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作成： 2000/03/28 天野 光
データ番号 ：160021
チェルノブイル周辺30km圏内におけるプルトニウム等の長半減期放射性核種の挙動
目的 ：長半減期放射性核種の環境中挙動
研究実施機関名 ：日本原子力研究所、環境科学研究部、陸域環境研究グループ
応用分野 ：環境放射能、保健物理、衛生工学、放射生態学、放射化学
概要 ：
チェルノブイル原子力発電所4号炉の事故により周辺環境に放出された燃料の微細粒子(ホットパーティクル)の地表環境における風化、微細化が進行しており、それに伴い放射性核種の溶出が依然続いている。周辺環境では放射能の大部分は地表数cmに留まっている。土質によりまた放射性核種の種類により地下浸透速度が異なるが、一般的にSr-90が最も移行しやすい。Pu同位体やAmはフルボ酸やフミン酸といった腐植物質と結合している成分が存在しており、その一部は溶存有機物として地下水や河川に運ばれている。
詳細説明 ：
1986年4月26日に旧ソ連で起きたチェルノブイル4号炉の事故により莫大な量の放射性物質が環境に放出された。とりわけ、原子炉周辺の30km圏内は放射性核種の濃度が高く、現在でも住民排除区域となっている。30km圏内は超ウラン元素やCs-137、Sr-90等を含む燃料の微細粒子いわゆるホットパーティクルの濃度が高い。放射性核種の環境中における挙動に関して、核種の存在形態や環境に存在する種々の有機物が挙動に影響を及ぼすことが知られている。
また、原子力施設の事故により地表に沈着した核種は、その大部分が地表に留まっているが、植物や野菜により取り込まれたり、風により再浮遊、雨や河川により移動する。30km圏は、原子炉の爆発により、核種のホットパーティクル(核燃料起因微細粒子)としての存在割合が高く、超ウラン元素やCs-137、Sr-90等が高濃度に存在している。
図1に事故炉西方6kmの松林砂質土壌の放射性核種の深度分布を示す。深さ5cmまではどの核種も同様な深さ分布を示している。有機物層であるAoH層で最大濃度を示しているが、これは事故当時この層が森林を含め地表面を覆っていたせいであると解釈される。5cm以深についてはその深さ分布は異なり、透過性の大きな順にSr-90>Am-241&gPu同位体>Cs-137であるが、注意すべきは土壌の質によっては、この透過性は核種により大きく異なるという点である。例えば、ピート土壌ではCs-137の透過性は非常に大きく、透過性はCs-137>Sr-90>Am-241、Pu同位体である。
図1 Depth profile of radionuclides in surface soil at a forest near River Sahan.（原論文2より引用）
図2に表層土壌中長半減期放射性核種の存在形態に関して、化学的分画手法を用いて行った分画結果を示す。測定試料は深度分布を示したチェルノブイル原子炉より西方6km地点のサハン川近傍の松林土壌の0-1cm層についての結果を示す。図に見られる通り、Sr-90については半分以上が移動性成分として存在しており、Sr-90の移動しやすさを示している。Sr-90以外の核種は半分以上が不溶性成分であり、特にCs-137において顕著である。
Pu同位体及びAm-241は、腐植物質であるフミン酸及びフルボ酸成分が存在し、Pu同位体についてはフミン酸成分が、またAm-241についてはフルボ酸成分が存在割合が多い。その他の測定結果から移動性成分はSr-90以外の核種についても数%から数十%存在しており、これらの成分が土壌のより深い部分に寄与しているものと考えられる。
図2 Speciation of radionuclides in 0-1cm horizon in surface soil at a forest near River Sahan.（原論文2より引用）
また、汚染した地表から地下水や河川水への移行に関して、流域土壌層の溶出水中の溶存形態の放射性核種の分析について、限外ろ過法を用いて分子量分画を行った結果を図3に示す。この図から、DOC(溶存有機炭素)は主として分子量1万以下の成分が支配的であるが、1万以上の成分も多少は存在するが、超ウラン元素は分子量1万以上の成分が支配的で、超ウラン元素はフルボ酸等の腐植物質と結合し溶存していることが判明した。
Cs-137及びSr-90は、分子量1万以下の成分が支配的であるが、分子量1万以上の成分も存在しており、特にSr-90についてその割合が多い。サハン川の河川水について、同様に分子量分画を行った結果は、土壌抽出水の結果とほぼ同様であった。
図3 Distribution of species between MW>10k and MW<10k in water leachate from a forest soil near River Sahan.（原論文2より引用）
コメント ：
原論文１ Data source 1：
Speciation of Cs, Sr and transuranic elements in natural organic substances of
surface soil layers.
Amano H., Matsunaga T., Nagao, S., Hanzawa M., Watanabe M., Ueno T. Onuma Y.
Japan Atomic Energy Research Institute
'The role of humic substances in the ecosystems and in environmental protection',
Proc. of 8th Meeting of the Int. Humic Substances Society, pp709-716 (1997).
原論文２ Data source 2：
The transfer capability of long lived Chernobyl radionuclides from surface soils
to river water in dissolved forms.
Amano H., Matsunaga T., Nagao, S., Hanzawa M., Watanabe M., Ueno T. Onuma Y.
Japan Atomic Energy Research Institute
Organic Geochemistry 30,437-442(1999)
原論文３ Data source 3：
チェルノブイル周辺環境中長半減期放射性核種の動態
天野光、渡辺美紀、半澤有希子、松永武、上野隆、長尾誠也、小沼義一
日本原子力研究所
「環境中微量物質動態」京大原子炉専門研究会報告書 KURRI-KR-18、pp201-212 (1997)
原論文４ Data source 4：
チェルノブイル事故炉周辺環境における長半減期放射性核種の分布と挙動
天野光、松永武、上野隆、長尾誠也、柳瀬信之、渡辺美紀、半澤有希子
日本原子力研究所
「放射性物質の環境移行研究の新たな展開」クロスオーバー研究シンポジウム報告集
JAERI-Conf 99-001、pp35-48 (1999)
参考資料１ Reference 1：
Chernobyl, Ten Years on Radiological and Health Impact;
An appraisal by the NEA Committee on Radiation Protection and Public Health
OECD/NEA
OECD/NEA
OECD Publication No.79255 (1996)
キーワード：チェルノブイル、30km圏、セシウム-137,ストロンチウム-90,
プルトニウム、アメリシウム、環境中存在状態、環境中挙動
Chernobyl, 30km Exclusion Zone, Cs-137, Sr-90,
Pu, Am, Speciation, Environmental Migration
分類コード：160103, 160202, 160304
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