報Vol.2, No.3, pp.185 - 192, 2014 / 環境放射能除染学会誌

告異なる陸域解析モデルによる
福島第一原子力発電所事故に起因する 137Cs 流出率の比較
1*

2

112

2

北村 哲浩 、今泉 圭隆 、山口 正秋 、油井 三和 、鈴木 規之 、林 誠二
1
独立行政法人日本原子力研究開発機構（〒 319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33）
2
独立行政法人国立環境研究所（〒 305-8506 茨城県つくば市小野川 16-2）

Comparative Study on Annual 137Cs Discharge Rates after the Fukushima Dai-ichi Nuclear
Power Plant Accident from Two Distinct Watershed Simulation Models
Akihiro KITAMURA1*, Yoshitaka IMAIZUMI2, Masaaki YAMAGUCHI1,Mikazu YUI1, Noriyuki SUZUKI2, and Seiji HAYASHI2
1

Japan Atomic Energy Agency (4-33 Tokai, Naka, Ibaraki 319-1194 Japan)
National Institute for Environmental Studies(16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 305-8506 Japan)

2

Summary
Annual discharge rates of radioactive cesium through selected rivers after the Fukushima Daiichi Nuclear Power
Plant accident were simulated using two distinct watershed models. One is the Soil and Cesium Transport, SACT,
model that was developed by Japan Atomic Energy Agency. The other is the Grid-Catchment Integrated Modeling
System, G-CIEMS, which was developed by National Institute of Environmental Studies. We compared the resultsfrom both models for the Abukuma, Ukedo, and Niida rivers in this study. While the components and assumptions
adopted by these models differ, the estimates from both methods were within the same order of magnitude. We also
compared the simulation estimates for 137Cs discharge to the ocean against estimates available from field monitoring
and the results matched acceptably.
Key Words: The Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident, Radioactive cesium,
Discharge rate, River basin, Environment

1．はじめに計思想に基づき構成されているため、目的や条件に応じた適東京電力株式会社福島第一原子力発電所の事故由来の放切な解析モデル選択を可能とするための比較研究が必要であ

射性物質のうち、事故から 3 年以上経過した現在、被ばくのる。その最初の試みとして、両解析モデルの結果が基本的に観点で重要な核種は放射性セシウム、特に半減期が約 30 年整合しているかどうかの比較検討を行ったので、本稿でその内137

Cs である。従って、放射線による人への健康影響低137減のためには、環境中の Cs がどこに溜まりやすく、どこに容を報告する。なお、このような解析モデルで予測ができる流れやすいかを把握した上で、被ばく対策や核種移行対策な二つの解析モデルは初期条件として異なる情報を用いるため、と長い

137

137

重要な量として Cs の流出フラックスが挙げられるが、上記のどを講じる必要がある。そのためには、 Cs の環境中での移両者の結果を比較する際はその点に留意する必要がある。こ行挙動（環境動態）や現在の分布を明らかにするとともに、将こでは二つの解析モデルの整合性を調べるため、幾つかの流来の分布を予測することが重要である。

域について海への Cs の流出率（流出量 / 初期沈着量）を算

137

日本原子力研究開発機構（以下、原子力機構）福島環境安出しそれらの値を比較検討した。対象河川としては事故直後

全センターと国立環境研究所（以下、国環研）環境リスク研究の放射性セシウム沈着量が高く、比較的規模の大きい阿武隈センターでは、数年から数十年以上の期間を対象として、環137

川、請戸川、新田川の 3 水系とした（図 1）。比較の結果、解境中における Cs の現在から将来にわたる分布を予測評価す析モデルの構成内容や用いた仮定に異なる点があるものの、る解析モデルの開発を進めている。両解析モデルは異なる設

地表からのCs の流出率はともに 1 % に満たないことが示さ

137*Corresponding author : TEL: 029-282-1111, FAX: 029-282-9328, E - mail: kitamura.akihiro@jaea.go.jp
185

