海底土中の放射性物質濃度の広域マッピング
第三回「放射線計測フォーラム福島」
平成26年12月3日
小田野直光、大西世紀、鎌田創、浦環（海技研）
ソーントン・ブレア（東大生研）、長尾誠也（金沢大学）
本資料は、原子力規制庁平成25年度放射性物質測定調査委託費（海域における放射性物質の分布状況の把握等に関する調査研究）事業の成果をとりまとめたものである。本事業の実施にあたっては、原子力規制庁、福島県、宮城県、福島県漁業協同組合連合会、宮城県漁業協同組合の方々に多大なご支援をいただきましたことに感謝申し上げます。

調査研究の目的と実施項目

1

調査の目的
 漁業や水産物に影響を与える海洋における放射性物質の分布状況を把握
 中長期的な1F周辺海域における放射性物質動態の予測に資する基礎データを取得

目次
 測定方法 1F近傍の放射性物質分布の把握（海技研・東大生研）
 海底地形・底質調査
 1F近傍の放射性物質分布調査
 流況調査 阿武隈川河口沖の放射性物質分布の把握（海技研・東大生研）
 海底地形・土質調査
 阿武隈川河口沖の放射性物質分布調査
 流況調査 海底土からの放射性セシウムの溶出実験（金沢大）独立行政法人海上技術安全研究所

福島第一原子力発電所事故後のモニタリング

2

海域は陸域に比べ情報量が大幅に少なく、連続的な変化は把握できない。
航空機モニタリングによる空間線量率（H23.5.31～H23.7.2の結果をH23.7.2に変換）

海底放射能モニタリング結果（平成２３年７月５日～９日採取）

出典：文部科学省（H23.7.8）

出典：文部科学省（H23.7.23）
独立行政法人海上技術安全研究所

放射性物質分布の連続測定の必要性

3

調査は継続されているが、採泥地点は限定されている対策を検討するには、陸域と同様に、地形、底質等の状況も考慮しつつ、サンプリング情報を補完する線的・面的な連続データが必要
試料採取日：平成26年9月1日～9月26日

出典：原子力規制庁等「海域モニタリングの進め方」

出典：原子力規制庁(H26.10.23)
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調査の基本方針

4

海底土の放射性物質分布から放射性物質の動態を把握するための情報を有効かつ効果的に取得することを目標。
海底地形・土質調査、海底土放射能分布調査、詳細調査の連携を意識しつつ調査。
①海底地形・土質調査
マルチビームサイドスキャン調査②海底土放射能分布調査
曳航調査

③詳細調査
サンプリング、画像調査、海底水流調査

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調査海域・利用船舶（平成25年7月まで）

5

時期場所

距離

平成24年8月、11月

北茨城沖、いわき沖

37 km

平成24年11月、平成25年2月

福島第一原子力発電所沖141 km

平成25年2月

仙台湾

144 km

平成25年3月、7月

阿武隈川河口付近

77 km

平成25年5月

伊豆沼

22 km

総曳航距離

421 km

第八開洋丸(404トン)

第七開洋丸(499トン)

蒼鷹丸(892トン)

こたか丸(59トン)

静丸(17トン)

亘理丸(9トン)

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平成25年度調査海域

福島県沖総延長800km

6

阿武隈川河口沖総延長約80km
独立行政法人海上技術安全研究所測定方法

7
計測装置の諸元

ワイヤー

寸法

直径0.15m、長さ8m

重量

空中：135kg (水中：115kg)

耐圧深度500m

曳航速度

2knot

計測距離40km/day

検出器

3×3inch NaIシンチレータ

計測

0.1〜1.8MeV 1024ch, 1Hz

その他

スタンドアロンモード、リアルタイムデータ転送モード、深度センサ、3軸加速度計、マイク、温度計

ゴムホースに内装した検出器を曳航曳航測定のイメージ
ガンマ線スペクトルを計測
NaIｼﾝﾁﾚｰﾀ

独立行政法人海上技術安全研究所

データ解析の方法

8

独立行政法人海上技術安全研究所

1F近傍の海底地形・底質調査（1）9海底地形・底質調査の結果

等深コンター図

底質分布図
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1F近傍の海底地形・底質調査（2）10

海底地形の調査結果
 海底の起伏を詳細に把握することに成功。
 また、面的にデータを取得した箇所においては、起伏とともに、泥質・岩礁帯の分布の状況についても、把握することに成功。

