テーマ 1: 福島復興に向けた取り組みと放射線防護場の課題 Ⅲ 土壌に分布する放射性セシウムによる 公衆の被ばく線量換算係数 日本原子力研究開発機構 放射線防護研究グループ 佐藤大樹 2014/12/19 保物セミナー 2014 1
発表の内容 研究の背景 研究の目的 計算方法 計算結果 まとめ 2014/12/19 保物セミナー 2014 2
防護量 (Sv) 等価線量 H 実効線量 E 放射線加重係数 w R 組織加重係数 w T 及び人体数値模型を用いて計算 線量換算係数の必要性 線量換算係数 物理量 フルエンス F (1/cm 2 ) カーマ K (Gy) 吸収線量 D (Gy) 放射能濃度 A (Bq/cm 2 ) 放射線検出器等で測定 E w w D T T R T,R R 実用量 周辺線量当量 H*(d) (Sv) 方向性線量当量 H (d, W) 個人線量当量 Hp(d) 線量計やサーベイメータで測定 未知の放射線場において迅速に実効線量を評価するには 線量換算係数の使用が有効 2014/12/19 保物セミナー 2014 3
これまでの研究 理想化した被ばく条件に対する外部被ばく線量換算係数 国際放射線防護委員会 (ICRP) ICRP Publication 116 (2010) Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposure 環境中に広範に分布した放射性核種による外部被ばくに対しては直接適用できない 2014/12/19 保物セミナー 2014 4
これまでの研究 ( つづき ) 環境に分布した放射性核種に対する外部被ばく線量換算係数 米国環境保護庁 (EPA) Federal Guidance Report No. 12 (1993) External Exposure to Radionuclides in Air, Water, and Soil 様々な環境での被ばく形態に対応したデータの提供 ( 大気 水 土壌 ) IAEA-TECDOC-1162 (2000) Generic Procedures for Assessment and Response during Radiological Emergency 計算に使用したデータやモデルが古い (ICRP1990 年勧告 ) 独国環境 健康研究センター (HMGU) GSF-Bericht (1990) Calculation of Organ Doses from Environmental Gamma Rays Using Human Phantom and Monte Carlo Methods Phys. Med. Biol. 57 (2012) Organ Doses from Environmental Exposures Calculated Using Voxel Phantoms of Adults and Children 新しいデータやモデルに対応 (ICRP2007 年勧告 ) 年齢別のデータを提供被ばく形態が限定的 ( 大気 線源深さ0.5g/cm 2 の土壌 ) 2014/12/19 保物セミナー 2014 5
研究の目的 環境に分布した放射性核種による様々な外部被ばく形態に対応可能な線量換算係数を 公衆を代表す る複数の年齢群に対して最新のデータおよびモデルに基づき系統的に整備する 被ばく形態 : 線源エネルギー : 評価年齢 : 線量評価体系 : 放射性核種 : 土壌 ( 複数の線源深さ ) 大気 水 10 kev ~ 8 MeV( 光子 電子 ) 新生児 1 歳 5 歳 10 歳 15 歳 成人男女 ICRP Publ. 103(2007 年勧告 ) に準拠 ICRP Publ. 107に収録された1252 核種 本日は 土壌 ( 線源深さ ;0.0g/cm 2, 0.5g/cm 2, 2.5g/cm 2, 5.0g/cm 2, 10.0g/cm 2 ) 放射性セシウム (Cs-134, Cs-137) 外部被ばく線量換算係数の計算 積算実効線量の計算 2014/12/19 保物セミナー 2014 6
計算方法 3 次元放射線輸送計算コード PHITS* * T. Sato et al., J. Nucl. Sci. Technol., 50, 913 (2013). 人体数値模型 男性 大気 500 m 新生児 1 歳 5 歳 10 歳 15 歳成人 女性 500 m 土壌 Cs-134 or Cs-137 1m ICRP リファレンスファントム, ICRP Publication 110 (2009). UF-NCI ハイブリッドファントム, C. Lee et al., Phys. Med. Biol., 52, 3309 (2007), C. Lee et al., Phys. Med. Biol., 55, 339 (2010). 2014/12/19 保物セミナー 2014 7
環境放射線場の計算結果 空気カーマ率 (ngy/h per kbq/m 2 ) Cs-137 土壌深さ0.0 g/cm 2 土壌深さ0.5 g/cm 2 本研究 2.53 1.73 ICRU Report 53 2.53 EPA 2.54 HMGU 1.72 2014/12/19 保物セミナー 2014 8
臓器吸収線量の計算結果 線源深さ :0.5 g/cm 2 M F HT HT E w T T 2 2014/12/19 保物セミナー 2014 9
外部被ばく線量換算係数の計算結果 C 1 Cs-137 (msv/h per kbq/m 2 ) 一様平板線源の土壌中深さ (g/cm 2 ) 0.0 0.5 2.5 5.0 10.0 新生児 3.10E-06 1.67E-06 9.48E-07 6.82E-07 4.09E-07 1 歳 2.56E-06 1.64E-06 9.12E-07 6.13E-07 3.60E-07 5 歳 2.27E-06 1.48E-06 8.60E-07 5.99E-07 3.56E-07 10 歳 2.12E-06 1.38E-06 8.39E-07 5.71E-07 3.33E-07 15 歳 1.90E-06 1.31E-06 7.61E-07 5.25E-07 3.05E-07 成人 1.85E-06 1.28E-06 7.43E-07 5.15E-07 2.99E-07 約 0.6 倍 成人 (1990 年勧告準拠 ) 1.90E-06 1.28E-06 7.30E-07 5.14E-07 2.98E-07 C 2 周辺線量当量率 H*(10) 3.12E-06 2.16E-06 1.35E-06 9.58E-07 5.95E-07 2014/12/19 保物セミナー 2014 10
