第3部

研究施設

1. 全天候型人工気象実験施設（ACEF：

館等敷地の南側に 2.1 ha 購入した。施設全体の基本設

Artificial Climate Experimental Facility）

計及び設備の詳細設計は、三菱重工業（株）に、建屋の詳細設計は、東電設計（株）に委託した。設計の基本方
針として、本施設内に、人工気象設備の他、当所初の非密封放射性同位元素を取り扱うことのできる放射線管理区域を設けることとした。

図 1 全天候型人工気象実験施設の外観

1.1 施設設置の経緯
全天候型人工気象実験施設（図 1）
は、
平成 6 年 6 月、
本館、微量放射能影響実験調査施設（現 低線量生物影
響実験棟）、生物体移行実験施設及び生物圏物質循環シ
ミュレーション施設（現 生態系実験施設）に続く、4番目の施設として、全天候型環境シミュレーション施
設（仮称）の整備を平成 7 年度から開始するために、平成 7 年度予算の概算要求に予算要求を行った。その結果、平成 6 年 8 月 26 日のデーリー東北朝刊（図 2）を

図 2 平成 6 年 8 月 26 日 デーリー東北朝刊記事（デーリー東北新聞社の許諾を得て掲載）始めとする地元新聞に、科学技術庁（現 文部科学省）
が平成 7 年度予算の概算要求に盛り込んだ旨の記事が掲載された。当所が要求した予算額は、平成 7 年度に 5億円、平成 8 及び 9 年度 16 億円、平成 10 年度 17 億円、4 年間の合計が 54 億円であった。
平成 7 年度予算の概算要求に盛り込まれたことを受け、施設の詳細仕様を取り纏めることが本格化し、国内外の同様な施設の調査、それら施設の建設を手がけた
ことのある重機械メーカーとの打合せを行い、平成6年末までに施設の仕様を概ね固めた。
同年 12 月 21 日の東奥日報（図 3）を始めとする地元
新聞に、平成 7 年度政府予算の大蔵原案内示がほぼ明らかとなり、当施設予算として、平成 7 年度の要求額
より 6 千万円少ない、4 億 4 千万円が内示されたという記事が掲載された。
平成 7 年度予算には、建設用地の購入と施設全体の基本設計、並びに建屋及び設備の詳細設計の費用が盛り込まれた。建設用地は、むつ小川原開発（株）から本

112

図 3 平成 6 年 12 月 21 日 東奥日報記事（東奥日報社の許諾を得て掲載）

その結果、本施設には、大型人工気象設備及び小型人
工気象設備の 2 種類の人工気象設備を整備することとし、小型人工気象設備の一部は、非密封放射性同位元素を取り扱うことのできる放射線管理区域内に整備することとなった。他に、人工気象設備を使用した実験で得られた試料や大型再処理施設から排出された放射性物

質の挙動を把握するために野外で採取した試料を前処した入札の結果、大手建設会社の大成建設（株）、準大

理、分析するための実験室、機器分析室、微量元素の処

手建設会社の佐藤工業（株）及び青森県内の建設業者で理、分析のためのクリーンルームを整備することとなある岡山建設（株）の 3 社による共同企業体に発注し、った。建屋の建設は、大型人工気象設備を整備する大型

同年 6 月 18 日に安全祈願祭を行い、建設が始まった。

人工気象棟（仮称）と物質挙動実験棟（仮称）に分けて、関連する研究設備は三菱重工業（株）に発注し、建屋建2 年度に掛けて行うこととなった。

設の進捗に合わせ 9 月から始まった。

また、本館を始めとする 3 施設までであれば、東北

平成 9 年度は、主に大型人工気象棟の建設、物質挙

電力（株）からの受電電圧が 6,600 V の高圧受電で可能

動実験棟の空調設備、放射線管理区域の安全管理設備、の契約電力が 2,000 kW 以下とすることができたが、当及び特別高圧受変電設備の基本設計を行った。大型人施設が加わることにより、契約電力を 2,000 kW 以上に工気象棟の建設は、物質挙動実験棟の建設に引き続き、する必要が予想された。契約電力を 2,000 kW 以上にす

