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論文

Dynamics of radiocaesium within forests in Fukushima; Results and analysis of a model inter-comparison

橋本 昌司*; 田中 拓*; 小松 雅史*; Gonze, M.-A.*; 坂下 渉*; 操上 広志; 仁科 一哉*; 太田 雅和; 大橋 伸太*; Calmon, P.*; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 238-239, p.106721_1 - 106721_10, 2021/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.48(Environmental Sciences)

本研究は、福島の主に常緑針葉樹林内における放射性セシウムの移行について、複数の研究チームによるモデルを用いた解析を行い、比較を行うことで、モデルのパフォーマンスを分析したものである。また、落葉層の除去と樹木更新の2つの管理シナリオ、および落葉広葉樹林を対象とした補助シナリオについても比較、分析した。いずれのモデルも実測の放射性セシウム濃度の変化傾向などを再現できたが、事故から50年後の予測についてはばらつきが大きく、継続した調査、解析による評価が必要である。

論文

Calculations for ambient dose equivalent rates in nine forests in eastern Japan from $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs radioactivity measurements

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; 高橋 純子*; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

Journal of Environmental Radioactivity, 226, p.106456_1 - 106456_12, 2021/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:38.15(Environmental Sciences)

Understanding the relationship between the distribution of radioactive $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in forests and ambient dose equivalent rates ($textit{.{H}}$*(10)) in the air is important for researching forests in eastern Japan affected by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident. This study used a large number of measurements from forest samples, including $$^{134}$$Cs and $textsuperscript{137}$Cs radioactivity concentrations, densities and moisture contents, to perform Monte Carlo radiation transport simulations for $textit{.{H}}$*(10) between 2011 and 2017. Calculated $textit{.{H}}$*(10) at 0.1 and 1 m above the ground had mean residual errors of 19% and 16%, respectively, from measurements taken with handheld NaI(Tl) scintillator survey meters. Setting aside the contributions from natural background radiation, $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in the organic layer and the top 5 cm of forest soil generally made the largest contributions to calculated $textit{.{H}}$*(10). The contributions from $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs in the forest canopy were calculated to be largest in the first two years following the accident. Uncertainties were evaluated in the simulation results due to the measurement uncertainties in the model inputs by assuming Gaussian measurement errors. The mean uncertainty (relative standard deviation) of the simulated $textit{.{H}}$*(10) at 1 m height was 11%. The main contributors to the total uncertainty in the simulation results were the accuracies to which the $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs radioactivities of the organic layer and top 5 cm of soil, and the vertical distribution of $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs within the 5 cm soil layers, were known. Radioactive cesium located in the top 5 cm of soil was the main contributor to $textit{.{H}}$*(10) at 1 m by 2016 or 2017 in the calculation results for all sites.

論文

Role of advection in atmospheric ammonia; A Case study at a Japanese lake basin influenced by agricultural ammonia sources

久保田 智大; 黒田 久雄*; 渡邊 未来*; 高橋 晃子*; 中里 亮治*; 樽井 美香*; 松本 俊一*; 中川 圭太*; 沼田 康子*; 大内 孝雄*; et al.

Atmospheric Environment, 243, p.117856_1 - 117856_9, 2020/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.55(Environmental Sciences)

大気アンモニア(NH$$_{3}$$)の乾性沈着は水圏生態系への窒素負荷経路の1つである。アジア諸国におけるNH$$_{3}$$の最大の排出源の一つである農業・畜産は、NH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動を引き起こし、乾性及び湿性沈着により湖沼流域へ影響を与えることが知られている。しかし、観測ネットワークの不足から、流域スケールでのNH$$_{3}$$濃度の空間分布はよく知られていない。本稿では、農業・畜産が盛んな流域(霞ヶ浦流域)でのNH$$_{3}$$濃度の空間的及び季節的変動の支配的要因を明らかにすることを目的とした。観測は2018年10月10日から2020年1月14日まで、合計36地点で行った。観測期間中の平均NH$$_{3}$$濃度は、農用地,湖,住宅地,森林の順に高かった。畜舎近傍で観測されたNH$$_{3}$$濃度は夏季より冬季の方が高く、気温に依存する揮発プロセスに基づくNH$$_{3}$$排出量の季節変化と異なった。農用地や湖のNH$$_{3}$$濃度と気象要素との比較から、排出源からのNH$$_{3}$$の移流の季節変化の重要性が示唆された。湖上のNH$$_{3}$$の乾性沈着量を推定したところ、全窒素の湿性沈着量を上回る可能性がある。湖への乾性沈着は植物プランクトンの増殖プロセスに関連することが知られており、水圏生態系の管理を行う上でNH$$_{3}$$の移流を考慮するべきである。

口頭

PHITS models for ambient dose equivalent rates in Fukushima's Radiocesium contaminated forests

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

PHITS Monte Carlo models were used to assess factors affecting ambient dose equivalent rates (H*(10)) in forests in Fukushima Prefecture. Three models were developed with different levels of detail to understand how the distribution of radioactive cesium within forests, shielding by trees and soil composition affect H*(10). The models were parametrized using measurements from deciduous and coniferous forests in Fukushima Prefecture.