A. Kitamura et al.

阿武隈川流域

新田川流域

Bq/m2請戸川流域

図1

今回の解析で対象にした福島県浜通り側の 3 つの河川流域れた。以下に両解析モデルの概要と算出した流出率の比較検（1）原子力機構の陸域解析モデル SACT
137

Cs を含むセシウムは土壌もしくは土砂粒子に含まれる粘討結果を紹介する。また観測に基づく算定値との比較につい1

土鉱物に吸着することが古くから知られており ）、環境中でのても言及する。

137

Cs の移動は、地表面での降雨を起点とした表流水による土2．方法

壌の侵食、その後の土砂の運搬・堆積および再移動とともに、ここでいう陸域解析モデルとは、福島での原子力発電所の137

河川での水流による土砂粒子の運搬 ・堆積及び再移動に伴うCs がその後地表に降下し陸域ものが主なプロセスと考えられる。他方で溶存成分としてのセや河川でどのように移動していくかを、数値的に解析するシスシウムについても考慮すべき場合がある。そこで、原子力機構テムのことである。原子力機構の解析モデルは地表に降下してでは対象とする移動現象や時空間スケールに応じて適切な解事故で環境中に放出された137からの Cs を対象に主要な移行経路の一つと考えられる土砂

析モデルを選択し解析を実行するために、複数の解析モデル移動（侵食、運搬、堆積）を考慮した簡易的な移行解析手法を組み合わせた Cs の移動予測モデルの開発を進めている ）。

137であり、国環研の解析モデルは環境中に放出された Cs を対137

2137

この内、地表面での土壌流亡による Cs の移動の場合、広域象に移行経路を大気・水・土壌・底質などの媒体（多媒体）かつ 1 年以上の長期的な移動現象については、土壌流亡予測間での輸送を計算して推定するもので、それぞれ異なる特徴式（以下、USLE :Universal Soil Loss Equation ）と土砂のを有している。以下に、それぞれの解析モデルの概要を紹介

運搬・堆積・再移動に関する水理公式を組み合わせた土砂・する。

Cs 移行（以下、 SACT:Soil（Sediment ）and Cesium（Con-186土砂移動Vol.2, No.3, 2014 / 環境放射能除染学会誌

ステップ１
各セルの流亡土量（USLE）

侵食●表流水による土壌侵食（シート侵食およびリル侵食）※運搬堆積セシウムの移行

ステップ 2
各セルの運搬・堆積土砂量●表流水による運搬・堆積土砂量（砂、シルト、粘土）ステップ 3セル間の土砂移動●流域全体の土砂移動（砂、シルト、粘土）ステップ 4セル間の 137Cs の移動●流域全体の 137Cs の移動※シート侵食（面状侵食）：面状王瑞による地表面の削剥・侵食作用。
※リル侵食（雨溝侵食）：土壌の雨食の一種。雨水や融雪水により土壌に小溝をつくるもの。
（新版地学辞典）

図2

SACT 解析モデルによる土砂および放射性セシウムの移行過程の解析概要

taminant ）Transport ）解析モデルを開発し解析を進めている3）。
図 2 に本解析モデルの計算ステップを示した。本解析モデ

ト、粘土の3 種類に区分けしてそれぞれについて独立に計算す

ルは地理情報システムソフトウェアに組み込まれた解析モデル

移動するものと仮定し、掃流については DuBoys 式 を、浮構築機能を活用することにより、地表の河川や斜面を含む対流については Partheniades - Krone 式

象領域全体を100 m×100 m のメッシュで分割し、分割した各の式を採用した主な理由は、要求されるパラメータが少ないた小領域（セル）において、土壌の侵食、土砂の運搬 ・ 堆積おめ不確実性を抑制でき、比較的迅速な計算を行うことができよび再移動を計算するものである。以下に計算手順の概要をるためである）。なお、ここでは砂 : 2 mm ～ 63 μm、シル示す。

