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もったいない学会 WEB 学会誌 Volume 6, pp. 59-69
Online ISSN 1882-2975

福島第一原子力発電所事故による放射線量の計測と分析
石川	  宏 	  1投稿受付：2013 年 1 月 21 日	  受理日：2013 年 2 月 1 日	  WEB 公開日：2013 年 2 月 14 日

要旨	  7 年前から東京都日野市の自宅にガイガーカウンタを設置し放射線量を計測し、そのデータを「ナチュラル研究所」のホームページ(1)にリアルタイムで表示をしていたところ、今回の福島第一原子力発電所事故で、日野市にも放射性物質が飛来し、異常データをキャッチした。多くのかたがこのホームページをご覧になり、思わぬ反響があったので、その顛末を報告する(2)。またその後も計測を続け、長期間の変化をフーリエフィルタで抽出すると、遠隔地でありながら現地の様子をかなり詳細に読み取ることが出来る。さらに非線形最小自乗法で分析することにより、従来ガイガーカウンタで不可能とされていた放射性物質（核種）ごとの放射線量を求めることができることを示す。

キ ー ワ ー ド ：放射線量計測、ガイガーカウンタ、東京電力福島第一原子力発電所事故、情報開示、フーリ
エフィルタ、非線形最小自乗法、核種ごとの放射線量

１． はじめに	  10 年前に東京都日野市に「太陽熱利用住宅」という、太陽の熱を変換せずに熱のまま家の中に取り込む方式の家を建設したが、その家の性能評価のため、さまざまな気象センサーをつくり、自動計測を行ってきた。その評価結果は、すでに報告済みである(3)。その計測の一環として、2005 年 11 月からガイガーカウン
タ(図１)により放射線量を計測していた。そして 2011 年 3 月 11 日、東日本大震災に伴い東京電力福島第一原子力発電所の事故があり、日野市にも放射性物質が飛来し、異常データを検出した。
1	 

石川	  宏（いしかわ	  ひろし）	  工学博士	  ナチュラル研究所所長

1967 早稲田大学大学院修士課程。同年、日本電信電話公社入社。 1990 交換システム研究所長、1994 ネットワーク部長、1997 NTT 常務取締役。2004 NTT アドバンステクノロジ代表取締役社長。現在、同社特別顧問。電子情報通信学会フェロー、 IEEE、もったいない学会、情報処理学会、オペレーションズリサー
チ学会各会員。	 	  	  	  	  dr.ishikawa@aa.wakwak.com
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図１．使用したガイガーカウンタ	  2 階（地上約 4 メートル）に固定

２．原子力発電所の事故に伴う異常検出	  図２．は、ホームページにアップしていた 2011 年 3 月 15 日の放射線量の計測結果のグラフで、それまで自然放射線量（バックグランド値）のみで安定していた値が、昼前から急に立ち上がり、異常値を示した。
あとから分かったことであるが、12 日頃から福島第一原子力発電所は危機的な状況になり、ベントを開けた、水素爆発があった、あるいは建屋が飛んだ、などいろんな事が起きていたようである(4)。

図２．2011 年 3 月 15 日の放射線量の計測結果	 
横軸は 1 目盛 3 時間	  縦軸は CPM（カウント／分）

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そのため、14 日、15 日に相当の量の放射性物質が大気中に飛散した。日野市から福島第一原子力発電所は北東約 240km にあり、ここまで飛んで来る量は少なかったが、北東の風が一時吹き、そのため放射性物質が雲のようにながれて飛来し、図のように計測されたものと考えられる。このピークは 0.75 マイクロシー
ベルト/時であった。	  この瞬間をリアルタイムに計測して、インターネットで見ることができたサイトは、ごく僅かであったらしい。2 チャンネルや FaceBook など口コミで紹介され、瞬く間に広がり、アクセスが集中した。3 月 11日の地震発生以前は、1 日あたりのページアクセスは 10 回程度だったものが、3 月 15 日に一気に増え、20万回を越えた(5)。これは、見えない放射能の恐ろしさに対し、ほかに適切な情報がなかったために、私のサイトに頼ったのではないかと思われる。各報道機関、外国メディア、地元紙などたくさんの取材の申込みがあり、外国メディア（BBC）いわく「3 月 16 日時点で、日本で放射線量を公開しているのはあなたのところしかない」とのことであった。	 	  私の方によせられたメールや FaceBook の内容をすこし紹介させていただく。「ナチュラル研究所で数値をリアルタイムに確認できるおかげで、放射能を必要以上に恐れず、外を歩けるようになりました」、「国の情報を得られない中で、数値で被災前と比較確認できるというのがすごいです」とか、「政府や東京電力の数値はあてにならないので、こちらだけが頼りです」、「税金でやっていないようなので安心です」、「市民は馬鹿ではありません。冷静ですから、こういうデータが公表されてもパニックには陥らない。逆に公表されない方が非常に不安をかきたてられます」。本会会長からも「もったいない学会の会員、石川宏さんが個人で連続観測しておられます。どうして大学、国研、自治体など、税金で運営される組織が、このような見やすい科学的連続グラフを出せないのでしょうか」というメッセージを頂戴した。英語のものやロシア、韓国からの投稿もあった。情報開示の重要性を考えさせられた。