線量換算係数を用いた外部被ばく線量率の計算 放射能濃度から実効線量率 (msv/h) の計算 放射能濃度から周辺線量当量率 (msv/h) の計算 E A C A C 134 134 137 137 M 1 M 1 H A C A C * 134 134 137 137 M 2 M 2 A M = 放射能濃度の測定値 (kbq/cm 2 ) A M = 放射能濃度の測定値 (kbq/cm 2 ) C 1 = 放射能濃度から実効線量率への換算係数 (msv/h per kbq/cm 2 ) C 2 = 放射能濃度から周辺線量当量率への換算係数 (msv/h per kbq/cm 2 ) 周辺線量当量率から実効線量率 (msv/h) の計算 E 134 134 137 137 * A C1 A C 1 HM 134 134 137 137 A C2 A C2 H* M = 周辺線量当量率の測定値 (Sv/h) 福島第一原発事故後の線量評価への適用 134 137 初期条件 : A A A 0 134 134 137 137 * C1 exp t C1 exp t E HM C 134 134 137 137 2 exp t C 2 exp t t = 事故発生からの経過時間, λ = 崩壊定数 2014/12/19 保物セミナー 2014 11
積算実効線量への換算係数 ; C 3 (msv per kbq/m 2 ) C 3 積算実効線量の計算 T 2 ln 2 C 1 1 (365.25 24) ex p tw ( t) dt, T T1 /2 ln 2 ln 2 W t 0.82 0.4 exp t 0.6 exp t 1.5 50 Cs-134 Cs-137 C 1 = 実効線量率への換算係数 (msv/h per kbq/cm 2 ) T1 = 関心のある期間の始点 ( 年 ) T2 = 関心のある期間の終点 ( 年 ) t = 放射能濃度測定からの経過時間 ( 年 ) T 1/2 = 核種の物理半減期 ( 年 ) W(t) = 環境移行関数 * C 3 積算期間 (msv per kbq/m 2 ) 1ヶ月目 2ヶ月目 1 年目 50 年間 新生児 4.45E-03 4.19E-03 4.05E-02 1.07E-01 1 歳 4.04E-03 3.86E-03 3.82E-02 1.03E-01 5 歳 3.69E-03 3.52E-03 3.49E-02 9.45E-02 10 歳 3.29E-03 3.14E-03 3.12E-02 8.56E-02 15 歳 3.00E-03 2.87E-03 2.87E-02 8.10E-02 成人 2.94E-03 2.82E-03 2.82E-02 8.01E-02 新生児 1.81E-03 1.72E-03 1.79E-02 2.17E-01 1 歳 1.52E-03 1.48E-03 1.63E-02 2.13E-01 5 歳 1.34E-03 1.32E-03 1.46E-02 2.05E-01 10 歳 1.26E-03 1.23E-03 1.36E-02 1.98E-01 15 歳 1.13E-03 1.11E-03 1.24E-02 1.94E-01 成人 1.10E-03 1.08E-03 1.21E-02 1.93E-01 2014/12/19 保物セミナー 2014 12 *L.R. Anspaugh et al., Movement of radionuclides in terrestrial ecosystems by physical process, Health Phys., 82, 669 (2002).
積算実効線量の計算 ( つづき ) 外部被ばくによる積算実効線量 (msv) の計算 E A C A C 134 134 137 137 ext M 3 M 3 A M = 放射能濃度の測定値 (kbq/cm 2 ) C 3 = 放射能濃度から積算実効線量への換算係数 (msv per kbq/cm 2 ) 家屋等の線量低減効果を補正した積算実効線量 (msv) の計算 E E RF OF OF po ext ext (1 ) RF = 家屋等による線量低減係数 OF = 居住割合 (RF が適用できる時間の割合 ) 分類 窓に面した部屋の側面の数 階数 線量低減係数の範囲 木造家屋 - 1F 0.3 0.6 2F 0.4 0.7 1F 0.02 0.04 0 2F 0.01 0.03 3F 0.025 1F 0.06 0.12 鉄筋コンクリート造ビル 1 2F 0.06 0.08 3F 0.06 1F 0.11 0.14 2 2F 0.09 0.12 3F 0.09 2014/12/19 保物セミナー 2014 13 古田琢哉他, 環境に沈着した事故由来の放射性セシウムからのガンマ線に対する建物内の遮蔽効果及び線量低減効果の解析, JAEA-Research 2014-003.
まとめ 土壌に分布した放射性セシウムに対する外部被ばく線量換算係数を整備した 放射能濃度や周辺線量当量率から迅速に実効線量率を導出できるようになった 低年齢ほど大きな実効線量率を示すが いずれもサーベイメータ等でモニタされる周辺線量当量率よりも小さいことが分かった 放射性核種のある地域に特定の期間滞在した際の積算実効線量への換算係数を評価した 家屋などによる線量低減効果も考慮した実効線量の見積もりが可能になった 参考文献 佐藤大樹他, 土壌に分布した放射性セシウムによる外部被ばく線量換算係数の計算, JAEA-Research 2014-017 (2014). 2014/12/19 保物セミナー 2014 14