ト : 63 μm ～ 4 μm、粘土 : 4 μm 以下のように土砂粒子の種類

まず、各セルにおける年間流亡土量をUSLE により計算する。

る。具体的には砂は掃流、シルトおよび粘土は浮流の形態で4）5, 6）を適用した（これらを区分した。

USLE は畑地土壌の浸食を予測するために作られた統計予測

これらの結果を用いて上流から順番にセル間の土砂移動をモデルで、降雨係数、土壌係数、地形係数、作物係数、保計算することにより、流域全体の土砂の移動量を算出する。

全係数の五つの係数の積で定義されるものである。この式よ本解析モデルでは、平水時における表流水の有無に関わらず、り単位面積から 1 年間に流出する平均的な土砂の量（流亡土すべての領域に同じサイズの計算格子を設定し、河川に相当す量）が与えられる。なお、表流水による侵食は規模やプロセるセルではその下流方向にあるセルに、またそれ以外のセルスに応じて様々な形態があるが、土壌に沈着した放射性セシでは、最大傾斜方向にあるセルに物質が移動するものとしてウムは広い範囲で深さ数センチ以内にとどまっていることか計算を行った。なお、この計算においても、上述した土砂粒ら、ここではシート侵食（面状侵食）とリル侵食（雨溝侵食）

子の種類の定義に従って砂、シルト、粘土に分けた上で、そ3）による土壌流亡を対象とした 。
次に、セル間で運搬あるいはセル内で堆積し得る土砂量を水理公式により求める。本解析モデルでは、河川や斜面を含む流域全体を流路とみなした上で土砂粒子の種類を砂、シルれぞれについて独立に計算を行うこととし、各流域の最上流部のセルから最下流部のセルまで、土砂の入出力をセル毎に順番に計算した。
最後に、土砂移動を

137

Cs の移動に置きかえることで、流域

187

A. Kitamura et al.

137

全体における Cs の移動を計算する。ここでは、文部科学省
137が公表している土壌中の Cs の沈着量の分布を初期値として、
137解析結果と実測値とのより詳細な比較を通じた本解析モデルの妥当性の確認および改良を実施する予定である。

137

Cs の土壌中の深度分布ならびに粒度依存性、 Cs の放射性137壊変を考慮した上で、土砂移動に伴う Cs の移行評価を行っ137・x ）の分布を仮定た。 Cs の土壌中の深度分布は C0exp（ -α-1した。ここに、α（ cm ）は分布の特徴を示す係数、C0 は x = 0137（ cm ）における放射能濃度（ Bq/kg ）である。また、 Cs 濃度、Cn（ mBq/g ）、は簡単のため土砂粒子の比表面積にのみ依存0.60（ SSP ） （ここに SSP は比表すると仮定した上で、 Cn = 22.1・2面積（ m /g ））の関係を用いて粒度依存性の補正を行うこと
7）（2）国環研の陸域解析モデル G - CIEMS
国環研では、有機汚染物質を対象に多媒体環境動態解析
モデル G - CIEMS（Grid - Catchment Integrated Modeling10）
System ）を開発している。本解析モデルでは、大気、地表面（土地利用に応じて 7 区分）、表流水（河川 ・ 湖沼）および表流水の底質という多媒体における化学物質の動態を計算している。図 3 に示したように、各媒体において化学物質の挙動に関わるプロセス（沈降や分配、分解など）に移流 ・ 拡散なとした 。
本解析モデルの特徴は各関係機関からオンラインで提供さ137

どの空間的な移動を含めてマスバランス的に解いている。例えれている公開データのみを使って土砂移動に伴う Cs の移行

ば河川では、底質への土砂沈降と底質からの再浮遊、土砂粒計算を行うことができること、また実測データを容易にフィー子との吸脱着などに加えて、各地表面からの土壌流出や溶存ドバックできること、各種河川 ・ 河口域専用解析モデルへの態 ・ 懸濁態の流下などを合わせて解いている。実際の地形

2）

データを基に地表面を小流域に分割している点が特徴であり、接続が容易なことが挙げられる 。
これまでに、インターネットで各機関が提供するデータを利137用した解析として事故から数十年後までの Cs 蓄積量の時間
3）8）

変化 、各種パラメータの値を変化させた場合の感度解析 、浜通り側の 13 河川流域の土砂および137

実際の河川網を模した河道ネットワークを流下する物質移行を計算することに加え、格子状に分割した大気との間の物質移行も計算できる。また、日本全土の小流域・河川・大気デー