３．気象データとの突き合わせ	  当研究所は、気象データも計測しているので、図３．のように 2011 年 3 月、1 ヶ月分を放射線量と気象データを合わせて表示する。	  放射線量はマイクロシーベルト/時に換算し、グレーの観測生データのほか、えんじ色で 10 分間の移動平均値も示す。雨量は 1 日の降雨量(mm)で、深夜 0 時にリセットされる。風は、北から時計回りの角度で風向を示している。(90 度が東、180 度が南を表し、1 分ごとの計測を１つのドットで表示)	  図３．の①のように 15 日の午前中にデータは急変しているが、その時の気象データを見ると、a のように、15 日の午前中は福島方向からの北東の 5m/s の風が吹いていた。当地は、南の風あるいは南西の風の頻度が高いが、気象条件によりこのような風が吹くときがあり、事故以降始めての北東の風であった。	  16 日の午後になると放射線量は、ほとんど元のバックグランド値に近い値にもどっており、放射性物質は、地上に降ることはなく、別な場所に運ばれていったことが分かる。	  そのご数日経過し、図３．の②のように、3 月 22 日 0 時頃に、ふたたび最大 0.3 マイクロシーベルト/時に上昇した。これは図３．のｂのように 3 月 2１日から 22 日にかけ 27mm のまとまった降雨があり、空気中にあった放射性物質が落下し、地面に付着したためと考えられる。風のデータはこの時も北東を示していた。事故以降、初めての降雨で、首都圏が広く放射性物質で汚染されることとなった。

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Online ISSN 1882-2975	  なお、あとになって「３号機で 3 月 21 日に黒い煙があがったが、それは再溶融が発生したためと判明した」(6)との発表があった。その際発生した放射性物質が風に運ばれ、21 日の降雨により降下・沈着したものと思われる。	  ①の 3 月 15 日の変化(飛び去った)と、②の 21 日の変化(降雨による地面付着)とはメカニズムがことなり、特に②が問題で、放射線量はすぐには低下せず、この後地表に長くとどまることになる。

図３．2011 年 3 月、1 ヶ月分の放射線量と気象データ

４．地表の計測
いままでは時系列データを重要視する立場から、つねにガイガーカウンタを 2 階の窓際（地上からの高さ約 4 メートル）に固定して、計測していた。近隣の幼稚園などから計測の要望がつよく、ガイガーカウンタ2 号機を入手し、図４．図５．のようにノートパソコンとともに移動して計測をおこなった。
図４．公園の砂場
平均 18.67CPM	  (0.155 マイクロシーベルト/時)
砂場の中のくぼみで測定したが、平常値

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図５．道路の側溝
平均 33.1CPM	  (0.276 マイクロシーベルト/時)
2 階の計測値（0.125 マイクロシーベルト/時）に比し、かなり高い。砂がたまっており、こういうところがホットスポット

図６．2011 年 6 月 14 日	  10 分間計測による	  数カ所の計測をおこなったところ、図６．のようにほとんどの場所は定点と地上高による差異以外はなかったが、道路側溝のように水の流れがせき止められるような箇所では、大きく異なりホットスポットとなっていた。3 月 22 日、23 日の降雨で、放射性物質が地上に落ち、流され、集積したものと考えられる。

５．フーリエフィルタ処理による信号処理	  時間軸を長く取って、変化を見てみよう。図７．には 3 月 22 日以降の約 1 年分の観測データを示す。これは前記、図３．②の 3 月 22 日 0 時を基点とした変化である。横軸は経過日数で、グレーは計測値、えんじ色は 10 分間の平均値である。ガイガーカウンタの数値はポアソン分布に従うが、観測値はおおきくばらつき、10 分間の平均値では全体として減少傾向であることは分かるが、その間の詳細な変化を読み取るこ63

