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永井 晴康; 茅野 政道*
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.1 - 58, 2023/09
原子力機構は、国内外の原子力事故時に大気放出される放射性物質による影響を評価するために緊急時環境線量情報予測システムSPEEDIおよびその世界版WSPEEDIを開発した。これらのシステムは、実際に発生した原子力事故への対応をはじめ、様々な大気拡散事象に応用され、多くの実績を上げてきた。ここでは、これらのシステム開発の経緯と概要、システムの検証、そしてシステムの利用実績について解説する。
鈴木 元*; 石川 徹夫*; 大葉 隆*; 長谷川 有史*; 永井 晴康; 宮武 裕和*; 義澤 宣明*
Journal of Radiation Research (Internet), 63(6), p.796 - 804, 2022/11
被引用回数：2 パーセンタイル：27.14(Biology)2011年の福島第一原子力発電所事故による被ばく線量と甲状腺がんの関係を明らかにするために、小児の甲状腺等価線量(TED)を評価する必要がある。これまでに、行動調査データと大気拡散モデルにより構築した放射性物質の時空間分布データベースを組み合わせたTED再構築手法について報告した。本研究では、この手法をさらに精緻化し、原発周辺16市町村における3256人の行動調査データに基づき、小児のTEDを評価した。TED評価結果は、いわき市,川俣町,飯舘村,南相馬市の小児1080人の測定データと近い値であった。1歳児のTEDの平均値は伊達市の1.3mSvから南相馬市小高地区の14.9mSvの範囲であり、95パーセンタイル値は伊達市の2.3mSvから浪江町の28.8mSvの範囲であった。本研究成果は、今後の甲状腺がんの調査に有効活用される。
永井 晴康
シビアアクシデント時の核分裂生成物挙動, p.112 - 116, 2021/05
福島第一原子力発電所事故による環境影響や公衆の被ばく線量を評価することを目的に、大気拡散シミュレーションを活用して放射性物質の大気中への放出量(ソースターム)の推定と拡散状況の解明が行われている。ここでは、日本原子力研究開発機構により、事故後早期から今日に至るまで実施されてきた研究を中心に、ソースターム推定の概要、事故進展と大気拡散過程、解析の課題と今後の展開について解説する。ソースタームの推定は、大気拡散シミュレーションを用いて、環境モニタリングデータから逆推定することでI-131とCs-137の放出率の時間推移を求めた。この推定値を用いた大気拡散シミュレーションは、測定された大気中濃度の時間変化と地表沈着量分布を良好に再現し、住民の避難行動パターンと組み合わせた線量推計に活用された。また、大気中に放出された放射性物質の大気拡散により、どのように大気拡散し陸域の汚染が生じたかを明らかにした。しかし、環境データからの逆解析には核種組成と化学形の情報が不足することに起因する不確かさがあるという課題があり、今後過酷事故解析と融合することで、ソースターム推定のさらなる精緻化が期待される。
永井 晴康; 堅田 元喜; 寺田 宏明; 茅野 政道
no journal, ,
原子力機構は、放射性物質の環境中移行を予測するシミュレーションシステムを開発している。初めに開発した緊急時環境線量情報予測システムSPEEDIは、現在国の緊急時対応システムとして運用されている。SPEEDIの機能を拡張することにより開発した世界版SPEEDI(WSPEEDI)は、大気力学モデルMM5と粒子拡散モデルGEARNにより構成される。WSPEEDIは、福島第一原子力発電所事故による環境影響解析に適用されている。まず、放射性物質の大気放出量を、環境モニタリングデータと大気拡散シミュレーションの結合解析により推定した。この放出量推定結果を用いて、局地域及び広域での拡散過程の解析を行った。放出量の推定結果は、国連科学委員会(UNSCEAR)による大気拡散解析及び被ばく線量評価にも活用されている。その後、新たに公開されたモニタリングデータと沈着過程を改良したWSPEEDIを用いて、放出量の再推定を行った。放出量の再推定結果を用いた改良版WSPEEDIのシミュレーションにより、局地と広域における