Cs 流出量の解析およ

タセットおよび計算に必要な気象 ・ 水文データも整備していび観測量との比較 などを進めてきた。今後は、現地調査のる 。小流域は平均約 10 km の面積であり、例えば阿武隈結果に基づいて、実際の自然環境における放射性 Cs の移行

川水系は 543 個の小流域に分割される。阿武隈川水系や利根挙動を反映させた解析条件による数値解析を進めるとともに、川水系を含めた範囲での試算を進めており、本比較検討では

9）

11）

2

そのうち前述の 3 水系における試算結果だけを抽出して比較した。なお、この 3 水系には参照元である国土数値情報の湖沼データに含まれる湖沼が存在しないため、地理データには湖沼が含まれていない。

多媒体

大気（格子状）本解析モデルでは、大気輸送解析モデル（CMAQ）によっ12）

137て得られた検討結果 より計算対象流域への Cs の沈着量を設定した。本計算に係る G - CIEMS の計算過程としては、土河川

土壌壌への吸着分配、土壌粒子の土地利用区分別流出率、土壌層厚、河川水中の粒子‥— 水分配などが重要である。土地利用大気排出

海排出

移流

移流

137

Cs が存在する土壌層厚が異なるため、層厚を農地 : 30 cm、市街地 : 3.5 cm、それ以外 : 5 cm とし、各区分137での土壌流出係数を設定した。新たに無機元素である Cs を区分ごとに本解析モデルの計算対象とするために、土壌粒子との分配係
13）数の媒体による違い を、解析モデル内の係数の本来の意味
陸地（流域）

河川土壌（7 区分）を便宜的に変更させることで記述した。
前述のようにセシウムの土壌もしくは土砂への吸着性が高い
137ことが知られており、陸域での Cs の移行を把握する上では、吸着性と土壌粒子の挙動が重要な因子になると考え、吸着性と土壌流出係数についてそれぞれ複数の条件で計算を実施し河道網た。 具体的には、 土壌吸着性については、 高吸着条件（CntKd ）、低吸着条件（ LowKd ）（ HighKd ）、中間的な条件の 3 条件を、 IAEA 報告書図3188

G-CIEMS による多媒体（大気、土壌、河川など化学物質が存在する場）解析概要

13）の分配係数の幾何平均値とその 5 倍、1/5 倍の値を元に設定した。また、土壌流出係数を高流出の Case 1 から低流出の Case 4 まで 4 条件設定した。

Vol.2, No.3, 2014 / 環境放射能除染学会誌

なお、土壌流出速度として、森林については豪雨時も含めて長14）期的に実施された観測結果 に基づき一定値として設定し、137・ Cs 濃度の粒度依存性として SACT では比表面積との7）関係により He and Walling の回帰式に拠った。

その他の土地利用区分については仮定に基づき豪雨時も含めた年間の平均値としていくつかの条件を設定した。土壌への137

上記の仮定のうち、両者の結果を比較する上で重要と考え吸着性条件と土壌流出条件を合わせて 12 条件において Csられるものは、土壌もしくは土砂の粒径区分の扱い（ SACT での挙動を試算した。

は考慮し G - CIEMS では考慮せず）、土砂・ Cs の吸脱着の137

本解析モデルの特徴は、多媒体を同時に計算していること、有無（ SACT では 最初から吸着しているものととらえ、多媒体の地理的構造に関わる情報を含めて計算対象地域に依独立に設定することで河川中での挙動を含めて現実を反映しG - CIEMS では観測や仮定に基づく土壌流出量と分配係数を137用いている）、初期 Cs の土壌中垂直濃度分布の違いである。
なお、初期沈着量の設定として、SACT では沈着量を用いているのに対し G - CIEMS では大気解析モデル（CMAQ）で計た計算が可能であることが挙げられる。これまでのところ限ら算した結果から導出した初期量を用いており、それぞれの初れた流域での観測結果からパラメータ設定を進めてきたが、期沈着量が異なるため流出量に違いがでる。しかしながら、現在流出のプロセス記述に基づき、より一般性を高めた解析両解析モデルともに初期沈着量に対して総流出量は線形のたモデル改良を進めている。今後、観測結果を用いた検証を進め、初期沈着量で基準化することにより両者の比較が可能とめ、解析モデルの精緻化を進めていく予定である。

