Validation study of ambient dose equivalent conversion coefficients for radiocaesium distributed in the ground; Lessons from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident

越智 康太郎; 舟木 泰智; 吉村 和也; 飯本 武志*; 松田 規宏; 眞田 幸尚

Radiation and Environmental Biophysics, 61(1), p.147 - 159, 2022/03

https://doi.org/10.1007/s00411-022-00969-3

The ambient dose equivalent conversion coefficient (ADC) for converting from the radionuclide inventory to the ambient dose equivalent rate (ambient dose rate) is used to estimate exposure doses. We have collected actual data, ambient dose rate at 1 m above the ground level and vertical distribution of radiocesium in the soil sample, around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The actual data during FY2011-FY2019 is used for confirming the validity of ADC. The ADC assuming the vertical distribution of radioceisum were calculated with relaxation mass depth. Good correlation was found between the calculated inventory by the ambient dose rate and ADC in this study and actual radiocesium inventory. Therefore, the ADC in this study sufficiently reflected the actual deposition status of radiocesium on the ground surface after the FDNPP accident.

可搬型ゲルマニウム半導体検出器を用いた測定による福島第一原子力発電所から80km圏内の土壌中天然放射性核種の空気カーマ率評価

三上 智; 田中 博幸*; 奥田 直敏*; 坂本 隆一*; 越智 康太郎; 宇野 騎一郎*; 松田 規宏; 斎藤 公明

日本原子力学会和文論文誌, 20(4), p.159 - 178, 2021/12

https://doi.org/10.3327/taesj.J20.010

2011年の福島第一原子力発電所事故により放出された放射性物質の影響のある地域で地殻ガンマ線によるバックグラウンド線量率のレベルを調査した。可搬型ゲルマニウム半導体検出器を用いて福島第一原子力発電所から80km圏内の370地点で、2013年から2019年にかけて地殻ガンマ線を測定した。ICRUレポート53に示される方法によってウラン238(U),トリウム232(Th)及びカリウム40(K)の土壌中放射能濃度とこれらによる地上1m高さにおける空気カーマ率を測定評価した。U, Th及びKの370地点の平均濃度はそれぞれ18.8, 22.7, 428Bq/kgであった。また、空気カーマ率の対象エリアの平均値は0.0402Gy/hであった。得られた空気カーマ率を文献に報告されている値と比較した。その結果、本研究による測定結果は文献に報告されている値と互いに相関があり、数値は不確かさの範囲内で一致していた。これは地殻ガンマ線による空気カーマ率は地質に依存するためである。地質時代が中生代、地質が花崗岩や流紋岩に分類される地点の空気カーマ率はその他の時代や岩石種に分類される地点の空気カーマ率に比べて統計学的に有意に高いことが確認できた。これは、既報の知見と整合する結果であった。

Fixed point observations and characterization of radioactive caesium in Tama river

萩原 健太*; 越智 康太郎; 小池 裕也*

Radioisotopes, 70(4), p.227 - 237, 2021/05

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.70.227

多摩川中流域で定点観測を実施し、河川水及び底質中の放射性セシウムの挙動を2012年から2016年にかけて調査した。河川水及び底質中の放射性セシウム濃度は、時間とともに減少した。雨により水中が懸濁すると、懸濁態放射性セシウムと底質中放射性セシウムの濃度が一時的に増加した。一方、溶存態放射性セシウムはこの影響を受けなかった。底質に関して逐次抽出、元素および結晶相分析を行い、放射性セシウムの化学状態と底質への吸着メカニズムを調査した。底質中の放射性セシウムは安定した化学形態で存在しており、バイオタイトが放射性セシウムを取り込んでいる可能性があった。

Simulation analysis of the Compton-to-peak method for quantifying radiocesium deposition quantities

Malins, A.; 越智 康太郎; 町田 昌彦; 眞田 幸尚

Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.147 - 154, 2020/10

Compton-to-peak analysis is a method for selecting suitable coefficients to convert count rates measured with in situ gamma ray spectrometry to radioactivity concentrations of Cs & Cs in the environment. The Compton-to-peak method is based on the count rate ratio of the spectral regions containing Compton scattered gamma rays to that with the primary Cs & Cs photopeaks. This is known as the Compton-to-peak ratio (RCP). RCP changes as a function of the vertical distribution of Cs & Cs within the ground. Inferring this distribution enables the selection of appropriate count rate to activity concentration conversion coefficients. In this study, the PHITS Monte Carlo radiation transport code was used to simulate the dependency of RCP on different vertical distributions of Cs & Cs within the ground. A model was created of a LaBr(Ce) detector used in drone helicopter aerial surveys in Fukushima Prefecture. The model was verified by comparing simulated gamma ray spectra to measurements from test sources. Simulations were performed for the infinite half-space geometry to calculate the dependency of RCP on the mass depth distribution (exponential or uniform) of Cs & Cs within the ground, and on the altitude of the detector above the ground. The calculations suggest that the sensitivity of the Compton-to-peak method is greatest for the initial period following nuclear fallout when Cs & Cs are located close to the ground surface, and for aerial surveys conducted at low altitudes. This is because the relative differences calculated between RCP with respect to changes in the mass depth distribution were largest for these two cases. Data on the measurement height above and on the Cs & Cs activity ratio is necessary for applying the Compton-to-peak method to determine the distribution and radioactivity concentration of Cs & Cs in the ground.

