セシウム ボール。 セシウムボールについて詳しい方にお聞きします。

発見された「セシウムボール」 福島原発事故に新たな事実が

セシウム ボール

東日本大震災の発生以前には、そんな安全神話が信じられていた。 しかし2011年3月11日に事故は起き、放射性物質が東日本の広範な地域に飛散した。 福島第一原発事故から8年がたついま、飛散した放射性物質は「たいしたことはない」「健康影響はない」とされているが、はたして本当だろうか。 原発事故後、新しく発見された「セシウムボール」という放射能汚染物質がある。 いったいどういうものなのか。 研究者に話を聞いた。 水に溶けない性質を持ち、放射性セシウムを含み、放射線を多く出す微粒子だ。 過去に研究のない「未知の領域」として、多くの学者が研究を進めている。 その1人、九州大学の宇都宮聡准教授(理学博士)は、米国、英国、フランスと国内の学者との共同研究チームを組み、6本の論文を発表した。 宇都宮氏は、アメリカ・ミシガン大学の原子力工学科で放射性物質や原子力の専門知識を学んだ経歴を持つ。 原発事故が起き、その知識が役に立つのではないかと考え、研究に着手。 宇都宮氏が率いる研究グループは、福島第一原発から230キロ離れた東京都内の大気エアフィルターからセシウムボールを見つけた。 その同時刻のエアフィルターを分析したのが左下の写真だ。 黒い粒は放射性物質の存在を示しているが、その約9割がセシウムボールであると判明している。 このセシウムボールの構造分析も実施。 すると、原発事故で溶けた核燃料がコンクリートと反応してできたこともわかった。 核燃料は原子炉の圧力容器を突き抜け、格納容器の底のコンクリート部分に溶け落ちて固まった。 これは「燃料デブリ」と呼ばれ、廃炉作業を進めるうえで大きな問題になっている物質だ。 セシウムボールは、まれに燃料デブリの小さな破片を取り込みながら、周りの環境に飛んでいくと考えられる。 それを裏づける研究もある。 「圧力容器が破損したケースの実験によれば、溶けた燃料とコンクリートが反応したときにセシウムボールと似たような微粒子ができることが報告されている」(宇都宮氏) さらに二次イオン質量分析という手法で詳細に分析を行ったところ、放射性物質の含有比率や、原発の何号機から放出されたセシウムボールなのかなどもわかってきた。 いったい何が問題なのか? セシウムボールの大きさは、0・5〜数ミクロン。 例えば、PM2・5の「2・5」は、2・5ミクロン以下のことで、小さいために人間の肺の奥にまで到達しやすいとされ、問題になっている。 つまり、セシウムボールも、呼吸により体内に取り込まれる可能性がある大きさだ。 別の研究では、事故当時、東京23区にはまんべんなく放射性物質が降りそそいだとされている。 さらに呼吸によって体内に取り込んだ場合、ピーク時には1時間あたり17個ほど吸い込む可能性があった。 そのうちの20〜40%(数個)が体内に沈着すると考えられる。 肺に沈着した場合、セシウムボールが体内で溶けるまでにかかる時間は、2ミクロンの大きさで35年以上かかり、条件によってはもっと長い期間になると推定している。 加えて、セシウムボールの内部には原発事故由来のウラン酸化物(核燃料成分と同じ物質)が含まれていることも明らかになっている。 原発から数キロ地点の土壌から発見されたもので、ウランの構造や構成物の比率などを分析し、このウランが原子炉から出たものであると突き止めている。 「燃料デブリは、ウラン酸化物が主な成分であるだけではなく、構造物や有害な核分裂生成物など、いろいろなものを含んだ放射性のゴミです」(宇都宮氏) 原発事故時に放出されたウランの量から考えると、セシウムボールに含まれていたとしても極めて微量だ。 さらにアルファ粒子というセシウムとは異なる種類の放射線が出ている。 