エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）

特集100

放射性物質と放射線 ─その基礎から除染まで─

放射性物質の陸域への影響
Impact on Terrestrial Region of Radioactive Substances若月

泰孝* ・ 青Yasutaka Wakazuki

山智夫**

Tomoo Aoyama

種を表１に示す．これらの核が気体や粉塵（以下SPM）

１．まえがきの一部に含まれて大気中を拡散した．SPMはSuspended

2011年３月12日から22日（日本標準時）にかけて福島第Particulate Matterの略で太古から自然界に存在している．

一原子力発電所（37.4214N，141.0336E）から飛散した放SPMを含む大気塊の流れをプルーム（Plume）という．自射性物質の陸域への影響を説明する．放射性物質は放射線然にあるSPMの粒子径はおおむね10μm以下で，最大分布と担体物質の物理，化学的性質を有する．同物質の拡散要径は４μmと言われている．原発由来の放射性SPMの粒径因は気象的要因と地形である．それらは複雑に絡み合い現は0.5～２μmと考えられている６）．PM2.5粒子に近い．放在の放射線環境を形成した．総説１）がある．

射性の核はSPM内部では塩（えん）と考えられていたが，放射線には三種類（α，β，γ線）があるが，長期間か最近水に不溶のガラス固溶体も発見された７）．そのようなつ長距離に影響を与えるのはγ線である．γ線は波長に相微粒子は吸引すると肺の深部に達し体外に排出されにくい．

当するエネルギー（単位［eV］）を持ち，その大きさによ
表１り生体を損傷する度合い（単位［Sv/h］）が異なる．放射性物質担体中の放射性核種の濃度単位は大気では［Bq/飛散放射性核の量と物性記号

半減期 飛散量形態

ヨウ素131131

8.03dG/SPM

核名称3m ］，固体試料では［Bq/kg］，液体試料では［Bq/L］，表2

面的汚染物では［Bq/m ］である．分母が担体の単位であI1

ヨウ素133133

I20.8h

0.26G/SPMる．担体の分子数は1023のオーダである一方，崩壊する核

セシウム134

134

Cs2.07y0.11

SPMの単位［Bq］は１秒当たりの核数であり比率は1/1023であセシウム137

137

Cs30.1y0.09

SPM

テルル132132

Te78.2h0.55

ストロンチウム9090

6

る．10 ［Bq/kg］の試料は多量の放射性核を含むが，担17体の分子数と比較すると1/10 である．ゆえに放射性核の濃度勾配が原因で拡散は起こらず担体の濃度が拡散を支配の外部被ばくを受けていた２），現在は地域によりかなり異なる．元の値からの差分が原子力規制委員会から放射線モ
ニタリング情報３）として公開されている．

２．陸域の放射性物質の現況

SPM

３号炉はMOX（Mixed OXide）燃料を使用している．

飛散核種プルトニウム（Pu）の飛散量は238～241Pu合計で131Iの８×10－6

2011年３月11日現在の原子炉内の核種と量が日本原子である．最大量の241Puの半減期は14.4yである．

力研究開発機構によりシミュレーションされ公表されている ．原子力保安院の資料

0.001）131Iの量1.60×1017［Bq］を１とした比率，2014年１月１日の残存核種は134Csと137Csで，比率は0.044，0.093である．
）Gは気体を表す．G/SPMの比率は国立環境研究所によれば８：２である．
□）131I＋132I＋133I＋135Iでは1.28である．135Iは多くなく娘核種の135Cs汚染説の信頼性は低い．
△）89Sr（50.5d） を 含 め る と0.013で あ る．134Cs＋137Csの1/15である．

日本では自然の放射線源から0.05～0.1［μSv/h］程度

４）

28.9y

SPM
△する．

2.1Sr□５）もある．半減期が20時間

水素の放射性同位体トリチウム（T）は18keVのβ線を以上，かつ飛散量が大きく環境に与える影響の大きい核放射し半減期12.3yである．放射線のエネルギーは137Csの667keVに比べ小さく，透過力の小さいβ線でほぼ外部被*ばくを考えなくてよい．自然界にも数［mBq/m3］程度の筑波大学アイソトープ環境動態研究センター助教
E-mail：ywakazki@gmail.com**
筑波大学アイソトープ環境動態研究センター研究員
E-mail： aoyama.tomoo@gmail.com〒305-0006 茨城県つくば市天王台1-1-1