ライン状測線の断面図
等深コンター図

底質分布図
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1F近傍の放射能分布調査結果（1）11

1F近傍海域の調査結果

平成24年度までの調査結果

独立行政法人海上技術安全研究所
平成25年度調査結果

1F近傍の放射能分布調査結果（2）12いわき海域底質模式図

出典：早乙女他、福島水試研報第16号 平成25年3月

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1F近傍の放射能分布調査結果（3）13

独立行政法人海上技術安全研究所

1F近傍の放射能分布調査結果（4）14

窪み地形に高濃度の放射性物質が堆積。
沿岸から4kmの測線

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1F近傍の放射能分布調査結果（5）15

窪み地形に高濃度の放射性物質が堆積する様子が詳細な海底地形の調査から明らかとなった。

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1F近傍の放射能分布調査結果（6）16新田川河口沖での137Cs濃度分布

真野川

新田川

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1F近傍の放射能分布調査結果（7）17新田川河口沖における137Cs濃度分布と海底土の性状との関係

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1F近傍の海底土の詳細調査結果

181F近傍の90Sr分析及び炭素安定同位体比分析
90Sr分析

請戸川

A1NI1

 A1N 0-6cm: ND (<0.17Bq/Kg-dry) A1N 6-20cm: 0.21±0.11 Bq/kg-dry
 K3 0-20cm: 1.6±0.19 Bq/kg-dry
 K3 20-40cm: 1.2±0.16 Bq/kg-dry
 L1 0-6cm: ND (<0.20 Bq/kg-dry) I1 0-6cm: ND (<0.16 Bq/kg-dry)

炭素安定同位体比（δ13C(‰)）
熊川
富岡川

K3
L1

 A1N: -23.2
 K3: -23.2
 L1: -20.1
 I1: -18.8
 熊川河口沖：KM1: -22.5, KM2: -19.8
 請戸川河口沖：Uk1: -22.8, UK3: -21.8, UK4: -22.6
 富岡川河口沖：TM1: -21.6, TM2: -21.5
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1F近傍のROV調査

19

既存ROVを改造し、海底の放射性物質分布の状況を詳細に調査
 平成25年12月（JST事業）及び平成26年2月（原子力規制庁事業）に実施

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1F近傍の流況調査（1）20

曳航式流況調査 ドップラー流向流速計（ADCP）を、漁船で曳航。
 同時に4測線において、流向・流速、塩分、水温を測定。
 平成26年1月20日に実施。

海底設置式流況調査
 設置型ADCPを4点に設置。15昼夜にわたり、10層で流向・流速データを取得。
 底層を観測するため、電磁流速計及び濁度計を設置。
 実施時期は以下のとおり。
 a：平成26年1月14日～2月1日
 b：平成26年1月15日～2月1日
 c：平成26年2月20日～3月11日
 d：平成25年12月14日～平成26年1月11日
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1F近傍の流況調査（2）21

曳航型ADCPによる調査結果
 下げ潮時においては、岸寄りでは南寄りの流れとなっており、全層で概ね同じ流向。
 沖寄りでは、測線毎に流向が異なり、複雑な流れ場。
 測線Aでは、20cm/sを超える比較的早い流れを観測。

設置型ADCPによる調査結果
 測点a、b、dでは、恒流は下層程早くなる傾向であり、流向は測点cの表層を除けば、概ね南南東の流れ。
 測点cでは、流速は上層程早く、流向は北北西から北北東の範囲に分布。
恒流の流向・流速

曳航型ADCPによる流向・流速分布
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阿武隈川河口沖の調査（1）22海底地形・土質調査
 阿武隈川河口域の海底地形及び土質の調査は小型漁船により、サイドスキャンソナーによる海底面探査及び単素子音響測深機による深浅測量を実施。
 7月と10月の等深線比較及び3月、7月、10月の断面の比較の結果、地形の変化は認められなかった。

モザイク図及び等深線図
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阿武隈川河口沖の調査（2）23阿武隈川河口沖で設定した測線は、総延長97km。
調査は、平成25年10月及び平成26年1月に実施した。平成26年1月には海苔養殖の網が設置されていたため、図の水色の網掛け範囲を避けて調査を実施。
採泥は10月調査時には、St.1～St.10の10箇所、1月調査時には、St.5～St.8及びSt.11の5箇所で実施。また、St.5、6、11の3箇所については、11月及び12月にも採泥を実施。
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阿武隈川河口沖の調査（3）24