大成・佐藤・岡山建設共同企業体に発注した。また、物るためには、東北電力（株）の電気供給約款から 6,600

質挙動実験棟の空調設備に必要な温水ボイラー、空冷

V の高圧受電では受電出来ず、66,000 V の特別高圧受チラー等熱源設備は、三菱重工業（株）に発注した。さ電にする必要があることが分かり、特別高圧受電設備

らに、特別高圧受変電設備の基本設計は、（株）クリハを追加で要求することとなった。

ラントに発注した。

最終的に、
特別高圧受電設備の追加要求及び平成9年

平成 10 年度は、主に放射線管理区域内に小型人工気

4 月 1 日に実施された消費税増税により、施設整備費は象設備を整備するとともに、平成 11 年度から運用を予

総額 56 億 8 千万円とし、各年度予算の都合により、平定していた放射線管理区域のための安全管理設備の整成 12 年度までの 6 年間で整備することとなった。

備を行った。いずれの整備も三菱重工業（株）に発注した。また、放射性物質測定のための分析機器の整備を開1.2 施設整備

始し、アロカ（株）製の液体シンチレーション測定装置

平成 7 年度に実施した建屋及び設備の詳細設計を受け、平成 8 年度から整備が開始された。各年度の整備状況を表 1 に示した。

等を購入した。
平成11 年度は、
主に一般区域用の小型人工気象設備、
環境試料中の微量元素を測定するためのクリーンルー

平成 8 年度は、主に物質挙動実験棟の建設及びそれに関連する一部研究設備の整備を行った。

ム設備、及び大型人工気象設備の一部設備の整備を行った。いずれの整備も三菱重工業（株）に発注した。ま物質挙動実験棟の建設は、平成 8 年 6 月 3 日に実施

た、各種実験に必要な実験台設備を整備するとともに、

表 1 全天候型人工気象実験施設整備年次計画
項目

平成７年度

土地購入
基本設計
詳細設計

建屋
研究設備

建屋建設

物質挙動実験棟
大型人工気象棟
構内整備

研究設備整備放射性同位元素使用施設

人工気象設備
給排気・安全管理設備等

一般化学実験施設

人工気象設備
クリーンルーム等設備
熱源空調設備等

大型人工気象施設

人工気象設備

受変電施設

受変電設備

分析機器整備
実験台設備整備
特別高圧受変電設備

設計
設備整備

113

平成８年度

平成９年度

平成10年度

平成11年度

平成12年度分析機器の整備が本格化し、放射性物質測定のための1.3 人工気象設備の仕様

Ge半導体核種分析装置や環境試料中の微量元素を測定

人工気象設備の仕様については、平成 12 年 12 月にするための ICP 質量分析器等を購入した。さらに、特発行した環境研十年誌（pp181-185）及び川端ら（2002）

別高圧受変電設備は、平成 9 年度に行った基本設計のに詳細を記載したため、詳細仕様については割愛する

結果、本年度に設備の製作、翌年度の平成 12 年度に設が、以下に簡述する。

備の設置を行うこととなり、入札の結果、設備の製作を
1.3.1 大型人工気象設備（株）高岳製作所に発注した。
平成 12 年度は、全天候型環境シミュレーション施設

大型人工気象設備の鳥瞰図を図 5 に、室内の写真をの整備最終年度であり、主に大型人工気象設備の整備

図 6 に示した。また、再現出来る各要素の範囲を表 2 にを行うとともに、特別高圧受変電設備の据え付け、調整示した。表 2 に示した範囲は、各要素を単独で運転しを行った。大型人工気象設備の整備は、三菱重工業（株）

た場合であり、組み合わせて運転した場合の範囲は、各に、また特別高圧受変電設備の据え付け、調整は（株）

要素を単独で運転した場合と異なる。また、各項目を自高岳製作所に発注した。特別高圧受変電設備への東北

由に組み合わせて運転出来るわけではなく、要素の組電力（株）からの受電は、平成 13 年 2 月 7 日に行い、合せには制限がある。

同年 2 月 10 日に、本所全域の停電を行い、高圧の 6,600

大型人工気象設備

吸込ダクト
降雨装置

降雪装置

日射装置

吐出ダクト

V 受電から特別高圧の 66,000 V 受電へ変更するため、負荷側の切替を行った。また、様々な分析機器も整備し、走査型分析電子顕微鏡、放射線管理区域内用の ICP 質

ホイスト
運転制御室

量分析装置等を購入した。

大型器具保管室

平成 13 年 3 月 31 日に全ての整備を完了したのを受け、平成 13 年 4 月 20 日に、六ケ所村文化交流プラザ

吸込ダクト
準備室

「スワニー」の大会議室において、技術使用説明会を行い、その後、施設の一般公開を実施した（図 4）
。

霧発生装置

天井クレーン

図 5 大型人工気象設備の鳥瞰図

図 6 大型人工気象室内の写真

大型人工気象設備は、温度及び湿度の他、太陽光の模
擬、降雨及び降雪を再現することができる。また、北東
北から北海道の太平洋沿岸における夏季特有な気象である「やませ」時によく発生する霧の再現も可能である。