The Ecological half-life of radiocesium in surficial bottom sediments of five ponds in Fukushima based on measurements with Plastic Scintillation Fibers

Katengeza, E. W.*; 眞田 幸尚; 吉村 和也; 越智 康太郎; 飯本 武志*

Environmental Science; Processes & Impacts, 22(7), p.1566 - 1576, 2020/07

https://doi.org/10.1039/D0EM00160K

Plastic scintillation fibers (PSF) have been instrumental to in-situ surface surveys of radiocesium distribution post Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Their deployment to monitoring bottom sediments in aquatic environments provides the spatial extent of radiocesium distribution over wide areas compared to discrete points as provided traditionally by sediment sampling. This study monitored five ponds in Fukushima using PSF between 2013 and 2018 and estimated ecological half-life of radiocesium in those ponds. A forest-catchment pond had a relatively long ecological half-life, while the other ponds showed shorter half-lives. The longer half-lives draw attention to possible catchment-derived radiocesium inputs, which for the forest-pond was partly evident from spatial-temporal trends of PSF-based radiation maps.

平成29年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康*; 越智 康太郎; 結城 洋一*; 石崎 梓; 長田 直之*

JAEA-Research 2018-009, 48 Pages, 2019/01

JAEA-Research-2018-009.pdf:14.77MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の2年目の成果をまとめたものである。

Evaluation of ecological half-life of dose rate based on airborne radiation monitoring following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

眞田 幸尚; 卜部 嘉*; 佐々木 美雪; 越智 康太郎; 鳥居 建男

Journal of Environmental Radioactivity, 192, p.417 - 425, 2018/12

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.07.016

Many time of the airborne radiation monitoring was conducted. Temporal change of dose rate was evaluated based on airborne radiation monitoring. The air dose rate 5.6 years after the FDNPS accident has decreased by 80%. The increasing attenuation by radioactive cesium penetration into the soil was effective.

Development of an analytical method for estimating three-dimensional distribution of sediment-associated radiocesium at a reservoir bottom

越智 康太郎; 卜部 嘉*; 山田 勉*; 眞田 幸尚

Analytical Chemistry, 90(18), p.10795 - 10802, 2018/09

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01746

福島第一原子力発電所事故後、貯水域における放射性セシウムの拡散と蓄積を評価するために、堆積物中の放射性セシウムの分布は調査されてきた。広範囲の放射性セシウムの水平及び鉛直分布を測定するための分析手法を開発するために、2014-2016年の期間で福島県内の64のため池水底における253個の線スペクトルをNaI(Tl)シンチレーション検出器を用いて取得した。堆積物中の放射性セシウムの鉛直分布は、散乱及び光電ピークの強度と関係していることが明らかになった。並行して、推定結果の妥当性を確認するために同じため池でコア堆積物の採取を行った。In situスペクトロメトリーとコアサンプリングの結果との間に良好な相関性が見られた。これらの結果から、我々の開発した手法が放射性セシウムの挙動の理解や、貯水域の除染が必要であるかの判断に対する有効なアプローチであると考えられる。

Estimation of the vertical distribution of radiocesium in soil on the basis of the characteristics of -ray spectra obtained via aerial radiation monitoring using an unmanned helicopter

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 濱本 昌一郎*; 西村 拓*; 眞田 幸尚

International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(8), p.926_1 - 926_14, 2017/08

https://doi.org/10.3390/ijerph14080926

福島第一原子力発電所事故後、環境中の放射性セシウムの挙動を把握するために土壌中放射性セシウムの深度分布が調査されてきた。一般的な放射性セシウムの深度分布の測定手法は、土壌試料の採取及び放射能測定といった観点から煩雑である。本研究では、我々は無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線計測により得られた線スペクトルの特徴に着目することで、放射性セシウムの深度分布の推定手法を確立した。本手法は、放射性セシウムの深度分布を定量的に評価するために、様々な深さにおける散乱線に対する直接線の比の変動に着目した。結果から、前述の遠隔測定の結果と実際の土壌中放射性セシウムの深度分布との間に正の相関があることが分かった。

上空からの放射線測定技術の高度化,2; 無人ヘリコプターを用いた土壌中放射性セシウムの深度分布の推定

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 眞田 幸尚

no journal, , 

広範囲の福島原子力発電所事故由来の放射性セシウムの沈着量を迅速かつ簡便に評価するために、飛翔体に放射線検出器を搭載することで上空からの放射線測定技術を開発している。本発表では、無人ヘリコプターにLaBr(Ce)検出器を搭載することで、上空からの放射線測定を行った。測定で得られた 線スペクトルの特徴と、実際のヘリ直下の土壌中放射性セシウムの深度分布の関係性に着目することで、迅速かつ簡便に土壌中放射性セシウムの深度分布を推定する手法を開発した。本発表は、シリーズ発表その1と同様に、上空からの遠隔放射線測定技術の向上化を目的とするものである。