『保健医療科学』第60巻 第4号, p.292－299 （2011年8月）
特集：東日本大震災特集 放射性物質の健康影響 <総説>
福島第一原子力発電所から放出された放射性物質の大気中の挙動
大原利眞，森野悠，田中敦
独立行政法人国立環境研究所
抄録
平成 23 年 3 月 11 日の東日本大震災によって発生した，東京電力福島第一原子力発電所の事故によって，大量の放射性物質が大気中に放出された．放出された放射性物質は，福島県だけでなく，東北南部や関東地方を含む広い範囲で，土壌，水道水，牧草，農産物，畜産物，上下水道汚泥など様々な環境汚染を引き起こしている．また，将来的に，半減期の長い137Csなどによる長期の環境影響が懸念される．本稿では，これまでに公表された放射性物質の放出量や測定結果に係る各種資料，及び，大気シミュレーション結果に基づき，福島原発から放出された放射性物質の大気中の挙動に関する知見を整理する．
福島原発から 4 月初めまでに大気中に放出された 131Iと 137Cs の総量は，それぞれ 1.5 1017Bq と 1.5 1016Bq程度と推計され，特に 3 月 15 日午前中の 2 号機からの放出が多かったと考えられている．放射性物質の大気への放出によって，茨城県北部で測定された空間線量には 3 つの大きなピーク（3 月 15 日，16 日，21 日のいずれも午前中）が認められる．これらのピークは，放射性プルームが北風によって南に運ばれたことと，このプルームが降水帯に遭遇して放射性物質が地表面に湿性沈着したことによって説明できる．また，筑波での測定結果は，放射性核種の構成比が時間的に大きく変化すること，131I のほとんどはガス状であるが一部は微小粒子として存在しているのに対し放射性セシウム（134Cs と 137Cs）は数ミクロンの粒子として存在していることを示す．
大気シミュレーションによって計算された131I と 137Cs の沈着量の空間分布によると，放射性物質の影響は福島県以外に，宮城県や山形県，関東地方，中部地方東部など広域に及んでいる．また，時間的には，空間線量のピークが認められた 3 月15 日～ 16 日と 3 月 21 日以降の数日の 2 期間で集中している．更に，3 月に放出された131Iの 35%，137Cs の 27% がモデル領域内に沈着したこと，131I沈着量のほとんどは乾性沈着したのに対して 137Cs は湿性沈着が支配的であること，放出された131I と 137Csのうち南東北と関東の 1 都 10 県に沈着した割合はどちらも 13% 程度であり，131I は福島県，茨城県，栃木県， 137Csは福島県，宮城県，群馬県，栃木県などで沈着量が多いことなどが示された．
キーワード: 放射性物質，原子力発電所事故，大気シミュレーション，湿性沈着，放射性プルーム
Abstract
The nuclear accident in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accompanying the Great Tohoku Earthquake and Tsunami on 11 March 2011 resulted in the release of enormous amounts of radionuclides into the atmosphere. Radionuclides cause many types of radioactive contamination in soil, water, pasture, agricultural products, livestock products, sludge from water and sewage treatment, and others in Fukushima prefecture as well as over a wide area, including South Tohoku and the Kanto region. This paper presents a summary of the atmospheric behaviors of radioactive materials from the FDNPP based on publications related to emissions estimates and field measurements, as well as the results of numerical simulation.
The total amounts of 131I and 137Cs emitted from the FDNPP into the atmosphere until the beginning of April were estimated at around 1.5 1017 Bq and 1.5 1016 Bq, respectively. A huge amount of emission from the second reactor in the morning of March 15 was reported by the Nuclear and Industrial Safety Agency. There were three sharp peaks in radioactivity in the atmosphere measured in the northern part of Ibaraki prefecture between March 15 and April 20. The reasons for these peaks, seen on the mornings of March 15, 16, and 21 were considered to be as follows: (1) the radioactive plume was transported from the FDNPP to northern Ibaraki due to the north wind, and (2) the radionuclides in the plume were deposited on the Earth’s surface by wet deposition when it encountered the rain band. The atmospheric concentrations of radionuclides measured in Tsukuba demonstrated that the radionuclide composition showed a large degree of temporal variability and the gaseous fraction of 131I was dominant, while 137Cs was present all in particulate matter with diameters of several micrometers.
Simulated areas of high 131I and 137Cs deposition extend widely from Fukushima prefecture to the surrounding area (southern Tohoku, Kanto, and eastern Chubu). The high deposition rates were concentrated in two periods from March 15 – 16 and a few days since March 21 when the peaks of radioactivity in the atmosphere were detected. On average, the amounts of deposition for 131I and 137Cs in ten prefectures in southern Tohoku and Kanto were about 13% of the emissions from FDNPP for both species. 137Cs deposition rates are also the highest in Fukushima, followed by Miyagi, Gunma, and Tochigi.
keywords: radioactive materials, atmospheric simulation, nuclear accident, wet deposition, radioactive plume