なる。

3．結果および考察（2）SACT および G - CIEMS による 3 河川 137Cs 流出率解析

存する入力データを外部のデータベースとして有しておりユーザーによる変更が比較的容易なこと、河川網と地表面構造を（1）SACT および G - CIEMS の解析に用いた仮定

結果の比較検討

上記二つの解析モデル SACT および G - CIEMS を用いて、まず、SACT で解析した結果を表 1 に纏めた。ここでは文

福島県浜通り側に位置する阿武隈川、請戸川、新田川の 3 水献データを参考に砂、シルト、粘土の比を 2 : 2 :1 と仮定して、137系について Cs の海への流出率の解析を行うに当たり、両者砂、シルト、粘土の粒度組成をそれぞれ 40 %、40 %、20 %とで用いた仮定をここで整理する。まず、共通する仮定は次のとした 。流出率に関してはどの河川についても 0.7 % 程度とのおりである。

算出結果となった。なお、現在降雨係数、限界せん断応力、

3）8）

粒度組成などを変化させた場合の感度解析を実施しており 、• 河川やダム湖など、水系に初期沈降した 137Cs 量は定量的な解析モデル化が困難なため考慮しない。

• 対象とした期間は年のオーダーとした。

その上下の幅を考慮すると上記流出率の振れ幅は、0.05 ～0.9 % 程度と見積もられた。
次に、G - CIEMS で解析した結果を図 4 に示す。中間的な値（図中の数値の入った丸）を採用すると、請戸川と新田川のまた両者で用いた異なる仮定は次のとおりである。

流出率は 0.1 % 程度と見積もられたが、阿武隈川では 0.03 %と小さな値となった。この原因としては、底質との交換のため

137

Cs 分布量として SACT では文部科学省が 2011年 6 月～ 7 月にかけて実施した調査結果に基づき設定し3）た値を用い 、G - CIEMS では大気解析モデル（CMAQ）• 初期12）をリンクさせて計算した結果を用いた 。

• 土砂の移行について、SACT では砂・シルト・粘土成分河川が長いほど事故直後数年間の流出率が低い傾向にあると考察された。なお、表 1 に示したように SACT でも粒径の大きな砂成分に付着した Cs の流出率は 0.03 %に留まる結果と137なった（請戸川・ 新田川はそれよりも大きい）。全体として、G - CIEMS での予測結果としては、おおむね 0.01 ～ 0.3 %でに区分した形でそれぞれ計算を行い、G - CIEMS では観あり、中間的な値では 0.02 % ～ 0.1 %/ 年程度と見積もること測や仮定に基づき土壌流出係数を設定した。

ができた。なお、解析モデル上の“溶存態”の挙動が実際の

137

137

• 土砂・ Cs の吸脱着について、SACT では最初から吸着微小粒子に吸着している固定しているものと仮定し、G - CIEMS では分配係数をも可能であり結果の解釈には注意が必要である。

設定して吸脱着を考慮した。
137

Cs の土壌中垂直濃度分布として、SACT では既存3）
文献に基づき形を仮定し 、G - CIEMS では前述のとおり• 初期

土地利用区分ごとに137

Cs の存在する土壌層厚を規定し鉛Cs の挙動を表しているという解釈

以上、両陸域解析モデルで流出率を計算した結果、SACTの方が G - CIEMS に比べ一桁ほど大きな値となっていることが判明した。この主な原因としては、土壌中の137

Cs 垂直濃度分布の与え方によるものと考察された。これは G - CIEMS で直方向の濃度は一定とした。

は土壌中 Cs 濃度を縦方向に均一としており、他方 SACT で• 湖水の扱いとして、SACT では考慮し、G - CIEMS では考（ –α・x ）の分布を仮定しているため（現在 α= 1.2 cm とは exp