これまでの調査概要
 平成25年3月（水産庁事業）、平成25年7月（海技研運営費交付金による研究）

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阿武隈川河口沖の調査（4）25

平成25年に実施した調査結果の比較独立行政法人海上技術安全研究所

阿武隈川河口沖の調査（5）26

測線A-A’の経時変化

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阿武隈川河口沖の調査（5）27

粒径分布、安定同位体比の分析
 阿武隈川河口域の海底土に含まれる有機物は、陸起源が支配的
137

Cs

平均粒径

強熱減量

安定同位体比(%)(Bq/kg-dry)

(μm)

(%)

δ13C（‰）

St.5

61

2200

2311-25.9

St.6

30

210

100

3.1-25.9

St.11

59

1300

4410-26.1

試料

含水率

St.11
St.6 St.5

安定同位体比の分析結果
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阿武隈川河口沖の調査（6）

28

流況調査
 ①：放射能曳航測定時の曳航型の超音波ドップラー式多層流向流速計（ADCP）による同時測定 7月、10月、12月の曳航調査時に実施

 ②：潮時を考慮した測線上での測定
 平成26年1月に実施

 ③設置型ADCPによる連続測定
 ADCP1：平成26年1月8日～1月25日
 ADCP2：平成25年12月26日～平成26年1月16日

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阿武隈川河口沖の調査（7）29

流況調査結果 曳航型ADCPによる調査では、1月の阿武隈川河口沖合では北向きの流れが強い。
 設置型ADCPによる調査でも、沿岸に近い海域では、北西から北向きの流れが支配的。
河口から遠い地点では、表層では南向きの流れが支配的であるが、中層・底層では西から北向きが支配的。

曳航型ADCPによる調査結果
設置型ADCPによる調査結果
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海底土からの放射性セシウムの再溶出（1）301F周辺の海底土からの放射性セシウムの溶出実験
 平成25年12月に1F近傍海域の4地点（測点A1N、I1、K3、L1）で採取した海底土の表層0～2 cmの試料を用いて、放射性セシウムの溶出実験を実施した。
 3.4～4.8g程度の湿潤海底土を30mlのテフロン製遠心沈殿管に入れ、その後、人工海水を20 ml加え、25˚C、760 rpmで2時間振とうした。
 振とう実験後、試料を遠心分離（3000 rpm、30分）にかけて上澄みをマイクロピペットで回収。
 残渣についてはmilliQ水5 mlを加え、攪拌後、遠心分離（3000rpm、30分）を行い、同様に上澄みをマイクロピペットで回収。これを先に回収した溶液試料と合わせた試料についてGe検出器により1～2日間計測し、134Cs及び137Cs濃度を定量。残渣については真空凍結乾燥機で乾燥後、Ge半導体検出器を用いて134Cs及び137Cs濃度を定量。
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海底土からの放射性セシウムの再溶出（２）311F周辺の海底土からの放射性セシウムの溶出実験の結果
 2時間の振とうによる1F近傍海域の海底土からの137Csの人工海水への溶出率は、海底土の137Cs濃度に依存せず1～2%程度。
 この値は1F事故直後に採取された海底土からの再溶出率は約10%であるとの報告 と比較すると低い値となっているが、今回の調査で採取した試料は事故後2年9ヶ月が経過した海底土であったため、溶出率の値の差は試料の採取時期と関係があると考えられる。
深さ

海底土の 137Cs 放射能

溶出液の 137Cs 放射能濃度（cm）(Bq/供試料)*(Bq/溶出液)**

(%)

A1N

0 – 2

0.70 ± 0.03

0.015 ± 0.001

2.1

K3

0 – 2

2.31 ± 0.04

0.030 ± 0.003

1.3

I10 – 20.55 ± 0.02

0.010 ± 0.001

1.8

L10 – 2

1.09 ± 0.03

0.020 ± 0.003

1.8

試料

137Cs 溶出率

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海底土からの放射性セシウムの再溶出（３）32阿武隈川河口沖の海底土からの放射性セシウムの溶出実験
 St.11については、真空凍結乾燥し粉末化した海底土2ｇにつき人工海水20 mlを加え、25˚Cで2時間振とう(760rpm)。遠心分離（3000rpm、30分）後、マイクロピペットで上澄みを回収。残渣についてはmilliQ水5mlを加え、攪
拌後、遠心分離（3000rpm、30分）を行い、マイクロピペットで上澄みを回収。先に回収した溶液試料と合わせてGe半導体検出器を用いて134Cs、137Cs濃度を定量した。
 St.1’、3’、5、5’の試料は、含水率から湿潤状態で乾燥重量が2ｇ程度になるように秤量し、上記の実験を実施。
残渣については真空凍結乾燥機で乾燥後、Ge半導体検出器を用いて134Cs、137Cs濃度を定量した。

