1.3 人体内における放射性炭素・トリチウム代謝に関する調査研究
Metabolism of Radiocarbon and Tritium in the Human Body
増田毅, 松下兼作, 多胡 靖宏, 高久雄一, 久松 俊一
環境影響研究部

Tsuyoshi MASUDA, Kensaku Matsushita, Yasuhiro TAKO, Yuichi TAKAKU, Shun’ichi
HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
In the radiation safety assessments for nuclear facilities including the first commercial spent nuclear fuelreprocessing plant in Rokkasho, Japan, the internal doses of the pubic due to ingested 14C and tritium havebeen estimated using the dose conversion factors based on the simple ICRP metabolic models in the humanbody. Although the biological half-life of tritium water (HTO) in the human body was examined in several
cases, actual data on the metabolism of organic 14C and organically bound tritium (OBT) in diet are quite
limited. The objectives of this research program are to establish experimentally the metabolic models oforganic 14C and OBT in the human body for more realistic dose estimation. To obtain metabolic parametervalues of 14C, which are also utilized for OBT, as a substitute for 14C we used the stable isotope of 13C to labelorganic molecules for oral administration experiments.
Until FY 2018, various 13C-labeled nutrients were administered to volunteers, followed by measuring
the 13C concentration in their breath and hair as representatives of inorganic and organic excreta, respectively.
Metabolic models were constructed based on our results for each nutrient. The 50-year cumulative body burden
for 14C, as an index of the committed dose of the radioisotope 14C, was estimated by each model. The combined
metabolic model, named the IES model (14C), was developed using the models for each nutrient. The dosecoefficient from ingested organic 14C in uniformly contaminated foods having average nutritional compositions
according to the National Health and Nutrition Survey by the Japanese government was calculated by the IES
model (14C). In FY 2018 and 2019, 13C-labeled ingredients (peanut and soybean) were administered tovolunteers and metabolic models were constructed for each ingredient. All processes of the experiment wereapproved by the IES Review Board for Human Subject Experiments, and written informed consents wereobtained from all volunteers. The conservative estimations of the 50-year cumulative body burden by the IES
model (14C) corresponding to the nutrient compositions of those ingredients were larger than the conservative
estimations by the individual metabolic models for those ingredients. Therefore, we concluded that the IES
model (14C) was adequate to obtain a dose coefficient for ingredients and, consequently, for members of thegeneral public. The IES model (3H) was developed by modifying the IES model (14C). The conservative
estimation of the dose coefficient value for ingested OBT ( 9.5 ± 3.5 × 10-11 ） was larger than the valuerecommended by the ICRP (4.2×10-11).
1. 目的
大型再処理施設の稼動に伴い排出される放射性炭素（14C）とトリチウム（3H）は、被ばく線量評価上重要な核種である。現行の ICRP による 14C 及び3

H 経口摂取に対する内部被ばく線量換算係数は、の予測結果と比較した。

人体内における代謝データの不足から極めて単純化

IES 代謝モデル（14C）を非交換型有機結合型トリされた ICRP 代謝モデルに基づいて求められていチウム(OBT)の体内動態を表すモデルとして利用し、る。そこで、ICRP 代謝モデルの安全裕度を確認す

これに自由水トリチウム(HTO)コンパートメントをるため、安定同位体炭素（13C）で標識した幾つか加えて IES 代謝モデル（3H）を作成し、日本人の栄の物質を用いた投与実験から代謝モデルを作成し、養摂取状況に対する線量換算係数を求めた。

ICRP 代謝モデルの安全裕度を確認することを目的

3. 成果の概要とする。

平成30年度に13C標識ラッカセイを投与した被験13

平成 30 年度までに C 標識物質投与実験結果からIES 代謝モデル（14C）を作成した。令和元年度にはこれを 14C 標識食材投与実験により検証することを目標とした。また、IES 代謝モデル（14C）を利用し者から採取した毛髪を分析し13C濃度データを得、ラッカセイ13C代謝モデルを作成した。また、令和元年度に13C標識ダイズを投与した被験者から呼気て IES 代謝モデル（3H）を作成することを目標とし及び毛髪13C濃度データを得、ダイズ13C代謝モデル

た。

を作成した。IES代謝モデル（14C）によるEC及びEXの予測値は、ラッカセイ及びダイズのいずれの2. 方法場合においてもそれぞれの食材13C代謝モデルによ平成30年度に、13C標識ラッカセイ投与後の呼気中る推定値よりも大きかった（図1）。IES代謝モデル

13

CO2濃度データを得た被験者群から採取した毛髪試料の13C濃度を測定した。また、新たに選択した健常な日本人男性及び女性被験者各3名に、連続し（14C）は8種類の栄養素構成成分の代謝データから得られた8サブモデルから構成されているが、さまた4日間の昼食前に、それぞれ13C標識ダイズを経口ざまな栄養素が複合した食材（ラッカセイ及びダイ投与し呼気試料を継時的に採取して13C濃度を測定ズ）に適用した場合に保守的な予測を与えたことかした。さらに、実験終了前に2回目の追加投与を行ら、これを線量評価に使用することの妥当性が検証い毛髪を採取した。全ての実験は環境科学技術研究されたと判断した。これにより、現行線量換算係数

所研究倫理委員会により承認を受けて実施した。この安全裕度を明らかにするという目標を14Cについれらの実験データからラッカセイ13C代謝モデル及
13びダイズ C代謝モデルを作成し、それぞれに1 Bq14Cを含んでいた場合の50年積算負荷を求めた。その際、投与13Cののうち回収されなかった部分につて達成した。なお、IES代謝モデル（14C）による保守的な線量換算係数推定EC（5.6±2.6×10-10）とICRPによる現行線量換算係数（5.8×10-10）が概ねいては脂肪組織に貯蔵されるとして排出速度0.0017一致していたことは平成30年度に確認し報告した通d-1を与えた。また、ICRPは実効線量を求めるためりである。に必要な組織加重係数（Tw）を脂肪組織に与えてIES代謝モデル（3H）を作成し、日本人の栄養摂いないため、Twを0、0.12（その他組織のTw）、1.0

取状況に対する線量換算係数を求めたところ、（全身のTw）と仮定した非保守的、保守的、及びICRPによる現行の線量換算係数4.2×10-11はER（2.4

極保守的な調整を加えた積算負荷（それぞれER,EC, 及びEX）を求めた。これらを、ラッカセイ及びダイズの栄養成分構成に従ってIES代謝モデル（14C）によって計算するそれぞれのER, EC,及びEX±0.1×10-11）より大きかったが比較的保守的に求めた値EC（9.5±3.5×10-11）より小さかった。

200

Peanut15015010010050500Soybean

0EREC

EXERECEX

Fig.1 Cumulative body burden for 50 years after an ingestion of 1 Bq of 14C in each ingredient.
Open bars show the estimation by the 13C metabolic model for each ingredient. Shaded bars show theprediction by the IES model (14C) corresponding to the nutrient composition of each ingredient. ER, notconservative estimation. EC, conservative estimation. Ex, extra-conservative estimation.

1.5E-09

14COBT

2.5E-10
2E-10

1E-09

1.5E-10
1E-10

5E-10

5E-11

0ICRP

5EX

ICRPEXECER0EC

00ER

Dose coefficient (Sv Bq-1)

Cumulative burden (Bq d)

200

5Fig.2 Dose coefficients for organic 14C and OBT ingestion.
OBT, organically bound tritium. ER, not conservative estimation. EC, conservative estimation. Ex, extraconservative estimation. ICRP, recommended dose coefficient by the ICRP.