慮していない。

している）、後者の方が地表表面に高い値をもっており、従っ–1189

A. Kitamura et al.

表1
河川名

土砂粒子の種類阿武隈川

t/y

海への137

Cs 流出量Bq/y137

Cs 初期沈着量
Bq137

Cs 年間流出率

5.8×104

5.3×1010

1.6×1014

0.03%

シルト

1.1×103

6.6×1011

1.6×1014

0.4%

粘土7.6×104

2.3×1012

8.0×1013

2.9%

512

14

0.8%

140.07%140.2%

132.0%

140.5%

130.1%

13

2.4×10

3.0×104

1.4×10砂

1.0×10
3.7×103

2.7×10

1.5×104

7.4×10122.0×10

3

3.7×1010

8.1×10砂

1.5×10125.9×10

全粒系

1.5×10117.6×10

粘土4.0×10

113

シルト

新田川

海への土砂流出量

砂

全粒系

請戸川

SACT による 137Cs の海への年間流出率の計算結果

5.8×1036.0×1011

シルト

5.0×10

2.4×10

6.0×100.4%

粘土3.1×103

7.6×1011

3.0×1013

2.5%412140.7%

1.6×10全粒系

1.1×10

1.5×10

海への 137Cs 流出率 (%/y)

10.10.010.001

阿武隈川
図4て後者の方が流出

請戸川

新田川

G-CIEMS による137Cs 流出率解析結果 ( 中間値を黒丸で示した )137

Cs 量は高くなり流出率も高くなるためで

で、SACT 解析モデルの方が G - CIEMS に比べ地表表面
137

Cs 量を 6 倍多く見なしていることが判る。この部分の仮定ある。
137

具体的には単位面積当たりの Cs 初期沈降量を A として、による影響だけで G - CIEMS とSACTとの結果の違いを説明

G - CIEMS および SACT における地表表面に存在する 137Cs
137
量をそれぞれ B および C と置くと、 Cs の存在が垂直方向に5 cm までと仮定すれば、
A=B×5‥‥（G - CIEMS）

しうることから、環境動態の解析モデル予測においてオーダー

5-α・x

A= ∫0 C・e dx ～ C/1.2‥（SACT）
したがって、C ～ 6 ×Bとなる。つまり、垂直分布の違いだけ190程度の一致をまず目標とすることが一般的である理解に基づ
けば、両解析モデルの結果は一定の誤差の範囲でほぼ整合していると考えられる。
ところで、初期沈着量については、その導出手法が異なるとはいえ、それぞれの解析モデルでどの程度であったかを確認

Vol.2, No.3, 2014 / 環境放射能除染学会誌表2SACT

河川名阿武隈川137

析モデルで試算され、オーダー評価としては良好な一致が見

Cs 初期沈着量 G-CIEMS Cs 初期沈着量
Bq
Bq
144.0×10
3.7×10141.5×10

新田川

137

137

14

請戸川のの、地表からの Cs の流出率は 1 % に満たないことが両解

SACT および G-CIEMS による
137
Cs 初期沈着量の計算結果

142.9×10られた。またこれらの結果は観測結果に基づく算定値とも整合していることが示唆された。ただし、蓄積されている観測との詳細な検証は実施していないため、今後とも両機関で協力

14しながら、両解析モデルを改善 ・ 改良していくための検討を14進めていく予定である。具体的には、解析モデル構成内容が4.2×10
1.1×10

異なることに起因する両モデルの適用範囲の違いに留意しつつ、分配係数を含めた各種パラメータについて両機関による今後の観測や既往観測による検証を進めながら、実環境におしておくことは流出量の評価の観点から重要である。そこで両けるキープロセスの見極めやその解析モデル再現性の検証を者の値を算出した結果を表 2 にまとめた。ここで G - CIEMS進めていく予定である。SACT については現在、USLE の詳細の結果は別途大気シミュレーションを行った結果のアウトプッデータの抽出と計算メッシュの細密化を進めている。他方、

12）

トデータ から、各単位流域に按分したものを水系別に集計

G - CIEMS については現在、地表面からの土壌流出量の空間したものである（大気シミュレーションは 2011 年 3 月 12 日か分布の精緻化を進めている。より詳細な比較については、今。表より、両者の結果に 3 割程度
ら 29 日までを対象とした）