口頭

福島における放射性物質分布調査,9; 福島第一原発事故後6年間にわたる森林内での周辺線量当量率の経時変化解析

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

2011年から2017年までの福島県の森林内における周辺線量当量率($textit{.{H}}$*(10))の計時変化を解析した。PHITSを用いて、森林内での$textsuperscript{134}$Csと$textsuperscript{137}$Csの分布の経時変化が$textit{.{H}}$*(10)に与える影響を計算した。常緑針葉樹の樹冠から林床への放射性セシウムの移行は、事故後の早い時期には、$textsuperscript{134}$Csと$textsuperscript{137}$Csの放射崩壊率によって予想されるよりも1m高さの$textit{.{H}}$*(10)の減少を遅くするようであった。

口頭

Using PHITS to calculate ambient dose equivalent rates in radiocesium contaminated forests

Malins, A.; 今村 直広*; 新里 忠史; Kim, M.; 佐久間 一幸; 篠宮 佳樹*; 三浦 覚*; 町田 昌彦

no journal, , 

About 72${%}$ of the $textsuperscript{134}$Cs and $textsuperscript{137}$Cs fallout in Fukushima Prefecture from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) deposited on forests. Future choices for the management of contaminated forests depend on estimates of radiation doses to workers and residents under different management scenarios. This talk describes research conducted with PHITS to understand the factors necessary for creating appropriate models for calculating ambient dose equivalent rates ($textit{.{H}}$*(10)) in forests from inventories of $textsuperscript{134}$s and $textsuperscript{137}$Cs. The models herein were based measurements from FFPRI and JAEA surveys of forest sites in Fukushima and Ibaraki Prefectures. These surveys provided measurements of densities, dimensions, moisture contents and $textsuperscript{134}$Cs and $$^{137}$$Cs inventories of crowns, trunks, organic layers and soil in the forests. Three geometry models were created for forests, varying from a simple model representing trees and the atmosphere as homogeneous layers of matter, to models with representations of individual tree trunks and crowns. A new PHITS function allows counter values to be set separately for source particles upon generation from each multi-source, meaning the contributions from radiation originating in different source regions to $textit{.{H}}$*(10) could be calculated easily. The counter function also allowed calculation of the contributions of scattered and unscattered photons to $textit{.{H}}$*(10) separately. Good correlation was obtained between simulated and measured $textit{.{H}}$*(10) values across nine sites for the 2011-17 period (Fig. 1). Despite the different levels of geometric detail, the results from all three geometry models were all within a few percent of each other. The elemental compositions chosen for materials had a negligible effect on the calculations.

口頭

移流の重要性; 農業系アンモニア揮散の影響を受けた霞ヶ浦流域における事例研究

堅田 元喜*; 久保田 智大; 黒田 久雄*; 渡邊 未来*; 高橋 晃子*; 中里 亮治*; 樽井 美香*; 松本 俊一*; 中川 圭太*; 沼田 康子*; et al.

no journal, , 

大気アンモニア(NH$$_{3}$$)の乾性および湿性沈着は、湖沼の富栄養化の原因を明らかにする上で考慮すべき重要な窒素負荷経路である。作物や畜産などの農業系はアジア諸国における最大のNH$$_{3}$$排出源の一つであり、空間的にも時間的にも変動が大きい。一般に、NH$$_{3}$$の揮散(排出)速度は夏季や施肥の時期に最大になることが知られているが、多くのアジア諸国ではNH$$_{3}$$濃度のモニタリングは限定的であり、流域スケール(数10から数100km$$^{2}$$)のNH$$_{3}$$濃度の支配的要因はわかっていない。本研究では、富栄養湖である茨城県霞ヶ浦の流域とその周辺でNH$$_{3}$$濃度の多地点観測を実施し、地上気象データや既往のNH$$_{3}$$排出量マップとの比較から、その空間分布や季節変動を決定している要因を検討した。そのために、霞ヶ浦流域を網羅する36地点に拡散型パッシブサンプラー(小川商会製)を設置し、2018年6月から2020年1月まで月平均NH$$_{3}$$濃度の観測を行い、得られたNH$$_{3}$$濃度と全国1kmメッシュのNH$$_{3}$$排出量推計マップ・地上気象データとの関係を比較した。その結果、排出量推計値が最大である地域では、NH$$_{3}$$濃度が夏季に比べて冬季の方が高かった。これは、気温上昇や施肥などの揮散プロセスをNH$$_{3}$$の空間分布の支配的要因とする既往の研究に対して、本研究のような流域スケールでは風向の季節変動が支配的になりうる可能性が示された。

口頭

Dynamics of radiocaesium in forests deposited by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident; Long-term monitoring and modelling approaches

橋本 昌司*; 田中 拓*; 小松 雅史*; Gonze, M.-A.*; 坂下 渉*; 操上 広志; 仁科 一哉*; 太田 雅和; 大橋 伸太*; Calmon, P.*; et al.

no journal, , 

森林でのCs-137の過去から将来にわたる動態を評価するためにモデリングアプローチを適用した。構造,プロセス,パラメータ,数値アプローチの異なる6つのモデルがモデル相互比較に参加し、予測と不確実性について分析した。適切なキャリブレーション後のモデル相互比較により、フォールアウト後初期に対して、モデルは実測データを信頼ある範囲で再現することが確認された。一方、50年後の長期予測では大きな相違が示された。本モデル相互比較は、将来予測のためのモデルを改善するために、様々な森林タイプに対して10年オーダーのデータ、および総合的で長期のデータを用いた検証の繰り返しが重要であることを示した。

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