[論文レビュー] Measurement of airborne radioactivity from the Fukushima reactor accident in Tokushima, Japan

K. Fushimi, Shingo Nakayama+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2011

Radioactive contamination and transfer参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、福島第一原子力発電所の事故の後、日本・徳島で高容量空気採取とHPGeガンマ線分光法を用いて大気中の放射能を測定した。大気中に131I、134Cs、137Csが同定され、ピーク濃度は2011年4月6日ごろに観測され、西風帯の影響を受けて北半球を約40 km/秒で周回する世界的な大気中プラウムの存在を示し、同定された同位体比の崩壊分析および検出効率のモンテカルロシミュレーションによる検証がなされた。

ABSTRACT

The airborne radioactive isotopes from the Fukushima Daiichi nuclear plan t was measured in Tokushima, western Japan. The continuous monitoring has been carried out in Tokushima. From March 23, 2011 the fission product $^{131}$I was observed. The radioisotopes $^{134}$Cs and $^{137}$Cs were also observed in the beginning of April. However the densities were extremely smaller than the Japanese regulation of radioisotopes.

研究の動機と目的

• 福島第一原子力発電所の事故後に西日本で大気中放射性核種をモニタリングおよび定量すること。
• 北半球を横断する放射性プラウムの到着時刻および輸送ダイナミクスを特定すること。
• ガンマ線分光法による崩壊系列を示す核種の検出効率をモンテカルロシミュレーションを用いて評価すること。
• 同位体比（131I/137Csおよび131I/134Cs）の分析を通じて、放射性プラウムの起源および移動時間の特定を行うこと。
• 測定された放射能レベルと規制基準を比較し、環境的・健康的影響を評価すること。

提案手法

• 大気中微粒子を収集するため、HVC-1000NサンプラとGB-100Rガラスろ材を用いた高容量空気採取（1 m³/min）。
• 高純度ゲルマニウム（HPGe）検出器を用いたガンマ線分光法。背景を低減するため、1 cm 厚のOFHC銅および10 cm の lead 表面を装備。
• Geant4.9.4.p02 を用いたモンテカルロシミュレーションにより、特に崩壊系列からの複数ガンマ線放出の検出効率を正確に決定。
• 採取後24時間以内に2時間ごとにエネルギースペクトルを取得し、ラドン子核種の干渉を最小限に抑えるために16–24時間のデータを分析。
• シミュレーションおよび測定効率の検証に IAEA-444 標準源を用いた。
• 世界の長さにわたる経度にわたる最大検出日と相関するプラウムの起源および移動時間の追跡のため、同位体比分析（131I/137Csおよび131I/134Cs）を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 福島第一原子力発電所の事故に起因する放射性プラウムは、いつ徳島に到達したか？
• RQ2 北半球を横断する大気中放射性プラウムの輸送速度および経路は何か？
• RQ3 同位体比（131I/137Cs）は時間とともにどのように変化したのか？ これによりプラウムの起源および移動時間の特定に何が示唆されるか？
• RQ4 崩壊系列からのガンマ線の検出効率が、測定された活動濃度にどの程度影響を与えたか？
• RQ5 西日本における検出された放射能レベルは、環境的・健康的影響にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 131Iの最初の有意な検出は2011年3月23日であった。134Csおよび137Csは4月上旬に検出された。
• 131Iのピーク濃度は2011年4月6日に観測され、3月15日の主要な放出から約3週間後であった。これは長距離大気輸送を示している。
• 放射性プラウムの移動速度は約40 km/秒であり、西風帯のパターンと一致していた。世界中の観測地点における最大検出日と経度との相関関係によって裏付けられた。
• 131I/137Cs比は当初10以上であったが、4月3日～7日にかけて約4に低下した。これは、ピークが3月12日～15日の放出に起因するプラウムによるものであり、初期の放出とは異なることを示している。
• 131I/134Cs比も4月3日～7日に一時的に約4に低下し、早期の3月の放出に起因する世界規模の周回プラウムの仮説をさらに裏付けた。
• 測定された放射能レベルは、日本の規制基準値の5桁分下回っており、西日本における健康リスクは無視できる程度であった。