1.5 樹木の被ばく線量評価法の開発に関する調査研究
Development of Dose Assessment Method for a Conifer
大塚 良仁, 藤井 正典, 綾部 慈子, 植田 真司, 高久 雄一, 久松 俊一
環境影響研究部

Yoshihito OHTSUKA, Masanori FUJII, Yoshiko AYABE, Shinji UEDA,
Yuichi TAKAKU, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology

Abstract
Since conifers are known to be more sensitive than other organisms in the general environment, weplanned to establish the radiation dose assessment method for one type of conifer and get its natural
background radiation dose rate. After considering that the first commercial spent nuclear fuel reprocessing
plant is now preparing for full operation, we selected a forest of Japanese black pine (Pinus thunbergii), about
4 km away from the main stack of the plant, as our target field. In addition, we studied the iodine dynamics inthe forest for possible radioiodine release from the plant.
To obtain basic data (shape, weight, elemental composition and radionuclide concentration) for a
Japanese black pine tree of midrange size, one black pine tree of midrange size in the target field was collectedeach year from 2017 to 2019. Wet weights of the above-ground and root-system parts in the pine tree collected
in July 2019 were found to be 378 kg and 80 kg, respectively. Litter and soil samples in 0 – 2 m depths aroundthe pine tree were also collected and analyzed for apparent density, and stable element and radionuclide
concentrations for radiation dose evaluation.
In order to evaluate radiation dose to the tree by the radiation transport code using a Monte Carlo method(NCNPX and PHITS), a pine tree phantom of the above-ground part had been constructed in FY 2018 and theroot-system part was produced from results for two sample trees collected in FYs 2017 and 2018. The phantom
consisted of a geometrically shaped main structure with voxel phantoms consisting of 1×1×1 mm voxels fora lateral branch at each of three height levels, and a below-ground part including a stump, a lateral root and ataproot. In our target field, the crown of a pine tree in the midrange size has about 23 nodes at different heights
with 3 to 4 lateral branches on average. By using NCNPX and PHITS and the phantom, we estimated absorbed
dose rate in the whole tree was 55 – 72 nGy h-1 including cosmic rays.
To study iodine dynamics in the forest, stable iodine concentrations in plant, atmospheric andhydrological samples collected inside and outside the forest were measured. Mean dry deposition rates ofparticulate, and organic and inorganic gaseous iodine from the atmosphere to the tree canopy were estimatedto be 4.8E-3, 6.7E-3 and 1.2E-3 m s-1, respectively, by using data during the non-precipitation period. The
apparent removal rate of iodine by a 1-mm precipitation was estimated to be 4.8E-6 g m-2 during March –October 2019.

1. 目的ツ地上部基本ファントムに結合して、クロマツ個体本調査では、青森県六ヶ所村に立地する大型再処ファントムを作成した。この個体ファントムを用い理施設周辺に広く生育し、放射線感受性が高いとさて、クロマツ地上部の部位別被ばく線量換算係数をれるクロマツの被ばく線量率を計算する手法を確立

放射線輸送コードMCNPX及びPHITSを用いたモンするとともに、その手法を用いて、比較対照となるテカルロ法により試計算して、クロマツの自然被ば自然被ばく線量率を求める。さらに、大気放出されく線量率を得た。

る放射性ヨウ素によるクロマツの被ばく線量評価を2.2 クロマツの自然被ばく線量率調査可能とすることを目的とする。
令和元年度は、平成28年度に設定した当該施設東平成 30 年度に採取したクロマツ林内土壌及び 2.1において分取した部位別試料中の放射性核種濃度を側に位置するクロマツ林調査区に隣接するエリアか測定した。

ら根部を含むクロマツ1個体及び土壌等を採取して、2.3 クロマツ林内におけるヨウ素の挙動調査

クロマツの線量評価用ファントムの作成及び自然被調査区内外において月別に全（湿性＋乾性）大気ばく線量率の計算に必要なデータを取得した。さら降下物及び降雨期間別に採取した。無降雨期間におに、クロマツ地上部の被ばく線量率計算に必要な線

ける降下フラックスは全降下フラックスから降雨期源領域の大きさの設定、クロマツ地上部基本ファン間中のフラックスを差し引いて求めた。さらに、大トムの作成を行うとともに、部位別の線量換算係数

気中粒子態、全ガス態及び無機ガス態ヨウ素濃度をを試計算して、クロマツ地上部の自然被ばく線量率

無降雨時及び降雨期間別に調査した。有機ガス態濃を得た。加えて、クロマツ林内外において大気降下度は全ガス態から無機ガス態濃度を差し引いた値と物、並びに大気中粒子態及びガス態ヨウ素の濃度等した。加えて、クロマツの樹幹流中ヨウ素濃度と 2.1を測定して、大気中ヨウ素のクロマツへの乾性沈着で採取したクロマツの部位別試料中ヨウ素濃度を分速度及び降雨による見かけの除去速度を求めた。

析した。これらのデータを用いて、大気中ヨウ素のクロマツへの乾性沈着速度及び降雨等によるクロマ

2. 方法

ツ中ヨウ素の見かけの除去速度を求めた。

2.1 クロマツの被ばく線量評価法の開発調査区内の平均的な大きさのクロマツ 1 個体の地上部及び根部を採取して、主幹、側枝、根株、杭根

3. 成果の概要
3.1 クロマツの被ばく線量評価法の開発及び水平根を分取した。主幹、根株、杭根及び水平

令和元年度に採取したクロマツ地上部の主幹、樹根の 1 次根について木質部の直径、並びに師部及び冠及び無葉部の形状は、いずれも円錐であった。主外樹皮の厚さを測定するとともに、側枝について、幹の高さ及び底面直径はそれぞれ 17.6 m 及び 26.7