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図７．3 月 22 日以降の約 1 年分の観測データ	  このためにデジタル信号処理によりノイズを除去し、変化だけを抽出することとする。具体的には、計測時系列生データをフーリエ変換し、周波数軸上のスペクトラムに変換する。そして周期の短い、高い周波数の変動をノイズとみなし削除する。ここでは 360 分(6 時間)以下の変化を削除している。そしてそれをフーリエ逆変換し、ふたたび時間変化をグラフ表示する(7)。	  その結果を図８．の黒線で示す。地面に付着した放射性物質のうち、半減期の短い放射性ヨウ素からの空間線量が低下していくのが分かる。また単調減少だけではなく、いくつかの異常値がみえる。たとえば、6月になると現地では汚染水の処理が本格化しているが、まだ不安定で何回か汚染水漏れが発生したようで(8)(9)、図８．の③あるいは④のように微小な変化を観測している。また、⑤の 183 日目のピーク状の変化は2011 年 9 月 21 日の台風 15 号によるもので、「台風通過時には汚染水の水位が 44cm 上昇し、汚染水が飛散した」とのことであった(10)。さらに⑥の、307 日目の変化は 2012 年 1 月 23 日の大雪によるものである。
一般に降雨時には放射線は増加するが、降雪時の変化はそれよりも大きいようで、大気中の放射性物質の吸着の量が雨の場合より大きいからと考えられるが、これは今後の研究課題である。	  240km も離れているが、長期間計測しデジタル信号処理によりノイズを除去すると、微妙な変化を捉え64

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ることがでる。

図８．デジタル信号処理によりノイズを除去し、変化を抽出②は図３の②とおなじ時点、③、④、⑤、⑥は本文参照

６．放射性物質の分析	  事故に伴いさまざまな種類（核種）の放射性物質が飛散した。ヨウ素 131 は甲状腺に蓄積されると甲状腺癌を引き起こすとされるが、半減期が短いので、事故から時間が経過すると計測できなくなり、問題となっている(12)。また、セシウム 134、セシウム 137 は半減期が長いため、いつまでも地表にとどまり、除染が必要となる。ガイガーカウンタは、核種を特定することはできないが、長期間の計測値を用い、含まれる核種ごとの放射線量の比を求めるができることを以下に示す。	  飛来した放射性物質は、ヨウ素 131、セシウム 134、セシウム 137 で、観測される放射線量はそれらの合計値であると仮定する。それぞれの半減期は 8 日、2 年、30 年であるから合計の放射線量は、時間 t（経過日数）の関数として次の式のように記述できる。ここで、0.117 は被災前からの当地のバックグランド放射線量である。また、セシウム 134 とセシウム 137 の放出量は同一と仮定している(11)。

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つぎにフーリエフィルタの出力 360 日分をこの式に当てはめ、非線形最小自乗法により、αとβを求める(13)。その結果	  	  	  	  α= 0.07864 , β= 0.00288を得る。すなわち、飛来した放射性物質ごとの空間線量は、3 月 22 日 0 時の時点（グラフの左端）で	  	  ヨウ素 131 = 0.07864 μS/h	  	  セシウム 134 = 0.00288 μS/h	  	  セシウム 137 = 0.00288 μS/hと分析できる。その比はヨウ素 131：セシウム 134：セシウム 137＝25：1：1 と推定される。

図９．図５に f(t)を重ねて表示	  核種ごとの放射線量を正確に直接計測するには、ゲルマニウム検出器により放射線のエネルギースペクトル分析が用いられる。たとえば、産業技術総合研究所つくばセンターの精密計測によれば、今回の事例でその比は 21：1：1.25 と報告されており(14)、おおむね良い一致を見ている。ただし、提案の方法は 1 度にま66

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とまって放射性物質が飛来・沈着し、その後の飛来は無視できる場合に有効である。
図９．には求められた式も重ねてグラフにしている(青線)。右端の 1 年を経過しても、バックグランド(赤線)にくらべるとまだ上にあり、これは放射性セシウムの影響が残っているためである。	  さらに、たとえば 2012 年 12 月 20 日現在、630 日経過したので、上の式に代入すると放射性物質ごとの残留放射線量が計算でき、	  	  ヨウ素 131 = 0.00000 μS/h	  	  セシウム 134 = 0.00158 μS/h	  	  セシウム 137 = 0.00276 μS/hと求められる。半減期の短いヨウ素 131 は影響が無くなっているが、半減期 30 年のセシウム 137 の放射線量は事故後ほとんど変化していない。