ウランの人体への健康影響は古くからの研究データがあり、今回のウランの濃度では重大な健康影響は出ないとされている。 その一方で、溶けた高温の核燃料がコンクリートと反応してセシウムボールができたときに、空気中の浮遊物を取り込んでいるとすれば、さまざまな物質が含まれていてもおかしくはない。 原子炉核燃料の被覆材であるジルコニウムとウランの混合酸化物も発見され、核燃料の被覆管が溶け混ざったものであることもわかっている。 実際、セシウムボールには、セシウムやウラン以外の重要な放射性物質が含まれている可能性もあるという。 宇都宮氏らは研究を進め、「未知の領域」に踏み込み、知見を積み重ねている。 「この研究は、燃料デブリのカケラが環境中に放出されてしまったことを伝える一方、廃炉作業で困難とされる燃料デブリの取り出しに向けて、知らなければならないデブリの性質の一部を明らかにすることができるはずです。 取り出し作業を安全に行うための手がかりになってほしい」(宇都宮氏) 科学者たちは、いまなお、セシウムボールの研究をさまざまな角度から続けているのだ。 そこで、セシウムボールによる内部被ばくの影響について、学者が発表を行っている。 日本原子力研究開発機構の佐藤達彦氏は、局所被ばくの可能性も示唆しながら 「従来の被ばくと応答(影響)は異なる可能性がある」と発表。 放射線医学総合研究所の松本雅紀氏も 「従来の可能性を仮定した吸入による被ばく線量評価と異なる可能性」を前提に、シミュレーションや生体内挙動モデルを検討。 両者とも 過去の知見が適用できない認識は共通している。 また、大分県立看護科学大学・国際放射線防護委員会(ICRP)の甲斐倫明氏も前出の番組の中で 「内部被ばくの影響は見直していく必要がある」と話している。 核や原子力を推進する組織の学者たちが、セシウムボールの影響については、これまでの知見を適用できないとする慎重論を述べているのだ。 数々の原発訴訟に関わる井戸謙一弁護士は、このセシウムボールの健康影響を特に懸念している。 「リスクがはっきりしないのであれば、そのような環境を避けるのが最良の対策です。 それができなくても、マスクなどの対策はしてほしい。 でも、いまの日本は、マスクで防護を行うだけでも攻撃される可能性がある」 事故直後から、被ばくを恐れると、特に国の避難指示のなかった地域では「過剰反応だ」と叩かれる風潮もあった。 被ばくに関しては「いちばんのリスクはストレス」(元原子力規制委員長・田中俊一氏)との発言があるなど、実際の健康影響は否定されがちで、自己防衛すら「風評被害」と責められる空気もある。 「広島・長崎の原爆症認定訴訟でも、ニュアンスはさまざまあるが、内部被ばくを考慮しないのは適切ではないという内容の判決も出てきています」(井戸氏) 国際的にみても、核開発当時から、内部被ばくの軽視は問題にされてきた。 「そこをはっきりさせてしまうと、核開発は非人道的なものと評価され、続けられないのでしょう。 日本はその問題に正面から向き合い、考えなくてはならないと思います」(井戸氏) 原発事故後、安倍政権は原発に反対する多くの世論をよそに、大飯、高浜、玄海、川内、伊方など、国内の原発を次々と再稼働させてきた。 また同時に、海外に向けては原発輸出を進めてきたが、米国、英国、台湾、ベトナム、リトアニアなどで輸出はすべて失敗した。 世界が脱原発に舵を切る中、電気事業連合会の会長に新たに就任した関西電力の岩根茂樹氏は今年6月、「原発新増設」に言及。 日立製作所の株主総会では、社長の東原敏昭氏が、「引き続き(原発を)推進していく覚悟だ」と強気な構えを見せる。 福島第一原発事故で生まれたセシウムボールという「未知の領域」である課題を抱え、事故被害者や住民の健康を軽視したまま、日本はどこへ行くのか。 福島第一原発事故で引き起こされたさまざまな問題や、その被害者を精力的に取材している。 近著に『その後の福島 原発事故後を生きる人々』(人文書院).