I及び
Csの沈着量分布を良好に再現した。
永井 晴康
no journal, ,
原子力機構では、環境モニタリングデータとWSPEEDIの大気拡散シミュレーションにより、福島第一原子力発電所事故による放射性物質の大気放出量推定と大気拡散解析を行ってきた。しかし、この放出量推定には不確実性があり、さらなる新規データの利用や解析手法の改良により改善する必要がある。そこで、環境モニタリングデータと炉内インベントリの
CsとCsの放射能比を比較することで、各原子炉における期間ごとの放出状況の推定を試みた。福島第一原子力発電所の1, 2, 3号機の炉内インベントリのCsとCsの放射能比が炉内で一様に分布すると仮定し、これらの環境放出と移行プロセスが同等であることから、沈着量測定における放射能比から、その地表汚染への各原子炉の寄与を評価した。この関係とWSPEEDIの大気拡散シミュレーション結果を比較することにより、放出量が増加した期間について放出に寄与した原子炉を推定した。本推定結果から、福島県東部の高汚染地域は、2011年3月15日の2号機と3号機からの放出によるものであり、岩手県と宮城県の県境及び霞ヶ浦周辺での汚染は、3月20から21日の3号機及び2号機からの放出が原因と示唆された。
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に際し、環境動態研究グループでは様々な事故対応活動を実施してきた。特に、事故後早期から、緊急時環境線量情報予測システムSPEEDI及びその世界版WSPEEDIによる大気拡散シミュレーションと環境モニタリングを組み合わせることで、大気中への放射性物質の放出量の推移を推定してきた。その後増加する環境モニタリング値やモデル改良に伴い放出量推定値を改訂してきたが、新たな取り組みとして、環境データに基づく解析と炉内事故進展解析との融合解析を進めている。放出量推定値は、旧原子力安全委員会、世界保健機関WHO、及び国連科学委員会UNSCEAR等、国内外での被ばく評価で利用されてきた。近年、WSPEEDIの大気拡散シミュレーションにより再構築した放射性核種の大気中濃度及び地表沈着量の時間空間分布が、住民の行動パターンと組み合わせた被ばく評価に活用されている。本発表では、これら一連の活動、最近の新たな取組み、及び今後の展開について述べる。
Csの動態解析森野 悠*; 北山 響*; 滝川 雅之*; 中島 映至*; 速水 洋*; 永井 晴康; 寺田 宏明; 斉藤 和雄*; 新堀 敏基*; 梶野 瑞王*; et al.
no journal, ,
大気拡散予測モデルの点源放出プルームに対する再現性や不確実性を明らかとするとともに、アンサンブル平均の有用性や今後のモデル改良に資する知見を得ることを目的として、福島第一原子力発電所事故を対象として大気モデル相互比較を実施した。相互比較では、日本学術会議による領域大気モデル相互比較実験で提出された7機関のモデル計算結果について、浮遊粒子状物質測定用ろ紙テープ分析による広域における1時間ごとのCs大気濃度データ、および航空機モニタリングによる積算沈着量データを対象に比較した。対象事例は、2011年3月12日から21日における9つのプルームとした。モデルによる実測再現性は3月15日に関東に拡散した事例で最も高かった。内陸部の広範囲に拡散した事例に対しては、いずれのモデルも比較的再現性が良かったのに対して、沿岸部を局所的に通過する事例では全体的にモデルの再現性は悪かった。また、7モデルのアンサンブル平均は概ねいずれのプルームにおいても平均以上の実測再現性を示しており、点源放出プルームのシミュレーションにおいてもアンサンブル平均の有用性が示された。
寺田 宏明; 永井 晴康
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故時に大気中に放出された放射性物質による公衆の被ばく評価のため、改良版WSPEEDIを用いた大気拡散シミュレーションにより放射性物質の環境中における時間空間分布を再構築している。本研究では、その不確かさを評価するため、ソースタームにおける粒子、無機ガス、有機ガスといったIの化学形組成比による地表沈着量と大気中濃度の計算結果への影響を解析した。Iの化学形組成比を様々に変えた計算ケースによる感度実験の結果、Iの地表沈着量分布は各化学形の沈着過程に対する性質に応じて、異なる結果となったが、時間積算したI大気中濃度への影響は小さかった。測定値との比較から、Katata, et al. (2015)のソースタームを用いて計算したI沈着量は、ガス:粒子比を極端な値に設定したものに比べて高い測定値再現性を示した。
