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寺田 宏明
点発生源からのメソスケール拡散シミュレーション; 福島第一原子力発電所事故をふまえて(気象研究ノート第248号), p.115 - 121, 2023/09
大気拡散モデルの検証に必要な入力データのうち放出源情報について述べる。ここでは、福島第一原子力発電所事故時の放出源情報として、日本原子力研究開発機構により大気拡散計算結果と環境モニタリングデータの比較に基づき推定された成果から、Katata et al. (2015)とTerada et al. (2020)について推定手法の概要と推定結果の特徴を解説する。Katata et al. (2015)では、新たに公開された環境モニタリングデータと沈着計算を精緻化した大気拡散計算により主要な放射性核種(
Cs, 
Cs, 
I, 
Te)の放出率が逆推定され、従来の研究では不明であった事故初期の放出率の詳細な時間変化が明らかとなった。Terada et al. (2020)では、ベイズ推計に基づく統計的な最適化手法が導入され、大気中濃度,地表沈着量,日降下量の複数種の測定データを用いて従来の推定による放出率推移が最適化された。この再推定では、新たに公開されたCs大気中濃度の多地点連続データが活用され、このデータとベイズ推計を組み合わせた解析手法により放出率だけでなく気象場も改善された。
寺田 宏明; 永井 晴康
Isotope News, (775), p.44 - 48, 2021/06
国内の原子力緊急時に迅速に放射性物質の大気拡散予測情報を提供するための緊急時対応システムとして、旧日本原子力研究所(現在の日本原子力研究開発機構、以降「原子力機構」)は、緊急時環境線量情報予測システム(System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information: SPEEDI)を開発し、「緊急時迅速放射能影響予測ネットワークシステム」として文部科学省により運用された。その後、原子力機構では、計算範囲の拡大と高度な気象及び拡散計算モデルの使用により予測性能を向上した世界版SPEEDI (WSPEEDI: Worldwide version of SPEEDI)を開発し、様々な応用研究を行ってきた。筆者らは、2011年3月11日に発生した東日本大震災に起因する東京電力福島第一原子力発電所事故に対して、このWSPEEDIの活用により様々な対応を実施してきた。この経験に基づき、様々な気象条件や任意の放出条件に対する大気拡散計算結果を即座に取得でき、様々な応用が可能な大気拡散データベースシステムWSPEEDI-DBを開発した。本稿では、WSPEEDI-DBの開発の経緯と本システムの概要について述べる。
篠原 伸夫; 井上 洋司; 打越 貴子*; 小田 哲三*; 熊田 政弘; 黒沢 義昭; 広田 直樹*; 伯耆田 貴憲; 中原 嘉則*; 山本 洋一
第25回核物質管理学会日本支部年次大会論文集, p.51 - 58, 2005/00
原研は、核兵器を究極的に廃絶し、原子力の平和利用を推進する国の基本的な政策に基づき、包括的核実験禁止条約(CTBT)に関して、条約遵守を検証するための国際・国内体制のうち放射性核種にかかわる施設・システム等の整備・開発を行っている。条約議定書に記載された国際監視システム(IMS)のうち、原研では沖縄監視観測所(RN37),高崎監視観測所(RN38),東海公認実験施設(RL11)、及び国内データセンター(NDC)にかかわる技術開発研究と整備・運用を行っている。本発表では、原研におけるCTBT検証制度に関連する核不拡散技術開発研究の状況について報告する。発表の主題は、(1)CTBT検証制度の概要,(2)RN37, RN38並びにRL11の整備及び運用,(3)放射性核種データのためのNDCの整備である。このうちNDCでは、国際データセンター(IDC)から世界中の観測所で測定されたデータを受信して試験的に解析評価するとともに、大気拡散モデルコード(WSPEEDI: Worldwide Version of System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information)を用いた放出源情報推定のためのシステム開発を行っている。
