セシウムボール
福島第一原発事故以外の原子力事故や核爆発、核施設の運用においても、放射性物質を含んだ粒子状物質は度々、環境を汚染してきたが、その成因により性質は様々であり不明な点も多い。
1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故では同様に微小で比放射能の高い物質が拡散した。こうした粒子はホットパーティクルと総称される。 チェルノブイリのホットパーティクルはセシウム137の他、ストロンチウム90、プルトニウム、アメリシウムのような放射性核種を多く含むが、セシウムボールは放射性セシウムを特異的に豊富に含み、ホットパーティクルより比放射能がさらに高い。 これらも異なる成因をもつと思われている。
セシウムボールは通常なめらかな球形をなし、粒径は10マイクロメートル (μm) 以下で、多くは2マイクロメートル程度、すなわち小さな細菌と同程度の大きさであり、詳細に観察するためには電子顕微鏡を必要とする。 大きさの下限は明らかではなく、粒径0.5マイクロメートルに満たないものも見出だされている。 ありふれたケイ酸塩ガラスを基質に酸化した鉄、亜鉛を含み、その他いくらかの塩素、マンガンなどを有する。 特異的に粒子中の放射性セシウムの割合が高く、重量パーセントで数パーセントにのぼる。
スプリング8を用いた詳細な放射光源蛍光X線分析からは、この他、炉の構成物質とともに核分裂生成物と思われる多様な元素(ルビジウム、ジルコニウム、モリブデン、スズ、アンチモン、テルル、バリウム)が検出された。さらに微量のウランも認められ、これらから粒子が核燃料の重大な損傷によるものであると確認された。 ただしガンマ線を出す核種に関しては2016年現在、セシウム以外検出されていない。
降下物がセシウムボールのような不溶性であった場合と、想定されていた硫酸エアロゾル(英語版)のような水溶性であった場合とでは、地表への沈着の様子も変化する。足立らはセシウムボールでは乾性沈着(英語版)(雨などに取り込まれず大気中から直接降下する沈着)が多くなり、2011年3月14日から15日を再現した気象シミュレーションなどにより沈着は原発の北西方向で相対的に少なく、南方向から関東地方にかけて多くなることを示した。 宇都宮らは東京都内でエアロゾルを収集したフィルターの溶出実験により、2011年3月15日に東京に飛来した放射性セシウムのうち8割から9割がセシウムボールであったと推定している。 これは東京都内に降下した粒子の個数に換算しておよそ2兆個に相当する。
さらに宇都宮らは、オートラジオグラフィーを利用した簡易測定法により福島第一原発周辺各地の放射性セシウム汚染におけるセシウムボールの寄与率を推定した。 その結果、セシウムボールは2011年3月14日夜から15日午前に南方向に流れた放射性プルームと15日午後から16日未明に北西方向に流れたプルームに特異的であり、おおむね原発から離れるほど寄与率は高かった。 特に、南方向へのプルームのセシウムボール寄与率は8割程度に達していた。一方、原発から近い避難地域内の建物内では、地上階入口付近で屋外よりはるかに高い割合で不溶性セシウム粒子が集積していることが報告されている。