Tが存在する．生物体の中では水の一種（HTO）として存在し，濃縮されない．分布は原発汚染水の中に約4,000［Bq/L］含まれているとされる．2011年３月中の福島市の大気−23−101

エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）

中の水には41［mBq/m3］のTが含まれていた ８）．このT福島市に放射性プルームが到達した時刻は３月15日16：

量に不安を感じるときは，人体（約70％が水）も自然界に00，最大空間線量率24.24［μSv/h］を記録した時刻は同40存在する放射性同位体（ K）を含み，約60［Bq/kg］の日18：40である．郡山市の最大値は8.26［μSv/h］，時刻放射性であることを考慮すること．

は14：05である．それ以前の観測は13：00で0.06［μSv/h］

133

131

キセノン133（ Xe）は量としては Iの69倍放出されてである．白河市の到達時は13：15である．これらの観測か

５）いる ．測定はComprehensive nuclear Test-Ban-Treaty

ら中通り地方を放射性プルームが南北方向へ流れたかのよ（CTBT）高崎放射性核種観測所（36.3023N，139.0748E）

うに思える．しかし大気シミュレーションを行うと，放射９）と低く，大気性プルームは二種あり，第１の流れが中通り地方を南北方であり，かつ半減期5.25dの化向へ流れ郡山市に達し，その後，高濃度の放射性物質を含学的に不活性なガスで沈着しないのでTとともに表１の核

む第２の流れが原発から福島県を西北へ流れ，浪江町津島

種に比べて環境に与える影響が少ないと判断する．

地区を通り，山地の擾乱を受け一部が福島市に到達したこ

2.2とが分かる１）．その痕跡が図１である．放射線量は，沈着で行っているがγ線エネルギーが81keV
10）中の到達半減距離が９m

陸域分布

環 境 に 重 大 な 影 響 を 与 え る134Csと137Csの 陸 面 分 布 は文部科学省

11）

した放射性物質の自然崩壊と降雨等の気象効果により刻々変化している．134Csと137Csの2011年６月30日の分布のそのと 米 国 核 安 全 保 障 局（National Nuclear12）のデータと地図が公表
Security Administration, NNSA）

後の変化を，以下調べる．

されている．航空写真のような詳細沈着量を図１に示す．

放射性物質は三種類の放射線を出すが，各測定点では到達半減距離70m（エネルギー300～800keV）のγ線の流束（flux）量を計測している．α，β線の到達距離はγ線と比べると短く普通は計測しない．単位は模擬人体に与える物理的仕事量に換算され［μSv/h］で示される．これが空間線量率値である．時間の単位は［h］である．ゆえに現在の空間線量率値を24×365倍すると，およそ１年間の積算「外部」被ばく量になる．環境基準等の数値と比較が可能である．正確な量は核種の崩壊を考慮する必要がある．
2014年１月１日現在の空間線量値から１年後の積算外部被ばく量を見積もると表２を得る．
表２

１時間あたりの空間線量値から１年後の積算線量値を見積もる表

NNSAのRAWデータから作成した2011年６月30日
換算の福島県134Cs＋137Cs沈着量
明るく表示された場所が沈着量の多い所である．A，B領域ではスケールが違う．B領域の最大がA領域の最小である．両領域の境界は106［Bq/m2］である．A領域の最大
沈 着 地 点 は｛37.4846N，140.8925E｝，2.44×107［Bq/m2］である．B領域の最小沈着量は1.0×104［Bq/m2］である．
2014年１月１日現在では両領域とも沈着量が当初の0.70以下に減少している．他県にはA領域は無い．
図１−24−

2014.1.1の線量値

積算線量値

0.05［μSv/h］

0.417［mSv］

0.10

0.834

0.15

1.25

0.20

1.67

0.25

2.08

0.3

2.50

0.5

4.17

0.6

5.00

0.8

6.67

1.08.34

事故当時の放射線核種の崩壊速度はこの表とは違い適用できない．
2.3

福島市，郡山市の空間線量率の変化

福島市（県北保健福祉事務所；37.7640N，140.4678E；

エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）102

地上１m）と郡山市（郡山合同庁舎；37.3962N，140.3772E；地上１m）の空間線量率の時間変化を三期間に分けて示す．

図４

2011年３月15日０時から４月３日23時まで経過時間［h］で表示した福島市と郡山市の空間線量率
横軸の数字は３月15日０時からの経過時間［h］である．
目盛の間隔は２日である．縦軸は空間線量率値［μSv/h］である．
図２