７．まとめ	  福島原発事故独立検証委員会(いわゆる民間事故調)の調査・検証報告書(4)に、当研究所の情報開示活動が紹介された。 第 4 章リスクコミュニケーションのなかで、「政府あるいは東京電力は人々がもとめる情報発信をしてこなかった。そのなかで都内への放射性物質飛来を観測して いたナチュラル研究所のサイトには多数のアクセスがあり有用であった」と図入りで紹介している。適切な情報を飾らず生のまま、リアルタイムで情報開示するということが肝心である。隠す、小出しは信頼を損ね、かえって不安を増大させる。受け手の国民も、国任せでなく、重要な判断には、自分で工夫して質の高い情報を得る、ということも大切ではないかと考える。	  いままで一般住民に対して、今回の事故で放射能の健康影響はほとんど無いと説明されてきたが、ヨウ素
131 はチェルノブイリ事故後に急増した子どもの甲状腺ガンとの因果関係が科学的に立証されている。正確な被ばく調査が重要であるが、半減期８日と短時間で消滅するため、いかにしてその量を推計するかが課題であるという(11)。ここで用いたデジタル信号処理は、通信分野では雑音の中から信号を取り出す技術としてよく用いられる方法であるが、放射線量のようなノイズの大きい信号を処理する場合に有効である。非線形最小自乗法と組み合わせる本解析法を、この課題解決のひとつの手法として提案したい。	  当研究所は、１．災害以前から計測していたので、災害の前の自然放射線量と比較ができる。２．気象情報と連動しているので、雨量や風向のデータを観測放射線量と突き合わせると、納得のいく説明ができる。
さらに、３．当研究所の計測結果を、研究用に数値生データとして随時公開しており、幾つかの研究機関で利用いただいている。あらたな成果が得られることを期待しているところである。	  終わりに臨んで一つ提言したい。極く簡単なガイガーカウンタという計測器でも、長期間定点計測し情報処理すると、かなりの情報が得られる。原子力発電所の再稼働の前に、ぜひ全国レベルで統一した観測網の建設が望まれる。その際、気象データの計測を同時に行うことが必須で、気象庁の「地域気象観測システム」

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AMeDAS にガイガーカウンタを付加することを提案したい。

謝辞	  今回の観測、情報開示においては、ホームページをご覧になった方々の自発的な行動に助けられた。ミラーサイト（パソコンの他、携帯からも見られるものも）を自主的に作ってくださった多数のみなさん、極度のトラヒック集中時に適切な負荷分散をしてくださった NTT-ME の皆さん、データ整理やホームページの翻訳をお手伝いいただいた方々、計画停電対策として大型の無停電電源装置を提供してくださった慶応義塾大学和田賢治教授、フーリエフィルタの有効性をご示唆いただいた元宮崎大学青山智夫准教授、激励メッセージをくださった石井吉徳本会会長をはじめとする多くの方々に、この場をお借りして深く感謝の意を表す次第である。

注記(1)	  ナチュラル研究所のホームページ	  http://www.ishikawa-lab.com/(2)	  一部についてもったいない学会サロンにて口頭報告をおこなった。
「太陽熱利用形住宅を測る－EPR 評
価と放射線量計測－」2011.12.16(3)	  石川	  宏	  もったいない学会論文「太陽熱利用住宅のＥＰＲ評価」2009.9.15(4)	  「福島原発事故独立検証委員会調査・検証報告書」	  2012.3.11(5)	  ナチュラル研究所のホームページへのアクセス（6 万件）のほか、その写し（ミラーサイト）へのアクセスを含む推計値。このほかにアクセス集中でアクセス不可となったものはカウントできていない。
(6)	  「原子力安全に関するＩＡＥＡ閣僚会議に対する日本国政府の報告書」2011.6.18(7)	  フーリエフィルタのプログラムは標準的な教科書通り、JAVA により自作した(8)	  読売新聞記事「福島第一原発、汚染水浄化処理システムを停止」	  2011.6.29(9)	  読売新聞記事「汚染水処理装置、信号異常で約５時間停止」	  2011.8.13(10)	  ウィキペディア「福島第一原子力発電所事故の経緯 (2011 年 4 月以降)」(11)	  一般的にはセシウム 134 とセシウム 137 の放出量は異なるので、もう一つ変数を増やし最小自乗法を適用すべきであるが、収束が悪く、求めることができなかった。一方東京電力は 2012 年 5 月 24 日になって、大気中に放出された放射性物質はヨウ素 131、セシウム 134、セシウム 137 それぞれ、500 ペタベクレ
ル：10 ペタベクレル：10 ペタベクレルと発表した。セシウム 134 とセシウム 137 の量は同一であるので妥当な仮定と考える。	  http://www.tepco.co.jp/cc/press/2012/1204619_1834.html(12)	  NHK 番組「シリーズ東日本大震災	  空白の初期被ばく～消えたヨウ素 131 を追う～」2013.1.12 放送	  http://www.nhk.or.jp/special/detail/2013/0112/index.html(13)	 

非線形最小自乗法プログラムは汎用ソフト「GNU Plot」を用いた	 (14)	 

産業技術総合研究所つくばセンターにおける放射線測定結果から、2011 年 3 月 15 日から 3 月 22 日

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Online ISSN 1882-2975のヨウ素 131：セシウム 134：セシウム 137 の比の平均値をもとめたもの。	 
http://www.aist.go.jp/taisaku/ja/measurement/index.html	 
このほかの測定例としては高エネルギー加速器研究機構（KEK）によるものが公開されているが、データにばらつきが大きく、比較できなかった。

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