図 4 平成 13 年 4 月 21 日 デーリー東北朝刊記事（デーリー東北新聞社の許諾を得て掲載）

114

さらに、塵や埃の総称であるエアロゾルを発生するこランプを、また一部のメタルハライドランプに特殊フとが可能である。日本で降る雨ややませ時に発生するィルターを組合せ、3 種類の光源を用いることにより、霧の pH は、大気中の二酸化炭素が雨や霧に溶け込み平

太陽光の分光分布に近似した仕様であった。しかし、メ衡状態になった pH より小さく、酸性化しているため、

タルハライドランプの製造中止に伴い、小型人工気象

降雨及び霧については、酸性雨及び酸性霧を再現する

設備の日射装置を平成 27 年度に更新した。更新に伴いことも可能である。酸性雨を再現する装置は、平成 20日射装置の仕様が変更となり、最大照度は 50 klx とな

年度に機能改修を実施し、降雨量の再現のみではなく、った。また、光源をメタルハライドランプのみの単光と雨滴径及び雨滴の落下速度を自然の雨の条件に概ね合したため、太陽光の分光分布とは異なり、光スペクトル

わせた。

は、主に可視光となった。
表 2 大型人工気象設備の仕様
項

目

運転範囲

大きさ (m)

12W×11D×13H

温度 (℃)-25 - +50

相対湿度 (%RH)

20 - 90

照度 (klx)

15 - 50

降雨 (mm h-1)

10 - 100

降雪 (mm day-1)

50 - 250-3霧 (g m )0.2 - 2

酸性雨 (mm h-1)

10 - 20

酸性霧 (g m-3)

0.2 - 2

エアロゾル

固体及び液体図 7 小型人工気象設備の鳥瞰図

1.3.2 小型人工気象設備
小型人工気象設備の鳥瞰図を図 7 に、室内の写真を
図 8 に示した。また、整備当時の再現できる各要素の範囲を表 3 に示した。表 3 に示した範囲は、大型人工気象設備と同様、各要素を単独で運転した場合であり、組み合わせて運転した場合の範囲は、各要素を単独で運転した場合と異なる。
小型人工気象設備で再現できる要素は、温度及び湿度の他、太陽光の模擬のみとなる。但し、設備全体での温度の運転範囲は、大型人工気象設備より広く、日本全国の平地を網羅できる − 40C から + 50C である。

図 8 小型人工気象室内の写真

全天候型人工気象実験施設の人工気象設備に整備されている太陽光を模擬するための日射装置は、東芝ラまた、オゾン層保護のための国際枠組みを履行する

イテック（株）製のメタルハライドランプ及びハロゲンために制定された「特定物質の規制等によるオゾン層

表 3 小型人工気象設備の仕様
項

目

運転範囲
一般-A

一般-B

一般-C

RI-A

RI-B

2.7W×2.7D×2.5H

大きさ (m)
温度 (℃)-5 - +50-15 - +50

-40 - +50

-5 - +50-40 - +50

相対湿度 (%RH)

20 - 90

20 - 90

20 - 90

20 - 90

20 - 90

照度 (klx)

21 - 70

21 - 70

21 - 70

21 - 70

21 - 70115

の保護に関する法律」（オゾン層保護法）に従い、人工

表 4 青森県からの受託調査
事業名

気象設備の空調設備に使用されている冷凍機の冷媒

調査期間

特殊気象影響調査

H8～H12

気圏環境動態調査

H13～H17交換を進めており、令和 3 年末時点で小型人工気象設

陸圏環境動態調査

H13～H17

備の一般-B 及び C の冷凍機交換が完了し、冷媒は特定

元素集積植物調査

H18～H22

微量元素葉面挙動調査

H18～H22放射性物質形態別移行調査

H18～H22放射性ヨウ素環境移行パラメータ調査

H23～H27青森県産物放射性物質移行調査（第1期）

H27～R1放射性物質環境移行低減化調査

H28～R2（HCFC-22）が製造中止となることから、順次、冷凍機

フロンから代替フロンの HFC404A に変更した。
1.4 施設の運用
1.4.1 人工気象設備の運用
人工気象設備の運用に先立ち、国際検討委員会を実

青森県産物放射性物質移行調査（第2期）

R2

放射性物質異常放出事後対応調査

R3～

施することとし、国内から 8 名、外国から 3 名の委員で委員会を構成し、平成 9 年 3 月 4 日及び 5 日に準備委員会を開催し、プログラムの骨子、及び国内外の招待者の検討を行った。準備委員会の結果を受け、平成 9 年
10 月 14 日から 16 日にかけて、六ケ所村文化交流プラ
ザ「スワニー」の大会議室において、「International
Meeting on Influence of Climatic Characteristics upon
Behavior of Radioactive Elements（放射性物質の挙動に及