山澤 弘実
日本原子力学会誌, 41(2), p.114 - 116, 1999/00
被引用回数：2 パーセンタイル：21.16(Nuclear Science & Technology)スペインAlgecirasで医療用Csが溶鉄炉に誤投入されたことにより、Csの大気中放出事故が発生した。この放出に伴うCsが南欧を中心とする欧州の広い地域で検出された。同事故について、放出日時、放出量及び広域影響をWSPEEDIを用いて評価した。WSPEEDIのシミュレーション結果とモニタリングデータの比較により、放出は1998年5月30日03~06UTCの間又はその前後数時間、放出量は2.2TBqと推定され、降雨沈着等を考慮すると放出量はさらに大きかった可能性が指摘された。また、この放出による広域の放射線影響は、自然放射線と比べ無視できる大きさであったと考えられる。
山澤 弘実
日本原子力学会誌, 40(11), p.885 - 891, 1998/00
被引用回数：2 パーセンタイル：24.46(Nuclear Science & Technology)放射能を含む汚染物質の濃度等のモニタリング値から、放出位置及び相対的な放出率の時間変化を推定する手法を開発し、長距離拡散実験データを用いて推定精度を検証した。この手法では、多数のマーカー粒子をモニタリング地点から放出し、時間を遡る方向に移流計算を行い、粒子の統計量から放出源情報を推定する。対象範囲は、放出源から1,000km程度またはそれ以上である。検証の結果、放出位置及び相対的な放出率の時間変化がほぼ良好に再現できることが示された。また、本手法と順方向の拡散計算を組み合わせる方法が有効であることが指摘された。
永井 晴康; 寺田 宏明; 都築 克紀; 堅田 元喜; 太田 雅和; 古野 朗子; 門脇 正尚; 朱里 秀作*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故時に放出された放射性物質による住民の被ばく線量について、現時点では実測に基づく評価が困難な事故初期段階における被ばく線量を詳細に評価するために、計算シミュレーションにより放射性物質の時間空間分布を再構築する。まず、既存の放出源推定結果を調査した結果、JAEAの最新の放出源再推定結果がサイト周辺のモニタリング結果を良好に再現し有効と考えられたため、この放出源情報のさらなる精緻化を進めることとした。大気拡散シミュレーションについては、最新の気象モデルWRF及び高度なデータ同化手法を導入するとともに、大気拡散モデルに精緻な沈着過程を導入し、放射性物質の大気拡散及び沈着状況の再現性向上のための改良を行った。次に、大気拡散シミュレーションを実行し、積算地表沈着量の観測値との比較により再現性の評価を行った。また、データベースの計算手法及び解析手法を試作し、放射性物質大気濃度・沈着量の時間空間分布データベースの基本版を構築した。今後、放出源情報及び拡散計算を最適化し、データベースを完成する予定である。
寺田 宏明; 永井 晴康
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故時の住民の被ばく線量把握において、ヨウ素等の短半減期核種による事故初期の内部被ばく線量は、現時点では実測に基づく評価が困難である。そこで本研究では、最新の知見を反映した大気拡散シミュレーションの活用により、実測データと整合するように放射性物質の拡散状況を再構築することで、線量推計に必要となる実測データを補完した放射性物質大気濃度・沈着量の時間空間分布データベースを構築することを目指している。最新の気象モデルWRF及び高度なデータ同化手法を導入し、精緻な沈着過程を導入した大気拡散モデルにより原子力機構による最新の推定放出量を用いてシミュレーションを実施した。まず、Cs-137の大気中濃度と地表沈着量の計算値をそれぞれSPMろ紙テープ分析および航空機モニタリングによる観測値と比較して再現性を評価した。さらに、I-131について、I-129沈着量測定値から推定したI-131沈着分布との比較により再現性評価を行うとともに、化学形組成比についての感度解析により計算結果の不確実性を評価した。今後、気象場の再現性向上と、SPMろ紙テープ分析によるI-129濃度観測値による再現性評価が重要である。
