地表面の汚染から受ける線量

計算例です。

原発事故後の現存被ばく状況での放射線防護のカテゴリーの記事は、保健福祉職員向け原子力災害後の放射線学習サイトに移行中です。

関連記事

スカイシャイン
無限平面線源環境での個人線量計の応答

まとめ

内部被ばくもモニタリングデータから推計できます。
線量低減策が合理的かどうかは判断分析で考えることが出来ます。
このうち除染する対策は廃棄物の処理法も合わせて検討する必要があります。

注意

このページには放射線飛跡図が示されています。

JAEA

除染効果評価システム
Calculation system for Decontamination Effect (CDE)

汚染土壌の除染領域と線量低減効果の検討(pdf file, 3.9 MB)

IAEA-TECDOC-1162

Generic procedures for assessment and response during a radiological emergency
TABLE E3. CONVERSION FACTORS FOR EXPOSURE TO GROUND CONTAMINATIONを用いると空間線量率と実効線量が推計できます。
I-131: 1.3E-06 [(mSv/h)/(kBq/m2)]
Cs-137: 2.1E-06[(mSv/h)/(kBq/m2)]
この係数には土壌からの再浮遊に由来した吸入摂取による内部被ばくを含んでいます。

放医研による和訳

放射線緊急事態時の評価および対応のための 一般的手順(8.1 MB)

同様の換算係数を用いて降下量による曝露量を評価している例

北海道(札幌市)の空間放射線量率及び蛇口水等の放射能濃度の測定結果
(The radiation dose rate in air and radioactivity concentration of drinking water in Sapporo City)

※換算係数は、ヨウ素-131については、1 MBq/km2( = 1 Bq/m2)当たり1.20×10-6µSv/h、セシウム-137については、1 MBq/km2当たり1.76×10-6µSv/hとなっています。(米国エネルギー省の報告書「Beck HL. Exposure rate conversion factors for radionuclides deposited on the ground. 1980」から引用)。 なお、k(キロ)は千倍というのはご存じと思いますが、M(メガ)とは、100万倍のことをいいます。

Visual Monte Carloによる汚染した地表に立つヒトの実効線量の計算

I-131

1.4nSv/h/(kBq/m2)

Cs-137

1.6nSv/h/(kBq/m2)
検証されたデータではありません(Visual Monte Carloによる計算)。

空間的な積分による計算での地表面の汚染に由来した空間線量率の計算



汚染が均一でその密度(放射線防護の業界では、表面汚染密度という用語を持ちいています)が1 MBq/m2の円形汚染で地表から1 mの高さでの線量率の計算例

汚染エリアの半径が100 mの場合

I-131:0.0650 μSv m2 MBq-1 h-1 ×9.2×π×1 MBq/m2=1.9μSv/h
Cs-134:0.249 μSv m2 MBq-1 h-1 ×9.2×π×1 MBq/m2=7.2μSv/h
Cs-137:0.0927 μSv m2 MBq-1 h-1 ×9.2×π×1 MBq/m2=2.7μSv/h

汚染エリアの半径が10 mの場合

I-131:0.0650 μSv m2 MBq-1 h-1 ×4.6×π×1 MBq/m2=0.9μSv/h
Cs-134:0.249 μSv m2 MBq-1 h-1 ×4.6×π×1 MBq/m2=3.6μSv/h
Cs-137:0.0927 μSv m2 MBq-1 h-1 ×4.6×π×1 MBq/m2=1.3μSv/h

EGSによる計算


Cs-137が1 m2の面積で深さ1cmの範囲に濃度1 Bq/gである場合の放射線の飛跡
1/100秒間の観測でCs-137が100個崩壊した時の上向きに放出された放射線を追跡している。
黒い線は光子で赤い線は電子を示す。

汚染の深さが1cm,5cm,10 cmの場合の地表からの高さ別の空気吸収線量の分布

いずれも半径1 m2の円の範囲が汚染し、その汚染濃度1 Bq/gである場合
K-40は土壌中に0.1~0.7Bq/kg程度含まれる。
ウラン・トリウム系列は土壌中に0.01~0.05Bq/kg程度含まれる。

砂場などに座る場合のβ線の寄与も含めた線量が、このようなデータから推計できます。

Cs-134

Cs-137


汚染の深さが1cmの場合に、光子のみによる線量も示した。

I-131

FAQ

深い範囲まで汚染があるという想定では線源の量が多いので、それに比例して線量率も増えるはずではないですか?