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セシウムボールとは?東京にも飛散か?成分や大きさ人体への影響も

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原発事故により少なくとも3万人以上が現在も福島県外で避難生活を続けている 原発は事故を起こさない。 東日本大震災の発生以前には、そんな安全神話が信じられていた。 しかし2011年3月11日に事故は起き、放射性物質が東日本の広範な地域に飛散した。 福島第一原発事故から8年がたついま、飛散した放射性物質は「たいしたことはない」「健康影響はない」とされているが、はたして本当だろうか。 原発事故後、新しく発見された「セシウムボール」という放射能汚染物質がある。 セシウムが含まれた未知の微粒子で、'17年にNHK「クローズアップ現代」で取り上げられ、話題になった。 いったいどういうものなのか。 研究者に話を聞いた。 水に溶けない性質を持ち、放射性セシウムを含み、放射線を多く出す微粒子だ。 過去に研究のない「未知の領域」として、多くの学者が研究を進めている。 その1人、九州大学の宇都宮聡准教授(理学博士)は、米国、英国、フランスと国内の学者との共同研究チームを組み、6本の論文を発表した。 宇都宮氏は、アメリカ・ミシガン大学の原子力工学科で放射性物質や原子力の専門知識を学んだ経歴を持つ。 原発事故が起き、その知識が役に立つのではないかと考え、研究に着手。 '16年に最初の論文を発表する。 宇都宮氏が率いる研究グループは、福島第一原発から230キロ離れた東京都内の大気エアフィルターからセシウムボールを見つけた。 東京都では'11年3月15日午前10~11時に放射能のピークが観測されている。 その同時刻のエアフィルターを分析したのが左下の写真だ。 黒い粒は放射性物質の存在を示しているが、その約9割がセシウムボールであると判明している。

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ボールミル法による土壌中からのセシウムの除去

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セシウムボールにおける放射性セシウムのあたりは1000億毎に達し、その特性から形成過程や放出過程が注目された (後述のの節を参照)。 不溶性であるため環境中や生体中で長期間滞留する可能性があるなど、これまであまり想定されてこなかった環境・体内動態を示しうる (参照)。 事故当時の大気中のを収集していたフィルタの分析によりに初めて報告され (参照)、その後、前後の限定された期間にやを含む原発周辺の広い地域を汚染した主要物質のひとつと考えられるようになった (参照)。 その詳細な成因や潜在的影響については依然不明な点が多く、研究が進められている。 なお、同じく不溶性で放射性セシウムを含むが粒径がより大きく不定形をした粒子(タイプBの粒子)も発見されており、セシウムボール(タイプAの粒子)とともに調査・研究されている。 ただしセシウムボールの呼称は粒径が小さく球形をした比放射能が大きなタイプAの粒子に対してのみ使われている (参照)。 発見 [ ] におけるのや粒子の大きさ、の別、水への可溶性などといった様態を知ることは、その大気中での拡散や環境中での残留形態、ひいては生物への影響を知る上で重要なものとなる。 により放出されるのうち燃料から揮発しやすく、かつ長期的影響を残す核種であるは、炉から漏出した後、 CsOH や CsI のような水溶性の組成を取ると考えられていたが、における環境への放出過程の理解は限定的なものであり、化学組成は当初十分に明らかではなかった。 大気中の微小粒子の測定を行っていたのらは、原発事故発生後、にある研究所でを収集したフィルターを分析した。 関東方面への主要な2回の到達時(および前後)の分析では、21日のものの放射性セシウムが酸で溶け出したのに対し、15日のものには不溶性の放射性セシウムが多く含まれていることが見出された。 またからは15日のサンプルにおいて放射性物質が局所に集中していることを示す特徴的な斑点が現れた。 飛来した放射線源であるとみなされたこの粒子は、粒径の小ささにもかかわらず数 Bq 程度の放射能をもっていた。 により、粒子にはセシウムをはじめ、、、、などが検出され、(ガラス質)の(二酸化ケイ素)の中にセシウムを始めとする様々な元素が含まれていると見られた。 これらを報告したの足立らの論文がこの不溶性の球状放射性セシウム粒子に関する報告の最初の事例となり、事故時の原子炉内の状況を解明する手がかりを与えるものとして、また特異な形態が環境や生物に与える影響について注目された。 これらの粒子がその後の研究会発表やメディアなどで セシウムボール Cs-ball, caesium ball と通称されるようになった。 ありふれたを基質に強くした、を含み、その他いくらかの、などを有する。 特に粒子中のの割合が高く、で数パーセントにのぼる。 を用いた詳細なからは、この他、炉の構成物質とともにと思われる多様な元素(、、、、、、)が検出された。 さらに微量のも認められ、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。 ただしを出す核種に関しては現在、セシウム以外検出されていない。 また、樹木の葉から採取されたセシウムボールには表層に薄い欠乏層があり、の環境ではのセシウムが数十年の期間をかけ環境中に浸出することを示していた。 