表 5 人工気象設備の稼働率
稼働率（%）

設備
大型人工気象設備
小型人工気象設備

H29

H30

R1

R2

R3

8

15

17

10

13

一般-A

95

96

95

92

95

一般-B

60

36

35

25

35

一般-C

42

36

39

25

31

RI-A

77

76

76

84

68

RI-B

89

84

95

94

88

ぼす気象の影響に関する国際検討委員会）」を開催し、
国内外の研究者に全天候型環境シミュレーション施設の構想と研究計画について説明を行うとともに、関連する研究施設及び研究成果について情報収集を行った。
検討委員会の詳細に関しては、第 5 部第 1 章 国際シン1.4.2 その他分析機器等の使用状況
全天候型人工気象実験施設には、使用済み核燃料を再処理する商業用再処理工場から排出されるトリチウ
ム（3H）や放射性ヨウ素の 129I、また、福島第一原子力発電所事故で環境に放出された放射性セシウム

ポジウム等の開催を参照されたい。
平成 12 年度末に、全施設の整備が完了したが、既に整備が完了していた小型人工気象設備については、整備完了後随時運用を開始した。平成 12 年度末に整備が完了した大型人工気象設備は、小型人工気象設備と異なり、多くの機器から構成されていることから、
平成 13
年度の上期に運転方法の習熟を行い、同年度下期から運用を開始した。運用開始後、青森県からの受託調査（表 4）に関する実験に使用するとともに、青森県原子（134,137Cs）等の放射性物質を測定するための分析機器や、様々な環境試料中の主要元素や微量元素を測定するための分析機器が整備されている。
主なものとしては、トリチウムを測定するための液体シンチレーションカウンター（図 9）、トリチウムでも非常に低濃度の試料を測定するための希ガス測定用
質量分析装置（図 10）、放射性セシウム等のガンマ線放出核種を測定するための Ge 半導体検出器付多重波高分析装置（図 11）、129I 等を測定するための ICP 質量分力センター等との共同研究にも使用した。
表5 に最近5 か年の人工気象設備の稼働率を示した。
小型人工気象設備は、概ね設備の定期点検を除き、運転されている状況で高い稼働率を維持している。大型人工気象設備での実験では、大型機材の準備、後片付けに日数を要するため、稼働率が 10～20%に留まっている。

析装置（図 12）がある。希ガス測定用質量分析装置は、希ガスを測定するための質量分析装置で、トリチウムの放射壊変により生成された希ガスのヘリウムを測定することにより、トリチウムの濃度を決定している。液体シンチレーションカウンターや希ガス測定用質量分析装置を用いることにより、青森県が商業用再処理工
場周辺で実施している環境放射線等モニタリングで定116

量下限値以下として示された試料でも検出が可能な場
合がある。Ge 半導体検出器付多重波高分析装置は、青森県からの受託調査の他に、福島第一原子力発電所事
故後、近隣自治体からの放射性セシウムの測定や、文部科学省が実施した「放射性物質の分布状況等に関する調査研究」における放射性セシウムの土壌マップ作成について、日本原子力研究開発機構からの受託調査に使用された。
図 11 Ge 半導体検出器付多重波高分析装置

図 12 ICP 質量分析装置（アジレント・テクノロジー Agilent8800）

図 9 液体シンチレーションカウンター（日立アロカメディカル LSC-LB7R48-1）

人工気象設備を使用して得られた代表的な成果には、
土壌中元素の存在形態の時間変化が作物への移行に及ぼす影響に関する実験の結果（Takeda et al. 2013, 2015）などがある。
その他分析機器等を使用して得られた代表的成果には、環境研主要成果に記述したアクティブ試験前後のトリチウム濃度変化の調査結果（Hasegawa et al. 2017,
Ueda et al. 2022 等）や福島第一原子力発電所事故に伴い放出された放射性物質の環境中動態に関する調査結果（Kakiuchi et al. 2012, Ochiai et al. 2016 等）などがある。
引用文献
Hasegawa et al. (2017) J. Environ. Radioact., 171, 65-73.

図 10 希ガス測定用質量分析装置

Kakiuchi et al. (2012) Sci. Rep., 2, 947.

（Nu Instruments Noblesse HR）

川端ら (2002) 寒地技術論文・報告集, 18, 753-760.
1.5 施設を用いて得られた成果

Ochiai et al. (2016) J. Environ. Radioact., 165, 131-139.

全天候型人工気象実験施設を使用して得られた成果
は、第 2 部 研究開発の 1. 環境影響研究に纏められて
おり、国際誌等に発表した論文は、資料集（7）の発表
論文リスト（環境影響研究）に記載されている。

117

Takeda et al. (2013) J. Environ. Radioact., 122, 29-36.
Takeda et al. (2015) Radiat. Prot. Dosimetry, 167, 181-186.
Ueda et al. (2022) Radiat. Prot. Dosimetry, 198, 957-963.