地中の深いところからの放射線は土の遮られるので量が少なくなります。
これを自己遮蔽と呼んでいます。

地表からの高さ別の線量率の測定例

福島県立安積黎明高等学校敷地内の放射線量推移について(pdf file, 352kB)
GMサーベイメータ(エネルギー応答特性などは不明)での測定結果が示されています。

社団法人日本土壌肥料学会

土壌・農作物等への原発事故影響WG
原発事故関連情報(1):放射性核種(セシウム)の土壌-作物(特に水稲)系での動きに関する基礎的知見

原子力安全年報

昭和58年版 1_1_3 フォールアウトに起因する環境放射能の調査

放射線医学総合研究所での土壌測定を扱ったリポート例

ゲルマニウム半導体検出器で計測されたヨウ素131(I-131)やセシウム137(Cs-137)、セシウム134(Cs-134)などの放射性物質。放射性医学総合研究所の敷地内で採取した環境試料を測定したもの。

汚染物周囲の線量率



体内のK-40からの放射線の説明は、こちらをご覧下さい。

放射性物質を含む土を食べた場合のラフな線量推計

採取した深さ【仮想的】

5 cm

1 m2あたりの容積

50,000 cm3

仮定した土壌の単位容積あたりの濃度【仮想的】

3×103kBq/m2
=60 Bq/cm3

I-131の経口摂取時の実効線量係数(乳児)

1.4-4 mSv/Bq
【出典】環境放射線モニタリング指針

1cm3食べた場合の実効線量(乳児)

8.4 μSv/cm3

I-131の経口摂取時の甲状腺の等価線量係数(乳児)

2.8-3 mSv/Bq
【出典】環境放射線モニタリング指針

1cm3食べた場合の実効線量(乳児)

0.2 mSv/cm3
以下、その線量から平均余命短縮などを推計し、介入による負担などと比較する。

谷間の線量

図の説明

長さ100 mの谷間。両側25 mが法面になっている。法面の高さは25 m。
降下物はCs-137で降下量は1 MBq/m2と仮定。γ線のみ考慮。
谷間の中央の高さ50-100 cmの水吸収線量は1.9μGy/h。このうち、0.2μGy/hは法面からの寄与。
谷間の端5 mの同じ高さの水吸収線量は1.9μGy/h。このうち、0.4μGy/hは法面からの寄与。

土をかぶせるとどの程度線量は減りますか?

この幾何学的条件例では、谷間の平面を比重2の土で5cm覆った場合には、谷間の中心で2割程度までに低減する(=8割の低減)と考えられます。法面との境付近でも2.5割程度にまで低減する(=7.5割の低減)と考えられます。
50 cmの土で覆った場合には、3桁未満に低減できると考えられます。
これらはスカイシャインの低減効果によります。

雨で地表の水が溜まるとどの程度線量は減りますか?

1 mm程度の水の厚みでも広い範囲で溜まれば放射性セシウムに由来した線量が1%程度低下すると考えられます。

仮置土壌からの線量

近隣の汚染した土壌を剥いで、自宅付近に集めると自宅の線量がかえって上がるのではないですか?


集めることで自己遮蔽の効果が高まり、線量を減らすこと出来ます。
50 m×50 mの土地に1 MBq/m2のCs-137が降下し、それが土地表面に全量付着し、防護対策として、表層土壌を2cm削り、その土地の端に直方体(一辺が7 m)の形状で仮置きしたと仮定した場合の推計を示します。この想定では、仮置き土壌のCs-137の濃度は50kBq/kgとなります。除染前後でのこの土地周囲の線量率の変化を評価しました。


Cs-137が降下した正方形の土地から水平方向の空気吸収線量率(空間線量率:1cm周辺線量当量率とほぼ等しい)の分布を示しています。
空気吸収線量率は地表から高さ10 mの範囲で幅と奥行きがそれぞれ10 mの範囲の平均を示しています。
集積土壌は、Cs-137が降下した正方形の平面の中で最も線量評価側に近いところに設置したと想定しました。
この設定では、土壌を集積させても自己吸収効果により線量率は増加しないことが確認出来ます。
地域での意志決定では、不条理性への対応、公平性への留意なども求められ(汚染させられたことに対しては現状復帰が本来求められるので、最適化分析などは馴染まない側面がある)、決定は容易ではなく、人々の間には様々な懸念があるのが当然だと考えられます。
そのような中でこのような試算は、現場の方々の現状把握観の向上に役立つでしょうか…

どの範囲から放射線が飛んでくるか?