2011年10月１日０時から2013年11月30日23時まで経過時間［h］で表示した福島市と郡山市の空間線量率［μSv/h］

両市で線量値が急降下している．2013年11月30日現在の福島と郡山市の空間線量率は約0.30，0.17［μSv/h］である．
2011年３月15日から2013年11月30日までの福島市の外部被ばく量は計20.2［mSv］である．
2.4

事故直後の空間線量率の急激な低下は短寿命の放射性核

東京の空間線量率の変化

種の崩壊を表す．放射性プルームが到着したあと48h以内

東 京 新 宿（ 都 健 康 安 全 研 究 セ ン タ ー；35.7061N，の外出は望ましくないように思われる．図２の期間480h，139.6987E；地上22m）の空間線量率13） の時間変化を期間20日間の福島市の外部被ばく量は2.98［mSv］である．郡に分けて示す．新宿の検出器が地上22mに設置されている山市では232hで測定場所を変えており，線量率に段差がことについて，同研究センターは地上１mの線量値とほと出ている（図の矢印）ので積算するのは適切でなく値は示

んど同じ値になることを実験している．

さないが福島市よりは小さい．

図３ 2011年４月４日０時から９月30日23時まで経過時間［h］
で表示した福島市と郡山市の空間線量率［μSv/h］

図５

2011年３月15日０時から３月28日23時まで経過時間［h］で表示した東京新宿の空間線量率［μSv/h］

福島市と郡山市の図３の期間4,320h，約６か月の外部被図 ５ の ピ ー クP １， ２， ３ の 時 刻 は ３ 月15日10：00，ばく量は5.69，5.28［mSv］である．両市の線量値の曲線

19：00，16日５：00である．放射性プルームの福島県白河が６月23日頃から離れていくのは地域固有の気象効果である．

市到達が15日13：15であるから，東京に到達した放射性プ

図４の期間１年２ヶ月（19,008h）の福島市と郡山市のルームは福島県に拡散したものとは別のプルームである．

外部被ばく量は11.5，8.85［mSv］である．福島市では経図５と図２の縦軸の数値（空間線量率）を比較すると状況

過時間2012年６月15日（11,000h）頃から12月15日（15,400h）が相当に異なることが分かる．図５の期間480hの外部被まで線量率が増大している．郡山市でも2012年８月11日

ばく量は0.047［mSv］である．現在の東京の放射能汚染（12,370h）から2013年３月25日（17,800h）の期間は線量率を過大に報じるむきがあるが事実ではない．図５の縦軸のが低下しない．気象効果により放射性物質が流入している

数値と参考文献14） の諸地域の数値と比較すること．空間と考えざるを得ない．この他，除染（図４の矢印）により線量率曲線の形がA，Bで違う点，特にプルーム通過後に−25−103エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）

注目されたい．放射性プルームと雨の相互作用がもたらしたものである．

2011年３月15日０時から３月17日０時までの世田谷の放射性のヨウ素（131I＋132I＋133I；点線I）とセシウム（134Cs＋136Cs＋137Cs；長点線Cs）量［Bq/m3］の1/2乗値と新宿の空間線量率（黒線Dose）［μSv/h］
×30値
横軸は３月15日０時からの経過時間［h］である．縦軸は現象により単位が異なるが数値を共用する．放射性物質の濃度測定値は約２hの区間データである．空間線量率も濃度測定の区間に換算しているので曲線の形状が図５とは異なる．線量率値を30倍したのは濃度値変化と対照するためである．1/2乗したのは低線量部分を見るためである．
図７

図６

2011年４月４日０時から９月30日23時まで経過時間［h］で表示した東京都の空間線量率［μSv/h］

図６の期間，4,320hの外部被ばく量は0.27［mSv］である．
線量率の先鋭なピークCは降雨による．このようなピークは原発事故の放射性物質がほとんど飛散しなかった西日本の観測点でも観測される．
2011年10月１日以降，空間線量率は極めてゆっくり減少
して2013年11月30日現在0.035［μSv/h］である．放射性物質の移動等の気象効果は見いだせない．放射性物質中の核種について東京都産業労働局が世田谷区深沢（35.623N，15）で地上１m高の大気を吸引して測定している．
139.662E）

