひとつコシアブラの放射性セシウム分布調査

 環境中の放射性物質の動きなどの解析から何が分かるのか・環境中の放射性物質の動き
・放射性物質の植物等への移動
・被ばく線量評価

調査・研究結果に基づいた情報を、それぞれの特徴にあった形でわかりやすく提供

利用
FaCE!Sを用いた研究開発成果の発信

技術的広報活動

原子力機構で、行われている調査研究を皆様に広く知っていただくための活動

はじめに
最近の状況

3

☞ 福島県の空間線量率は自然減衰より早く減少☞ ほとんどの農林水産物は基準値以下 (基準値超過 H30年：0.04％)

コシアブラは、山菜の中で移行係数(土から植物への137Csの移動割合)が高く、食品の基準値(一般食品；100Bq/kg)を超えるものがみられる。
種類

採取日

フキノトウ
フキノトウ
コゴミ
コゴミ
コゴミ
コゴミ
コシアブラ
コシアブラ
コシアブラ
コシアブラ
ユスラウメ
ナツグミ

平成28年4月
平成28年4月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年5月
平成28年9月
平成28年9月

移行
係数
0.04
0.09
0.02
0.01
0.01
0.01
0.17
0.40
0.24
0.27
0.06
0.03

*可食部を測定

移行係数=

植物体137Cs濃度
土壌137Cs濃度

コゴミ

フキノトウ

ユスラウメ

コシアブラ

ナツグミ

参考：森林内における放射性セシウム(原子力機構 根拠情報Q&Aサイト )調査の目的・項目

4《コシアブラ》

・ウコギ科の落葉高木（～２０m）
・新芽を食べる山菜(5月頃)
・重金属を取り込みやすい

コシアブラの放射性Cs
取り込みメカニズムの解明(以下、放射性Cs)⇒対策方法の提案《植物の放射性Csが検出される要因》

1F事故前に生えていた植物⇒大気の流れによる表面付着
1F事故後に生えた植物⇒土壌からの取り込み
今後、新たに生えてくる植物への対策を考えるため(低木のため)山菜採取の対象となりやすい
1F事故後に生えたものを対象に調査

地上部

地下部

放射性セシウム手法

5《調査対象》
平成29年7月
福島県伊達郡川俣町山木屋地区
平成29年測定)(空間線量率:1.2 μSv/ｈ：採取地森林内
推定樹齢1～3年生(事故後に成長した若木)《アプローチ方法》
Step1：放射性物質の取り込みについて
Step2：植物のどこに存在しているか
Step3：放射性Cs吸収のメカニズム解明
葉

今後の課題

茎

葉柄

10cm
根樹皮
(0-10cm)

細根(0-10cm)

根材(0-10cm)

Step1.コシアブラの放射性物質の取り込み
イメージング
プレート

6

写真

試料

オートラジオグラフ
読み取り機

葉

茎

オートラジオグラフ

約4 cm

上部
中部
下部
露光日数：11日〇事故後に成長した若木⇒放射性物質の取り込みは根から〇均一な分布⇒放射性物質は植物体内に均一に移動している

根から植物体内を通って葉まで放射性物質が移動しているStep1.コシアブラの放射性物質の取り込み
植物全体に占める各器官の割合(％-乾燥重量)
10-20cm太根
10-20cm細根５％１％0-10cm細根
２%根の深度分布(乾燥重量-％)
0

40

60

80 10016%

10-20cm根

0

20

40

太根(＞Φ2mm)
細根(≦Φ2mm)

0-10cm深度に根全体の90％以上が分布

土壌10-15cm
10-15 cm

60

80
79.1
％

土壌5-10cm
5-10 cm

根のみ

24%
葉

土壌の137Cs量 (kBq/m2)
土壌0-5
cm
0-5cm

0-10cm根

茎
0-10cm太根
５２%

20

7

14.4％
5.3％

土壌15-20cm 1.2％
15-20 cm

土壌表層0-10cm深度に137Csの90％以上が存在
0-10cm

有機堆積層(2-3cm厚)+有機物に富む土壌

コシアブラ若木の放射能濃度が下がりにくい理由の一つ
出典：A Soil Profile NSDA(Access;2020/02/06)