地表にCs-137が1 MBq/m2あった場合のガンマ線による線量

同心円状に汚染範囲を広げた場合の中心の地表から高さ1 mでの空気吸収線量率の変化を示す。
distance

計測で説明している例

ガンマカメラ使い説明会…川俣町の仮置き場で
符号化多孔窓採用で短時間測定を達成した例(セシウムカメラ)
放射性セシウムを可視化する“特性X線カメラ”の開発に成功-低価格な放射性セシウム可視化カメラ-

その他のアイデア

「超広角コンプトンカメラ」による放射性物質の可視化に向けた実証試験について
次世代ガンマ線望遠鏡 – Si/CdTe コンプトン ガンマカメラ

マンションの周囲の除染は完了しました。高層階だと線量が小さくなりますか?

半径100〜200 mの範囲の地表にCs-137が存在する場合の放射線の飛跡
sky_shine
このシミュレーションではスカイシャインのために線量率はほぼ均一になります(実際には建物の遮へいなどの影響を受け複雑になる)。

地域での除染の取り組み例

福島県内各地域・団体等による取り組み
行健除染ネットワーク

放射線の挙動を学ぶツール

EGS4PICT32

EGSを用いた放射線教育

室内の埃を掃除機で吸い取ったところ100 Bqの放射性セシウムが検出されました。それによる線量はどの程度だと考えられますか?

外部被ばく

部屋の広さを20 m2とすると、床の汚染密度は5Bq/m2
5Bq/m2あたりのそれぞれの核種による組織吸収線量率
(Cs-137)床に接触する皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 15 pGy/h
(Cs-134)床に接触する皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 35 pGy/h
Cs-134:Cs-137を3:7とすると、21pGy/hなので年間で0.2μGy/y程度

内部被ばく

埃を全て食べたとすると(Cs-134:30 Bq、Cs-137:70 Bqで放射性セシウムとして100 Bq経口摂取)乳児の預託実効線量は3μSv

類題

髪の毛に付着した放射性物質からの線量
衣服に付いたCs-137からの放射線量

より汚染の程度が大きい例(大きいかどうかは相対的です)

室内の放射性セシウムの表面汚染度は概して小さく、ND(0.04Bq/cm2 以下)~12.8Bq/cm2 であった。
スミヤ法による表面汚染密度測定結果

国際原子力機関

皮膚や衣服の汚染除去が考慮される放射能汚染レベル

表面から距離10 cmで10 μSv/hを超える

関連基準

10kBq/cm2
β線およびγ線放出核種による汚染に対して
「Manual for First Responders to a Radiological Emergency」の74ページ

考え方

皮膚の汚染密度で表され、皮膚への直接の被ばく、不適切な取り扱いによる摂取による取り込み、既にある一定量の放射性物質を吸入や経口で摂取したことなどが考えられることを示している。
緊急事態でも容易に確認できるレベルであるが,重篤な確定的な影響をもたらすレベルよりも1/100も小さい。
以下の事項が考慮されている。
・重要な核種を想定
・子供や妊婦も想定
・皮膚汚染が誤って取り込まれることを想定
・皮膚汚染による外部被ばくを想定
・皮膚汚染が吸入した量の指標となることを想定
この指標は、保守的な設定で評価されている(例えば皮膚の汚染は4日間放置されるなど)。
吸入摂取では皮膚汚染が空気の汚染を反映していると想定している。

出典

Manual for First Responders to a Radiological Emergency(pdf file, 3 MB)

福島原発事故前の土壌の汚染

土壌(0~5cm)中のCs-137の調査地点と測定値(2009年度 年間平均値
(単位:Bq/kg)