葉の存在しない部位と存在する部位の位置を計測しcm、樹冠の高さ、底面直径及び無葉部の底面直径はた。側枝及び根部の詳細な形状や配置に関するデー

それぞれ 7.3 m、3.3 m 及び 1.9 m であった。主幹直タを得るために、高さ別に採取した 3 側枝試料の枝、下には直径 27 cm 及び高さ 31 cm の円柱状の根株が齢別の葉及び球果、並びに杭根及び水平根の形状、あり、そこから下方に延びる 1 本の杭根と地下浅く分岐及び配置に関するデータを取得した。これらのに延びる 8 本の水平根があった。杭根の基部直径及

形状計測後に全ての試料を乾燥させて、部位別乾重

び全長はそれぞれ 21 cm 及び 160 cm であった。平成量を求めた。

29 年度、30 年度及び令和元年度に採取した試験木のクロマツ根部の被ばく線量率計算に必要な線源領各々3 本の水平根の基部直径から長さを求めるアロ域を設定するとともに、平成29及び30年度クロマツメトリー式を作成し、3 個体の試験木の水平根の平試験木の根部の形状データを用いてクロマツの根部均基部直径 75 mm から推定した水平根の平均長はファントムを作成し、平成30年度に構築したクロマ287 cm となった。地上部及び根部の総湿重量はそれ232

Th 及び 238U は特に短枝において高濃度でCrown

Fig. 1

土壌試料中 238U と 226Ra はほぼ放射平衡にφ28.8達しており、両核種ともに深さ 5～10 cm に濃度の極大があった。232Th－228Ra－228Th 間はほぼ放射平衡に達しており、これらの 3 核種はUnit: cm

238

U と似た鉛直分布であった。40K 濃度は顕著

200

Stump

43な濃度変動は認められなかった。
195

Voxel phantom ofa root system,developed in FY
2019

Trunkた。師部中 40K 及び 87Rb は、木質部や外樹皮樹皮が最も高濃度であった。

1080

980

613あり、かつ古い葉齢の短枝ほど高濃度であっよりも高濃度であったが、232Th 及び 238U は外1430

Area with leaves

1700

A primitive pinetree phantom withabove ground part,developed in FY
2018

720

Area without leaves

1600

Voxel phantom oflateral branches

Taproot

3.3 クロマツ林内におけるヨウ素の挙動調査

Lateral root

平成 31 年 1 月～令和元年 12 月のクロマツ

Dimensions of a pine tree phantom with above and below
ground parts.

ぞれ 378 kg 及び 80 kg であった。
平成 29 年度及び 30 年度に採取したクロマツの根部形状を基に根部のボクセルファントムを基本サイズ 1×1×1 mm のボクセルで作成した。この根部ファントムを、平成 30 年度に作成したクロマツ地上部基本ファントムの直下に接続したクロマツ個体ファントムを構築した（Fig. 1）。
根部の被ばく線量計算時に十分な線源領域の大きさは、根部ファントム領域の側面から 50～50.7 cm、底面から 40～50 cm の範囲となった。個体ファント
ム地上部の線源領域は、平成 30 年度に設定した空気層の線源範囲（半径 185 m、高さ 200 m）とした。この領域の中心に個体ファントムを配置して、当該ファントムの部位別・核種別・線源別線量換算係数を求めた。得られた換算係数に平成 29 年度及び 30 年度試験木の部位別放射性核種濃度と平成 29 年度に採取した土壌試料中放射性核種濃度を用いて試計算したクロマツの部位別自然被ばく線量率に宇宙線電離成分の寄与 27 nGy h-1 を加えた値は、地上部及び根部でそれぞれ 53～73 nGy h-1 及び 66 nGy h-1 となった。
3.2 クロマツの自然被ばく線量率調査
クロマツの葉及び短枝中 40K 及び 87Rb 濃度は、当年の葉及び短枝が最も高濃度であったが、210Pb、210Po、林外のヨウ素の月別全降下フラックスは林内におけるフラックスに比べて概ね大きいが、冬期ではその差が小さくなる傾向が認められた。林内外における全ガス態ヨウ素濃度は、粒子態濃度に比べて平均約 7 倍大きく、両成分ともに林外の方が概ね高濃度であった。
平成 31 年 1 月～2 月の無降雨期間中の林内外における大気降下物及び大気中粒子態、有機ガス態及び無機ガス態ヨウ素濃度を用いて計算した各成分のヨウ素の乾性沈着速度の平均値は、それぞれ 4.8E-3、6.7E-3 及び 1.2E-3 m s-1 となり、UNSCEAR（2011）が報告する値と比較して、粒子態の値は同等であるが、無機ガス態は約 1/8、有機ガス態は約 2 倍の値であった。
降雨期間中の林内外におけるヨウ素降下量及び大気中ヨウ素濃度等からクロマツ中ヨウ素の降雨等による見かけの除去速度を計算した結果、降雪事象が認められなかった平成 31 年 3 月～令和元年 10 月において降水量 1 mm 当たり 4.8E-6 g m-2 と見積もった。
引用文献
UNSCEAR (2011) Source and effects of ionizing
radiation, UNSCEAR 2008 reports to the general
assembly with scientific annexes, Vol. II, p. 232-233.