後調査が予定されている宇多川を解析モデルの検証として対のばらつきはあるもののオーダー評価としてはほぼ同程度であ象とすることを視野に入れ準備を進めている。加えて、SACTることが確認された。

は表流水による土砂移動に限定しているため広域の長時間解9）析を短時間に行うことができ、他方 G - CIEMS は様々な媒体Cs 流出量とし間の物質の挙動を解析モデルの中に含んでいるため大気、水、て、阿武隈川、請戸川、新田川からそれぞれひと月当たり土壌、底質などの多媒体間の移動を一括して追跡でき、両解最後に観測結果に基づく算定値との比較を試みる 。2012年の 4 月から 9 月の観測結果に基づく海への121212137

120.28 ×10 Bq（約 3.4 ×10 Bq/y ）、0.19 ×10 Bq（約 2.3 ×101111Bq/y ）、0.50 ×10 Bq（約 6.0 ×10 Bq/y ）が流出していたとす15）
る評価結果が報告されている 。また、2011 年 8 月 10 日から
2012 年の 5 月 11 日までの 274 日間に阿武隈川から流出した放137
12
射性物質の移行状況を調査した結果、 Cs 量として 5.74 ×10Bq が海へ流出し、そのうち台風 15 号に起因するものは3.21×1012 Bq（ 2011 年 9 月 19 日から9 月 27 日の間に海へ流出16）した量）であったとする報告もある （ 2012 年には 2011 年の。
台風 15 号のような大きな規模の台風は観測されていない）
これらの事例と表 2 や上記に示した振れ幅を勘案すると、二析モデルの特徴を強化する方向性についても検討していく予

つの解析モデルによる計算値と観測に基づく算定値はほぼ同1 ） B. L. Sawhney : Selective sorption and fixation等であると考えられる。例えば SACT では土砂が流出する条るものと推測される。しかしながら、豪雨時の流出現象につof cations by clay minerals : A review. Clays Clay
Miner., 20, 93 -100（ 1972 ）.
2 ） A. Kitamura, H. Kurikami, M. Yamaguchi, Y.
Oda, S. Saito, T. Kato, T. Niizato, K. Iijima,H. Sato, M. Yui, M. Machida, S. Yamada, M.
Itakura, M. Okumura, Y. Onishi : Mathematicalmodeling of radioactive contaminants in theFukushima environment. Nucl. Sci. Eng., in press.
（ 2014 ）いての予測精度については今後さらに検討を進める必要があ3 ） 山口 正秋、前川 恵輔、竹内 信司、北村 哲浩、大り、必要に応じて解析モデルの改良を行っていく予定である。

西 康夫 : 土砂移動に着目した福島第一原子力発電所

件を表流水量が定常時の 10 倍以上となった出水時と仮定した上で、その時間を（過去 10 年間の平均値を参考に）年間約40 hと想定して年間の土砂移動量を計算している 8）。阿武隈川
17）で観測された流量を整理した時刻別流量表によると 、2011
年 9 月の台風 15 号通過時において河川流量が定常時の 10 倍以上となった時間は（ 9 月 21 日から 23 日にかけて）約 60 h と見積もることができ、解析モデルの結果とおおよそ整合してい定である。

謝辞

今回実施した二つの異なる陸域解析モデルの比較検討は、日本原子力研究開発機構と国立環境研究所の二機関で進めた環境動態解析モデル比較研究の作業部会の成果である。本作
業部会に貢献いただいた関係各位に深い感謝の意を表します。
参 考 文 献

事故後の放射性物質分布に関する解析手法の開発。
4．まとめと今後の方向

原子力バックエンド研究、20, 57- 69（ 2013 ）今回の両解析モデルによる流出率解析結果の比較検討によ4 ） M. P. DuBoys : Le Rohne et les rivieres a lit

り、解析モデルの構成内容や用いた仮定に異なる点があるもaffouillable. Ann. des Ponte et Chaussees, 18, 141.
191