30 Bq/kgを超えている地点

岩手県 岩手郡滝沢村 37
茨城県 那珂郡東海村 60
栃木県 日光市 38
長野県 長野市 45
熊本県 阿蘇郡西原村 38
大分県 竹田市 53

2011年日本公衆衛生学会

地表に降下した放射性物質による被ばく線量の推計

目的

地表に降下した放射性物質による被ばく線量を推計する。

方法

I-131, Cs-134, Cs-137の降下物汚染を想定した。1.外部被ばく線量は放射線輸送コードEGS5を用いて、地表に寝そべった状態を想定し、付与エネルギーを算出し線量を求めた。2.再浮遊による吸入も考慮した汚染した土地に立つヒトの線量を国際原子力機関のTECDOC-1162を用いて算出した。3.手指の汚染による経口摂取は、環境省の「土壌の含有量リスク評価検討会報告書」のデータを用い200 mg/日の土壌摂取を仮定して計算した。

結果

地表面の汚染を想定した場合の1kBq/m2あたり外部被ばくの計算結果を示す。
(1)地表面に直に皮膚が接する場合
(I-131)接触部の皮膚の吸収線量: 136±2 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 2.9±1 nGy/h
(Cs-137)接触部の皮膚の吸収線量: 136±2 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 2.9±1 nGy/h
(Cs-134)接触部の皮膚の吸収線量: 91±7 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 7±0.3 nGy/h
(2)1cmの厚みの水等価の遮蔽体を介して皮膚が接する場合
(I-131)接触部の皮膚の吸収線量: 3±0.3 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量:2.3±0.03 nGy/h
(Cs-137)接触部の皮膚の吸収線量: 3.1±0.3 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 2.9±0.04 nGy/h
(Cs-134)接触部の皮膚の吸収線量: 7±2 nGy/h、接触部の皮膚から体内の深さ1cmでの吸収線量: 6±0.3 nGy/h

考察

東京電力福島第一原子力発電所の事故により、我が国の環境が広範囲に汚染した。これらの放射能汚染に関して、何らかの対策が必要かどうか課題となる。この課題を解決するためには、回避線量として示される介入による線量低減に基づくリスク低減が介入の不利益を上回るかどうかを検討する必要がある。このためには、回避線量を推計する必要がある。この研究で示した係数により放射線曝露量が推計でき、対策が必要かどうかや対策が必要な場合に、どこまで線量を低減させるかを検討することができる。
ポスター

地表に降下したCs-137からのβ線

trajectory beta ray from Cs-137 on ground

1cmのアクリル板で遮蔽した場合

trajectory of beta ray from Cs-137 on ground, shielded by 1cm acryl

FAQ

水1cmに相当するシールドがあれば、地表面に接する局所の皮膚の吸収線量は、40分の1に低減できると考えられますが、地表面に放射性セシウムが存在し、そこに座る場合には、β線防護措置を講ずるべきでしょうか?

γ線による実効線量とβ線による実効線量

ガンマ線とベータ線を差異が小さそうな地表に寝転がる場合を想定して比較してみましょう。
10kBq/m2のCs-137の地表面汚染を仮定すると、
ガンマ線による体への平均吸収線量:0.03μGy/h
なので、実効線量率:0.03μSv/h
となり、一日10時間寝転がると110 μSv/yとなります。
一方、ベータ線による皮膚の基底細胞の平均吸収線量:1.4μGy/h
地表に接する皮膚の面積割合を1/3とすると、皮膚の平均吸収線量率:0.47μGy/h
皮膚の組織加重係数を0.01とすると皮膚の等価線量由来の実効線量率:0.0047μGy/h
このため、ガンマ線はベータ線の7倍と考えられます。
このことから、ガンマ線防護を主になると考えれます。
また、対策の効果は、年間低減損失余命の程度から比較することができます(試算例:100人の保育所を考えるとこのガンマ線量を減らせると年間低減損失余命は3.9×10-3人・年と見積もられます)。

各臓器が受ける線量はどの程度ですか?

地表でのCs-137の量が1 MBq/m2であった場合の1時間あたりの線量[µGy/h]

臓器 平均組織吸収線量率(µGy/h)
性腺 1.1
骨髄 2.3
大腸 2.5
2.4
0.6
膀胱 2.5
肝臓 1.6
食道 2.5
甲状腺 2.5
皮膚 2.6
骨表面 2.4
副腎 2.5
2.9
小腸 1.5
腎臓 1.1
筋肉 2.4
膵臓 2.5
脾臓 0.7
水晶体 2.5

個人線量当量:3.5[µSv/h]
実効線量:2.0[µSv/h]
Visual Monte Carloによる計算

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記事作成日:2011/05/27 最終更新日: 2017/02/24

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