図６の経過時間3,781h（８月19日13時）の鋭いピークの空間線量率は0.0826［μSv/h］である．そのとき１m高の大気中には134Csが0.1［mBq/m3］存在し，それ以外の131I，137

Csは計器の検出限界以下である．図６の鋭いピークに神経質になる必要はない．
図５の経過時間０～96hの部分の空間線量率と空中の131Iと137Csの濃度［Bq/m3］の1/2乗値と空間線量率［μSv/h］×30を図７，８に示す．

図８ 2011年３月19日０時から４月１日０時までの世田谷の放射性のヨウ素（131I＋132I＋133I；点線I）とセシウム（134Cs＋136Cs＋137Cs；長点線Cs）量［Bq/m3］の1/2乗値と新宿の空間線量率（黒線Dose）［μSv/h］×30値と世田谷の降雨量（縦直線，rain）［mm］
横軸は３月15日０時からの経過時間である．縦軸は現象により単位が異なるが数値を共用する．

図７の期間に世田谷アメダス（35.6267N，139.62E）では降雨は無かった．線量率のback ground線はほとんど上である．しかし沈着量は逆で，線量率の変化に顕著に顕れ昇していない，すなわち放射性物質が地上に沈着していなている．131Iの半減距離は56mである．ゆえに上空100m以い．放射性物質を含む大気塊が３回飛来しているが，放上の大気塊中の放射性ヨウ素は地上では検出しにくいこと

射性ヨウ素とセシウムの比率はそれぞれ異なる．原発かになる，これは雨粒が相当上空の放射性ヨウ素を付着させら235km移動した間に核種の異なる大気塊に分離したと考て降下したことを示す．
P1通過後，放射性物質を３［Bq/m3］以上含むP2，P3えられる．世田谷の３月15日０：00～７：12の大気中の89

Sr，90Sr濃度は20，2.2［mBq/m3］であり，最大濃度はピークが通過したが降雨が無いために線量率には変化がほ

310：00～11：00の120，11［mBq/m ］である．放射性セとんど無い．放射性物質が地上に沈着した後の大気中の放シウム濃度の1/89である．

射性物質はγ線モニタリングでは検出しにくいことを示し

線 量 率 のback ground線 が 経 過 時 間120hと192hで はている．2012～2013年，関東地方の大気中の放射性物質量３［μSv/h］上昇している．図７の期間にその現象は起で目立つ変化は以下である．

こらなかった．両者の相違は降雨の有無である．ピーク

2013年４月５日にCTBT高崎放射性核種観測所で0.165，3P1のとき，大気中には放射性ヨウ素が0.67［Bq/m ］存在0.305［mBq/m3］の134Cs，137Csを検出し，４月８～９日にしている．その量は図７の経過時間12hのピーク時の1/35

は 133Xeを2.08，3.05［mBq/m3］ 検 出 し た． ４ 月23日，−26−

エネルギー・資源 Vol. 35 No. 2（2014）
CTBTの暫定技術事務局は２月12日の北朝鮮の核実験に起因する可能性を示唆した．2011年４月１日以降，東京の大気中に図８レベルの放射性物質が飛来した事実を確認できない．