永井 晴康; 寺田 宏明
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故による環境影響や公衆の被ばく線量を評価する上で、放射性物質の大気中への放出量と拡散状況を明らかにすることは重要である。日本原子力研究開発機構では、事故対応活動として事故後早期から、緊急時環境線量情報予測システムSPEEDI及びその世界版WSPEEDIによる大気拡散シミュレーションと環境モニタリングを組み合わせることで、大気中への放射性物質の放出量の時間推移を推定してきた。この成果は国内外の機関による大気拡散解析や被ばく線量評価に利用されてきた。本報告では、これら一連の活動,最近の新たな取組み、及び今後の展開について述べる。
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; 谷森 達*
no journal, ,
原子力機構では、東京電力福島第一原子力発電所事故における教訓や詳細解析による対応経験から、原子力緊急時に関する様々な対応について、大気拡散シミュレーションを最大限に活用するために、大気拡散予測システムWSPEEDI-IIの予測性能と信頼性を高めるための研究開発を進めている。本報告では、現在実施している研究開発として、様々な条件に対する詳細な大気拡散計算結果を即座に作成できる大気拡散データベースシステム、大気拡散シミュレーションと環境モニタリングデータの融合解析により原子力事故時に放射性物質の放出源情報を推定するシステム、及び放射性物質の大気拡散シミュレーションと放射線計測を融合して大気中放射性核種の3次元濃度分布を導出するシステム(プルーム可視化システム)について紹介する。
大葉 隆*; 石川 徹夫*; 永井 晴康; 床次 眞司*; 長谷川 有史*; 鈴木 元*
no journal, ,
UNSCEAR2013レポートにおいて、福島第一原発事故時の原発周辺自治体の避難経路は全18パターンに集約されていた。本研究は、避難経路毎の割合から、各自治体における小児の甲状腺線量分布を明らかにする。県民健康調査より7市町村の19歳以下の行動記録を解析し、甲状腺線量の算出はWSPEEDI放射能分布データベースを用いた。対象市町村ごとに、4
5パターンの避難経路が示され、その甲状腺線量は避難経路毎に特徴が見られた。ここから、自治体ごとの小児の甲状腺線量分布と特定の避難経路との関係が示された。
大葉 隆*; 石川 徹夫*; 永井 晴康; 長谷川 有史*; 深谷 紀元*; 鈴木 元*
no journal, ,
UNSCEAR2013レポートにおいて、福島第一原子力発電所事故時の原発周辺自治体の避難経路は全18パターンに集約されていた。本研究は、福島県民健康調査の行動記録調査を利用して、福島第一原子力発電所事故時に放出された放射性プルームへのばく露に関連して避難シナリオを再構築するために、避難経路からそのパターンの割合を示し、吸入による小児の甲状腺線量の分布を示した。各市町村における避難経路は、4-5パターンに集約された。さらに、屋内退避係数とヨウ素取り込み率を補正した7市町村における1歳児の甲状腺線量の中央値と95パーセンタイルは、それぞれ1.2から15mSvと7.5から30mSvの範囲であった。本研究で補正した吸入による甲状腺線量の分布は、実測で報告されている甲状腺線量の測定値に近い分布を示しており、本研究における推定方法の妥当性が確認された。
古野 朗子; 木島 佑一; 冨田 豊; 山本 洋一
no journal, ,
本研究は、CTBT IMS(国際監視システム)高崎放射性核種観測所で観測されたXe-133の高濃度検出事象の放出源推定を、大気拡散の観点から実施することを目的とする。日本原子力研究開発機構は、高崎で希ガス監視観測所JPX38を運用しているほか、CTBTOとの希ガス共同測定プロジェクトの一環として、北海道幌延町(JPX81)と青森県むつ市(MUX88)で放射性キセノンの一時測定プロジェクトを実施している。高濃度検出事象は、2020年末から2021年初頭にかけて、JPX38だけでなくJPX81でも頻繁に発生した。当日の発表では、これらの高濃度検出事象の発生源推定解析の結果と、2つの観測所で測定された高濃度検出事象の関連について示す。