Step2.植物のどこに存在しているか

8

各部位の濃度比較

茎の断面
材
内樹皮

上部

外樹皮
樹皮

根皮

内樹皮

外樹皮

中部

材

0-10cm
10-20cm

30cm

根の断面

下部
 樹皮・根皮の濃度が高⇒養分の通り道に137Csが存在
 地上部・地下部ともに成長部位に若干濃度高⇒成長部位に集積の傾向

養分と共に成長部位に集積している可能性

Step1～2のまとめとStep3について


9

根から放射性Csを吸収し、養分と同じ経路で成長部位に放射性Csが運ばれている可能性
養分を吸収する根の周辺土壌の放射性Cs濃度が高いことが、 若木のコシアブラの放射能濃度が下がりにくい理由の一つ
課題 土壌にある放射性Csがなぜ植物に取り込まれるのか？

Step3 放射性Cs吸収のメカニズム解明
 複数地点で調査

土壌の性質、放射性Csがどのような形で存在しているか土壌に生息する菌による影響は？

 他種の根の調査⇒根の分布と放射性Cs濃度の違いを確認
根からの放射性Cs吸収の抑制方法の検討などに役立てる

10

フェイシス

研究開発成果の発信(FaCE!S)*3月末改訂予定のHPトップ画面

研究開発成果の発信(FaCE!S)11

福島総合環境情報サイト(FaCE!S)

公開
これまで原子力機構が実施してきた調査・研究の成果①環境モニタリング
データ公開サイト

調査・研究結果に基づいた情報を、それぞれの特徴にあった形でわかりやすく提供②根拠情報Q&Aサイト
第1層（質問と回答を平易な用語で説明）

第3層（さらに詳しく具体的・詳細な情報を説明）③解析事例サイト
・個別モデルの成果による知見を
Q&A形式で提示（一般の方向け）

第2層（やや詳しく図表・写真等で説明）

第4層（根拠情報としての論文･ｳｪﾌﾞｻｲﾄ等にﾘﾝｸ）

・様々な調査結果を集約
・様々な形式でダウンロード(グラフ・マップ・数値)
・調査結果の可視化

・環境動態研究で得られた知見をQ&A形
式で提示
・利用者の知りたい範囲の情報が自由に閲覧できる階層構造

・解析ツールを自ら利用する環境を提供（自治体向け）

FaCE!Sを知っていただく（普及・広報活動）

12←広報用名刺の使用（FaCE!SのQRコード
Tadafumi NIIZATO, Ph.D. 【裏面】
新里 忠史
を名刺に添付）

国立研究開発法人

日本原子力研究開発機構【表面】

福島研究開発部門 福島研究開発拠点
福島環境安全センター 環境動態研究グループにいざと ただふみグループリーダー（主任研究員）Group Leader/Principal Scientist, Geologist/Geomorphologist
福島の環境のいまとこれから

Fukushima Environmental Safety Center博士(理学)Sector of Fukushima Research and Development〒963-7700
福島県田村郡三春町深作10-2
Japan Atomic Energy Agency
福島県環境創造センター研究棟内
E-Mailniizato.tadafumi@jaea.go.jp
TEL 0247-61-2913
FAX 0247-62-3674
c/oFukushima
Prefectural Centre for Environmental Creation
E-Mail niizato.tadafumi@jaea.go.jp
福島の環境のいまとこれから
10-2 Fukasaku, Miharu-machi, Fukushima 963-7700, JapanWeb
http://www.jaea.go.jp/fukushima/index.html（平成31年4月下旬から使用しています）↑広報用パンフレットの配布（平成31年4月下旬から配布）←フライヤーの配布（2019年11月から）
私がデザインしました！

• 講演会やシンポジウムでのご紹介、パンフレット／フライヤーの配布• コミュタン福島でのフライヤー常設設置・配布等

FaCE!Sを活用する（成果発信）

シンポジウム等での講演

13

調査研究の成果を皆様に広く知っていただくため、FaCE!Sを活用した成果発信を進めています。
※月に１回の頻度で、シンポジウム
や大学にお伺いしております
学園祭でのポスター発表
学生実習での活用

学園祭でのポスター発表

学生向け説明会

・学生実習
・大学の学園祭・講演会

これからの展望

14

技術的広報活動・大学や関係教育機関での活動
・広く知っていただくための活動

・成果の展開・情報発信

調査・研究
・ニーズの認知住民の方々の不安解消に必要な調査・研究

FaCE!Sを分かりやすくするための意見聴取
住民の方々に向けた幅広い情報公開
効果的な展開の仕方の検討

15

ご清聴ありがとうございました。

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