３．まとめ
福島第一原子力発電所から飛散した放射性物質が陸域のγ線放射線量に及ぼした影響を福島県と東京都で概説した．他の地域の方は原子力規制委員会16） や農林水産省17）の最近の県別汚染図と現在の空間線量率３） から現況を把握し，今後の外部被ばく予測量を表２から見積もっていた
だきたい．その見積値＋2.4［mSv］（自然の放射線分）が年間外部被ばく量である．外部被ばく量の人体に与える影響は報告書18） から判断されたい．諸外国の空間線量率19）も公表されているので参考にすると状況が把握できる．
2013年12月末現在，残留している放射性の核のほとんどは134Csと137Csで，土壌等のケイ素原子と結合しつつある．
そうなると降水等では容易に移動せず，作物等への移行係数も小さくなる．汚染土壌から作物への放射性物質の移行については農業環境技術研究所のデータベース20） を参考にされたい．今回の事故では陸域に拡散した蓄積性の放射性ストロンチウム量が同セシウムの10－3～－2（文部科学省の沈着量測定では－３乗21））と小さいことが特徴である．
参 考 文 献１）Geochemical Research Department and AtmosphericEnvironment and Applied Meteorology Research
Department, Meteorological Research Institute; ArtificialRadionuclides in the Environment 2011, http://www.
mri-jma.go.jp/Dep/ge/ge_report/2011Artifi_Radio_report/2011Artifi_Radio_report.pdf
２）今井登，日本地質学会；日本の自然放射線量，
http://www.geosociety.jp/hazard/content0058.html
３）原子力規制委員会；放射線モニタリング情報
http://radioactivity.nsr.go.jp/map/ja/area.html
４）西原健司，岩元大樹，須山賢也；福島第一原子力発電所の燃料組成評価，JAEA-Data/Code 2012-018,
http://jolissrch-inter.tokai-sc.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-DataCode-2012-018.pdf
５）経済産業省 原子力安全・保安院 原子力安全広報課 平成23年
６月６日（10月20日付訂正）；東京電力株式会社福島第一原

−27−

104

子力発電所の事故に係る１号機，２号機及び３号機の炉心の 状 態 に 関 す る 評 価 に つ い て，http://www.meti.go.jp/press/2011/06/20110606008/20110606008.html
６）B. Sportisse; A review of parameterizations for modelingdry deposition and scavenging of radionuclides,Atmospheric Environment, 41, pp.2683-2698, 2007.
７）Kouji Adachi, Mizuo Kajino, Yuji Zaizen, Yasuhito Igarashi;
Emission of spherical cesium-bearing particles from an earlystage of the Fukushima nuclear accident, Scientific Reports
3, Article number: 2554, doi:10.1038/srep02554, 2013.8.30.
８）福島県；原子力発電所の環境放射能測定結果平成23年３月11日～３月31日（東日本大震災発生以降）http://wwwcms.
pref.fukushima.jp/download/1/post-oshirase.pdf９）National Nuclear Data Center（NNDC）, Brookhaven
National Laboratory, USA; Chart of Nuclides, http://www.
nndc.bnl.gov/
10）IAEA；放射線緊急事態時の評価および対応のための一般的手順, www.nirs.go.jp/hibaku/kenkyu/te_1162_jp.pdf
11）文部科学省（米国エネルギー省との共同を含む）による航空機モニタリング結果（平成23年５月５日～平成25年３月１日公表）；http://radioactivity.nsr.go.jp/ja/list/258/list-1.html
12）An official web site of the USA government; US DOE/
NNSA Response to 2011 Fukushima Incident, https://explore. data.gov/Geography-and-Environment/US-DOENNSA-Response-to-2011-Fukushima-Incident-Ra/prrn-6s35.
13）東京都健康安全研究センター，環境放射線測定結果；
http://monitoring.tokyo-eiken.go.jp/
14）Dose rate in Korea, IERNet（Integrated EnvironmentalRadiation monitoring Network）； http://iernet.kins.re.kr/
15）東 京 都 産 業 労 働 局； http://www.sangyo-rodo.metro.tokyo.
jp/whats-new/measurement-kako.html
16）原子力規制委員会；避難指示区域における航空機モニタリン
グの測定結果について平成25年５月13日，
http://radioactivity.nsr.go.jp/ja/list/362/list-1.html
17）農林水産省，農林水産技術会議；農地土壌放射性物質濃度分
布図，農地土壌放射性物質濃度分布図（各県別）
http://www.s.affrc.go.jp/docs/map/240323.htm
18）小林純也；スペシャルセッション放射線，その人体影響と防護，京都大学附置研究所センターシンポジウム（2012），
6: p.79-86, http://hdl.handle.net/2433/179442
19）Japan National Tourism Organization, Dose of Radiation inthe World（Weekly Update）,
http://www.jnto.go.jp/eq/eng/04_recovery.htm#city
20）農業環境技術研究所 データベース；
http://www.niaes.affrc.go.jp/techdoc/db_image.html
21）文部科学省 平成24年９月12日報道発表；
http://radioactivity.nsr.go.jp/ja/contents/7000/6213/24/
6213_20120912_rev20130701.pdf