大葉 隆*; 石川 徹夫*; 宮武 裕和*; 永井 晴康; 長谷川 有史*; 義澤 宣明*; 鈴木 元*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故に関する甲状腺等価線量推計として、体表面汚染測定値から大気中放射能濃度の算出を介した結果を報告した。しかし、このプロセスは多くの不確定要素を有している。本報告は、大気中放射性物質の算出プロセスにおける体表面への沈着速度に関する不確定要素の範囲を明らかにすることを目的としている。対象者は、南相馬市と浪江町(n=349)で2011年3月13日15日に体表面汚染測定を受けた避難者とし、同一個人における体表面汚染測定値と県民健康調査の行動記録を利用した。沈着速度は、体表面汚染測定値を、行動記録と大気拡散シミュレーションデータにより求めた積算大気中放射能濃度で割ることにより算出した。その結果、屋内退避係数を0.5と仮定した場合、大気中放射性物質の体表面(頭頚部)への沈着速度は、中央値が0.1-0.2cm/secであった。この値は過去の文献と比較して妥当な範囲であった。原子力災害時に我々の沈着速度を利用する場合、体表面汚染測定値による算出プロセスにおいて信頼のある甲状腺等価線量推計を提供できる可能性が示唆された。
鈴木 元*; 大葉 隆*; 石川 徹夫*; 長谷川 有史*; 永井 晴康; 義澤 宣明*; 宮武 裕和*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故による甲状腺線量を評価するために、避難住民の行動記録と大気拡散シミュレーション結果の組合せによる評価手法を開発した。これまでに避難指示が出された7自治体の1歳児の甲状腺線量評価値を公表し、その結果は1080人の児童に対する甲状腺線量の直接測定値とよく一致した。しかし、いわき市,川俣町,広野町などの周辺自治体については、行動記録の解析を行うことができなかった。本研究では、16自治体の甲状腺線量評価結果を報告するとともに、直接測定値との比較により推定値の妥当性を確認する。また、UNSCEAR2020年レポートの推定値との比較結果について議論する。
宮武 裕和*; 義澤 宣明*; 鈴木 元*; 永井 晴康; 大葉 隆*; 長谷川 有史*; 石川 徹夫*; レガラド 真理子*
no journal, ,
本研究では、福島第一原子力発電所事故後の福島県内避難地域における水道水中のヨウ素131の経口摂取による内部被ばく線量の推定とその不確かさの検討を行った。まず、実測値と大気拡散シミュレーションにより算出されるヨウ素131の地表面沈着率を用いて、事故直後の水道水中のヨウ素131の放射能濃度を推定した。水道水中の放射能濃度変化は、新たに沈着した放射性物質による放射能濃度増加の効果と放射性物質の実効的な減衰で表すことができるとモデル化した。このモデルのパラメータは、実測値のデータを用いて決定した。それらのパラメータを用いて、実測値が無い地点においても水道水中の放射能濃度を推定した。避難経路に沿った水道水中の放射能濃度、水道水の摂取量、線量換算係数を乗じることにより、水道水の経口摂取による内部被ばく線量の推定を行った。また、各パラメータの不確かさに起因する線量推定の不確かさの検討を行った。
永井 晴康
no journal, ,
原子力機構では、放射性物質の大気拡散予測システムWSPEEDIの開発と応用研究を行っている。その概要と応用事例を紹介するとともに、福島第一原子力発電所事故以降の大気拡散シミュレーションの活用状況の変化に対して、役割の変化とその要因について考察する。また、考察に基づく研究開発状況として、大気拡散データベースシステムWSPEEDI-DB及び高分解能大気拡散・線量評価システムLHADDASの開発、これらの活用事例としてモニタリング計画の最適化などについて説明する。さらに、今後の研究開発の方向性についても紹介する。
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、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。