形成・飛散過程 [ ] 種々のを含む溶融した核燃料は、とからなる、を主体とする、および原子炉底部のさまざまな構造物を融かしながら落下し、内底部ペデスタル(土台)のを熱分解・侵食して( ())、高い放射能をもつを形成した。 しかし、セシウムボールの組成は炉心溶融で想定されるデブリとは一致していない。 らの研究グループは、運転中に燃料と被覆管の間に溜まっていたセシウムなどの揮発性の高い核分裂生成物が、燃料破壊後におよびとして圧力容器内に充満し、一方、溶融コアがペデスタルのを含むコンクリートを侵食したのち、気体となったが酸素と結びつきセシウムボールの基質を構成したとのシナリオを提示している。 急速に冷却して生じたこの多孔質のガラス質二酸化ケイ素にセシウムなどを含むエアロゾルが捉えられた。 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 ()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 ()(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、から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、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。 環境・生体への影響 [ ] セシウムボールは溶解しにくいため環境・生体に長く留まる可能性があり、粒子のごく近傍への放射線の影響が懸念されている。 セシウムボールの溶解実験によると、セシウムボールは純水より海水で溶けやすく10年程度で溶解する。 一方、肺の内部を模した模擬肺液による実験では溶解までに35年以上を要するとみられる。 水溶性のの場合、肺胞に沈着したセシウムは比較的すみやかにに吸収され全身に薄く広がったのちにより100日程度で排出される。 一方、セシウムボールのような不溶性の粒子の場合、一部はに貪食されすみやかに気道へと移動・排出されるが、一部は ()を経てゆっくりとをはじめとするに移動し、その場合は数十年に及ぶ長期間に渡り生体内に滞留すると推定される。 実際、作業員に対する調査で、胸部のみ放射性セシウムの減少の一部が実効半減期3000日以上を示すような遅い例が見つかっており、不溶性の粒子が肺に残留していると疑われている。 のは、その場合でもICRPの考え方に従えば、健康影響を心配するほどの量とはならないだろうとTVインタビューで見通しを述べている。 一方、ICRPなどによる現在の内部被曝線量評価の枠組みには極端な比放射能をもち長期間滞在するような粒子の影響は組み入れられていないため、線量に対するセシウムボールの影響の詳細な評価の必要性が呼びかけられている。 定量的影響を見積もる試みとして、のらは、1粒子の動態から線量をとして評価するモデルを作成した。 不溶性粒子のうち長期に留まるものの割合を、吸入する粒子のうちの4とし 、吸入した粒子の各種動態すべてに対するとしての肺全体のは長期残留粒子によって1. 6倍まで押し上げられた。 一方、セシウムボール中のセシウム核崩壊時のはセシウムボールの周囲1 mm 以内の局所にほぼ吸収されを生成するため、局所での影響の評価が重要となる。 OH など主要なラジカルの発生量がそれぞれ毎秒数100から数1000基になると見積もっている。 これは生体内ではごく局所の細胞の ()の数を増加させることにつながる。 類似する放射性粒子 [ ] タイプBの不溶性セシウム粒子 [ ] 不溶性放射性物質の粒子としてはセシウムボールよりも大きく、最大0. 5 mm 程度に達するものの比放射能が小さい不定形をした粒子も発見されている。 セシウムボールを タイプA、この相対的に大きな粒子を タイプBと呼ぶ場合もある。 セシウムボール(タイプA)が2号機もしくは3号機由来と考えられているのと異なり、タイプBは1号機から放出されたと考えられており、粒子の大きさから肺には入りにくい。 の(ゆきひこ)は、タイプBの不溶性粒子は、建屋内の製の断熱材に吸着されたセシウムが、建屋のにより融けた断熱材とともに粒子となって広まったとの推定を行っている。 佐藤らは実験とを用いてタイプBの粒子がもたらすDNA損傷を見積もり、遠位細胞へのDNA損傷の増加と近位細胞への「」の両方が誘発されると報告している。 他の放射性粒子 [ ] 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。 のでは同様に微小で比放射能の高い物質が拡散しと呼ばれた。 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、、、のような放射性核種を多く含むが 、セシウムボールは特にセシウム137を豊富に含み、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。 注釈・出典 [ ]• Osborne, Morris F. ; Richard A. Lorenz 1992. Nuclear Safety 33 3 : 344—365. Devell, Lennart; Kjell Johansson 1994. Specific features of cesium chemistry and physics affecting reactor accident source term predictions Report. SKI Report. 