A. Kitamura et al.

（ 1879 ）井 健郎、森口 祐一、田邊 潔、中杉 修身、森田 昌

5 ） E . Part hen iades : A St udy of Erosion and敏 : 全国河川の河道構造データに基づく化学物質のDeposition of Cohesive Soils in Salt Water.
Thesis, U.C. Berkeley（ 1962 ）6 ） R. B. Krone : Flume Studies of the Transportof Sediment in Esturial Shoaling Process. Final
Report Prepared for Army Engineer District,
San Fransisco, p.110（ 1962 ）7 ） Q. He, D. E. Walling : Interpreting particle
size effects in the adsorption of 137Cs andu nsuppor ted 210 Pb by m i nera l soi ls a ndsediments, J.Environ. R adioactiv ., 30, 117 -137
（ 1996 ）8 ） M. Yamaguchi, A. Kitamura, Y. Oda, Y. Onishi :Predicting a long - term 137Cs distribution in
Fukushima after Fukushima Dai - ichi Nuclear
Power Plant Accident : a parameter sensitivity
analysis. J. Environ. R adioactiv ., 135, 135 -146
（ 2014 ）9 ） A. Kitamura, M. Yamaguchi, H. Kurikami,
M. Yui, Y. Onishi : Predicting sediment andcesium -137 discharge from catchments ineastern Fukushima. Anthropocene, article in press.
（ 2014 ）10 ）N. Su zu k i, K . Mu rasawa, T. Saku ra i, K .
Nansai, K. Matsuhashi, Y. Moriguchi, K.
Ta n ab e , O. Na k a su g i , M . Mor it a : G e o Referenced Multimedia Environmental Fate
Model（ G - CIEMS ）. Model formulation andcomparison to the generic model and monitoring
approaches. Environ. Sci. Technol ., 38, 5682 -5693（ 20 04 ）GIS 河川動態モデル（ G - CIEMS ）の開発と空間分
布評価の試み。環境化学、15, 385 -395（ 2005 ）12 ）Y. M o r i n o , T. O h a r a , M . N i s h i z a w a :Atmospheric behavior, deposition, and budgetof radioactive materials from the Fukushima
Daiichi nuclear power plant in March 2011.
Geophys. Res. Lett., 38, L00 G11（ 2011 ）13 ）I A E A, H a n d b o ok o f Pa ra m e t e r Va l u es fo r th e11 ）鈴木 規之、村澤 香織、松橋 啓介、南齋 規介、桜2014 年 6 月 26 日受付
2014 年 8 月 15 日受理

Prediction of Radionuclide Transfer in Terrestrial andFreshwater Environments, Vienna（ 2010 ）14 ）国立環境研究所 : 東日本大震災後の災害環境研究の成果 森から湖へ、4.2.2 放射性セシウムはどのように動いているのか。
（ 2013 ）15 ）J. Kanda : Long - term sources : To what extent

are marine sediments, coastal graoundwater,and rivers a source of ongoing contamination?
Fu k ush i ma Ocea n I mpacts Sy mposiu m :Exploring the impacts of the Fukushima Dai ichi Nuclear Power Plant Accidents on theOcean. November 13, Sanjo Conference Hall,
University of Tokyo, Japan（ 2012 ）16 ）Y. Yamashiki, Y. Onda, H. G.Smith, W. H.
Blake, T. Wakahara, Y. Igarashi, Y. Matsuura, K.
Yoshimura : Initial ﬂux of sediment- associatedradiocesium to the ocean from the largest river
impacted by Fukushima Daiichi Nuclear Power
Plant. Sci. Rep., 4, 3714（ 2014 ）
17 ）国土交通省水門学データベース : http ://www1.river.
go.jp/

和 文 要 約
福島第一原子力発電所の事故に起因して福島の地表に降下した放射性セシウムについて、日本原子力研究開発機構と国立環境研究所で独立に開発した陸域解析モデル SACT および G - CIEMS を用いて、河川を通じて河口域に到達する137

Cs の年間流出率を解析した結果を比較検討した。対象河川は規模および流域の放射性セシウム沈着量を考慮し、阿武隈川、請戸川、新田川の 3水系とした。その結果、解析モデルの構成内容や用いた仮定に異なる点があるものの、地表からの年間流出率は 1 %に満たないことが両解析モデルで試算された。また、既存の観測データに基づく算定結果と比較した結果、これらの解析結果はほぼ整合的であることが示唆された。

192