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海底土からの放射性セシウムの再溶出（４）33阿武隈川河口沖の海底土からの放射性セシウムの溶出実験の結果
 阿武隈川河口沖の海底土の人工海水への137Csの溶出率は0.03～1.4%程度であり、溶出率が低かった。
 約60日間の連続溶出実験の結果、溶出率は0.03%～0.05%の範囲を推移しており、時間が経過しても海底土からの137Csの溶出率に顕著な変化は認められなかった。
試料

St.5’
St.3’
St.11
St.5
St.1’

深さ

海底土の 137Cs 放射能 溶出液の 137Cs 放射能137

Cs 溶出率（cm）(Bq/供試料)*濃度(Bq/溶出液)**

(%)

0 – 1

0.17 ± 0.01

ND(<0.0034)

－

1 – 2

0.43 ± 0.01

ND(<0.0025)

－

0 – 1

0.73 ± 0.03

0.010 ± 0.001

1.4

1 – 2

1.16 ± 0.03

0.015 ± 0.003

1.30 – 3

13.1 ± 0.3

0.004 ± 0.001

0.03

0 – 1

10.7 ± 0.30.028 ± 0.003

0.26

1 – 2

11.5 ± 0.1

0.028 ± 0.003

0.24

0 – 10.043 ± 0.003

ND(<0.0025)

－

1 - 2

0.41 ± 0.01

ND(<0.0025)－

ND は検出限界以下を表わし、（）内の数字は検出器の検出限界値を表示*溶出実験に用いた海底土の供試料に対する放射能濃度**溶出実験に用いた溶出液量に対する放射能濃度

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まとめ

34

 1F近傍の放射能分布調査結果
 海底地形に段差がある箇所で137Csが高濃度で検出され、また、シルト質の海域でも137Cs濃度が高くなっている。
 沿岸から約3kmの範囲では、地形的な特徴がなくても、 137Cs濃度が高く検出される箇所がある。

 阿武隈川河口沖の放射能分布調査結果
 シルト質の海域で放射性セシウム濃度が高く検出される。
 平成25年10月の調査は大型の台風通過後の調査となったが、そのような出水イベントの後でも、その高濃度海域の分布状況には大きな差はなかった。
 阿武隈川河口沖合の137Cs濃度分布は、137Csの比較的高い濃度を示した場所の状況に大きな差はないものの、個別の測線毎に分析すると、若干拡散（移動）している様子が観測された。
 阿武隈川河口沖合の海底土と阿武隈川の河床堆積物の有機物の炭素安定同位体比は同様の数値を示したことから、阿武隈川河口沖合の有機物は陸起源が支配的であると考えられる。

 海底土からの再溶出 1F周辺の表層の海底土から人工海水への137Csの人工海水への溶出率は、海底土の137Cs濃度に依存せず1～2%程度。
 阿武隈川河口沖の海底土から人工海水への137Csの溶出率は0.03～1.4%程度であり、1F周辺の海底土よりも溶出率が低い。
 阿武隈川河口周辺の海底土からの60日間に渡る連続溶出実験では、海底土からの溶出率が0.03%～0.05%の範囲を推移しており、時間が経過しても溶出率に顕著な変化は認められない。
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福島県の水産物調査結果

35

出典：水産庁、水産物の放射性物質調査の結果について、平成26年11月28日更新
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福島県以外の水産物調査結果

36

出典：水産庁、水産物の放射性物質調査の結果について、平成26年11月28日更新
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今後の展開37

広域及び集中的調査の実施（原子力規制庁事業）
 1F近傍及び河川河口域の調査を継続し、経時変化を把握。より定量的な評価を目指す。
 分布形成の要因（環境動態）の把握

狭い範囲を詳細に調査するための手法の開発（JST先端計測PJT）
 カメラ付放射能分布計測・サンプリングロボットを開発し、漁礁付近や高濃度で放射性物質が計測された箇所の調査を実施

線から面へ
 地形・底質の情報に基づき、線状の分布データを面に展開
 流況を長期計測し、分布変動を予測

具体的な対策の検討
 高濃度の放射性物質の分布・範囲・変動を知ったうえで、それぞれの場所の利用ニーズに合致した対策を検討していくことが重要。
 そのためにも海域の広域分布とその成因解明は重要な課題。
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