2012. ; Rodney C. Ewing, and Alexandra Navrotsky 2012. Science 335: 1184—1188. Scientific Reports 3: Article No. 2554. Igarashi, Yasuhito; Kouji Adachi, Mizuo Kajino, Yuji Zaizen 2014. PDF. Vienna, Austria. "シリーズ原発事故 13 謎の放射性粒子を追え!". サイエンスZERO. NHK. 2014年12月21日放送. 粒径は Adachi et al. 2013 において 2. 2014 において 1. 4—2. 2017 において 2. 0—3. 2019 において 0. 58—2. 2014. Analytical Chemistry 86 17 : 8521—8525. 2019. "Caesium fallout in Tokyo on 15th March, 2011 is dominated by highly radioactive, caesium-rich microparticles". 放射性セシウム( 134Cs および 137Cs)の重量パーセントは Adachi et al. 2013 において 5. 5 および 2. 2019 において 0. 55—10. 2017. Scientific Reports 7: Article No. 42731. 2016. Anthropocene 14: 71—76. 2016. Scientific Reports 6: Article No. 20548. 137Cs のみの放射能として Adachi et al. 2013 において 3. 04 および 0. 02 Bq; Abe et al. 2014 において 1. 10—1. 49 Bq; Furuki et al. 2017 において 0. 906—11. 3 Bq; Utsunomiya et al. 2019 において 0. 0484—1. 09 Bq など。 比放射能は Furuki et al. 2017 において 0. 95—4. 2019 において 0. 952—3. 東京電力ホールディングス『』(レポート)、 PDF 、2017年12月25日。 東京電力ホールディングス『』(レポート)、 PDF 原子力規制庁〈原子力規制委員会、特定原子力施設監視・評価検討会(第60回)資料2-1〉、2018年5月18日。 週刊女性 PRIME. 2019年10月31日閲覧。 Ikehara, Ryohei; Mizuki Suetake, Tatsuki Komiya, et al. 2018. 2019. Chemosphere 241: Article No. 125019. 九州大学プレスリリース 2019年10月23日. 2019年10月31日閲覧。 Okumura, Taiga; Noriko Yamaguchi, Terumi Dohi, et al. 2019. Scientific Reports 9: Article No. 3520. Suetake, Mizuki; Yuriko Nakano, Genki Furuki, et al. 2019. Chemosphere 233: 633—644. 生体内沈着及び体内動態」『』(レポート)、環境省、2008年4月。 ; K. Tani, E. Kim, et al. 2016. Radiation Protection Dosimetry 170 1—4 : 315—317. 微粒子性状及び短寿命核種の寄与を考慮した線量評価の精緻化」『』(レポート)、 pdf 〈環境研究総合推進費終了研究成果報告書〉、2018年。 クローズアップ現代. NHK. 2017年6月6日放送. Manabe, Kentaro; Masaki Matsumoto 2019. Journal of Nuclear Science and Technology 56 1 : 78—86. 甲斐他、環境研究総合推進費報告書 2018。 沈着せず排出されるものを含めたうちでの割合。 甲斐他、環境研究総合推進費報告書 2018。 図 4 -13。 長期残留粒子の線量は ICRP Publ. 137 に基づく平均値の数10倍から100倍の辺りに分布する。 Utsunomiya et al. 35—12. OH 発生は、1. Matsuya, Yusuke; Yukihiko Satou, Nobuyuki Hamada, et al. 2019. Scientific Reports 9: Article No. 10365. International Atomic Energy Agency IAEA 2011-08. Report. IAEA-TECDOC-1663. ; Viktor A Zheltonozhsky, Maryna V Zheltonozhskaya, et al. 2011. Health Physics 101 4 : 368—374. 外部リンク [ ]• Thompson, Andrea 2019年3月11日. Scientific American. 2019年10月31日閲覧。 Brown, Azby 2019年8月17日. Safecast. 2019年10月31日閲覧。

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