永井 晴康; 寺田 宏明; 都築 克紀; 古野 朗子; 門脇 正尚; 掛札 豊和*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故に伴い環境中に放出された放射性物質による事故初期段階における被ばく線量を評価するために、線量推計に必要となる放射性物質大気濃度・沈着量の時空間分布データベースを大気拡散解析により構築する。大気拡散解析は、原子力機構で開発したWSPEEDIに最新の気象モデルWRF及びアンサンブル計算手法を導入するとともに、大気拡散モデルに化学形態を考慮した精緻な沈着過程を導入し、放射性物質の大気拡散・沈着状況の再現性向上を図っている。まず、WRFによりアンサンブル気象場を作成し、それぞれ放出期間分割(1時間ごと)した単位放出条件の大気拡散計算を実施し、様々な放出条件の大気拡散計算結果を作成可能なデータベースを構築する。このデータベースから得られる計算値と環境モニタリングの測定値の比較結果を統計的に解析することで、アンサンブル計算結果から最も再現性の高い気象場を選定し、測定値を再現するように放出源情報を最適化する。試験計算により、これまで再現性が低かった2011年3月12日
13日の福島県浜通り北部の3地点(原町, 相馬, 新地)におけるCs-137濃度測定値の時間変化を良好に再現できることを確認した。今後、全評価対象期間にわたって本解析を実施し、放射性物質大気濃度・沈着量の時空間分布データベースを構築する計画である。
山澤 弘実*; 佐藤 陽祐*; 大浦 泰嗣*; 森口 祐一*; 寺田 宏明; 古野 朗子; 都築 克紀; 門脇 正尚; 関山 剛*; 足立 光司*; et al.
no journal, ,
環境研究総合推進費: 課題番号1-1802「原子力事故データの総合解析による事故時の有害物質大気中動態評価法の高度化」(20182020年)では、東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故を題材として、有害物質放出事故時の数百km範囲での大気中動態を評価するために必要な要素技術の高度化に取り組んでいる。本研究は、(1)1F事故大気中濃度データの整備と解析、(2)放出源情報推定法の改良、(3)気象場再現法及び大気拡散数値モデルの高度化、(4)大気中濃度解析結果を参照データとするモデル比較試験及び防災利用での計算結果提示法のプロトタイプ構築、の研究テーマにより構成されている。本発表では、各研究テーマによるこれまでに得られた主要な成果の概要を紹介する。
寺田 宏明; 永井 晴康; 都築 克紀; 門脇 正尚; 古野 朗子
no journal, ,
原子力事故等において大気中に放出される放射性物質の放出源情報を、空間スケールの異なる大気拡散計算と様々な種類の環境測定値の総合的比較により逆推定する手法を開発した。本手法では、空間スケールの異なる範囲で得られた様々な環境測定データから作成した測定値ベクトルと、計算領域や解像度が異なる拡散計算から作成したソース・レセプター行列をベイズ推定で用いることで、複数の空間スケールの拡散計算が様々な環境測定データを総合的に再現するように放出率を最適化する。本手法を、福島第一原子力発電所事故時のCs放出率推移の最適化に適用した。発電所周辺域, 東日本域, 北半球域の3つの空間スケールの拡散計算と、国内における地表沈着量や日降下量のほか、国内外における大気中濃度の観測データを使用して、従来研究においてベイズ推定を用いず領域スケールのデータのみから推定された放出率を最適化したところ、拡散計算の再現性が向上することを確認した。
寺田 宏明; 永井 晴康
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)事故では、放射性物質が長期間環境中に放出され、大気中を拡散して広範囲に地表汚染をもたらした。このような事態に対処するためには、放射性物質の拡散と汚染状況を正確に把握する必要があり、環境モニタリングによる実測と大気拡散モデルを用いた計算による予測を相補的に用いた放射性物質の時間空間分布の評価が有効である。この大気拡散予測の計算シミュレーションシステムとしては、緊急時環境線量情報予測システムSPEEDIが旧日本原子力研究所(現在の原子力機構)により開発され、国内事故対応のための「緊急時迅速放射能影響予測ネットワークシステム」として文部科学省により運用されていた。一方、原子力機構では、SPEEDIを世界版として発展させた予測システムWSPEEDIを開発し、原子力事故及び非原子力分野への応用に取り組んできた。本発表では、SPEEDIおよびWSPEEDIについて、システム開発の経緯と概要、及び1F事故を含む放射性物質の放出事象への応用について解説する。
山澤 弘実*; 大浦 泰嗣*; 森口 祐一*; 寺田 宏明; 関山 剛*; 五藤 大輔*; 鶴田 治雄*; 佐藤 陽祐*
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)事故の内部被ばく線量の評価では、大気中濃度実測値に基づく評価の代替として大気拡散モデルを用いる手法が使われてきた。しかし、(1)大気中濃度の分析が未了でプルーム動態が十分解明されていないこと、(2)放出源情報及びその推定方法と事故当時の気象場に不確かさが残されていること、(3)大気拡散モデルに不確かさが残されていることが課題であった。これら課題の解決は、今後の原子力事故を含む有害物質大気中放出事故の影響及びリスクの評価の不確かさを低減する上で不可欠であることが指摘されており、モデル予測結果の不確かさの低減と不確かさを踏まえた緊急時利用法の検討が必要である。そこで、環境研究総合推進費1-1802「原子力事故データの総合解析による事故時の有害物質大気中動態評価法の高度化」では、大気中濃度データ等からの放出源情報推定法の改良、データ同化を用いた気象場再現方法及び沈着過程に着目した大気拡散モデルの検証・改良、1F事故時の大気環境測定局SPM計ろ紙の分析等による大気中濃度データ整備、及び複数の大気拡散モデル計算値と測定値を総合化した情報提供法枠組みの提案を目的とした。本発表では、これらの研究成果全体を概観するとともに、主に大気拡散モデルの緊急時利用法についての検討結果を議論する。
寺田 宏明; 永井 晴康; 都築 克紀; 門脇 正尚
no journal, ,
原子力事故時に大気中に放出された放射性物質の放出源情報を、大気拡散シミュレーションと環境測定値の比較からベイズ推定により逆解析する手法を開発している。本手法では、計算領域や解像度が異なる複数の空間スケールの拡散計算が、時間・地点・種類の異なる様々な環境測定データを総合的に再現するようにベイズ推定に基づき放出率を最適化する。本手法の緊急時への適用性を、福島第一原子力発電所事故データを用いた仮想的リアルタイム推定実験により検証した。実験は、事故発生から3月末までをフェーズ1(2日後)、フェーズ2(1週間後)、及びフェーズ3(3週間後)に分割し、一定値の放出率を初期設定値として、各フェーズで使用可能な測定データによる放出率推定を順次繰り返した。実験結果から、本手法により地表汚染の概況の早期把握と事故規模の概算評価に必要な放出源情報を推定可能であることが示された。
永井 晴康
no journal, ,
原子力機構で開発した放射性物質の大気拡散予測システムWSPEEDIについて、予測計算手法の概要、計算モデルの検証、及び応用事例を紹介する。応用事例として、チョルノービル原発事故への適用による計算モデルの検証、北朝鮮地下核実験に対応したモニタリング計画策定のための大気拡散予測情報の提供、及び福島第一原子力発電所事故に対する放出源情報の推定と大気拡散解析の結果を説明する。
永井 晴康
no journal, ,
原子力機構で開発した放射性物質の大気拡散予測システムWSPEEDIについて、予測計算手法の概要、計算モデルの検証、応用事例、及び今後の計画を紹介する。応用事例として、チョルノービル原発事故への適用による計算モデルの検証、北朝鮮地下核実験に対応したモニタリング計画策定のための大気拡散予測情報の提供、及び福島第一原子力発電所事故に対する放出源情報の推定と大気拡散解析の結果を説明する。
