臨床環境医学（第26巻第2号） 69

河川区域内の土壌に沈着した放射性物質が建築周辺環境に及ぼす影響調査

本 多 祥 平1）　 小 林 　 光1）　 一 條 佑 介2）　 山 守 　 諒1）

土 屋 貴 寛3）　 成 田 泰 章4）　 野 﨑 淳 夫3）　 吉 野 　 博5）

1）東北大学大学院工学研究科　2）東北文化学園大学　3）東北文化学園大学大学院4）暮らしの科学研究所株式会社　5）東北大学教養教育院

Investigation of the Effects of Radioactive Nuclides Deposited on the Soil in the River Area on the

Surrounding Environment of the Building

Shohei Honta1), Hikaru Kobayashi1), Yusuke Ichijo2), Ryo Yamamori1), Takahiro Tsuchiya3), Yasunori Narita4), Atsuo Nozak3) and Hiroshi Yoshino5)

1) Graduate School of Eng., Tohoku Univ. 2) Tohoku Bunka Gakuen Univ.3) Graduate School of Tohoku Bunka Gakuen Univ. 4) Life Science Research Laboratory

5) Institute of Liberal Arts and Sciences Tohoku Univ.

要約福島第一原子力発電所事故に伴う環境放射能汚染に因る、建築内部の放射線レベルや分布には、発災時

の気象条件等によるエリアごとの汚染状況に加え、人工放射性核種が沈着した場所の地形・地質・土地利用等の違いが影響を及ぼす可能性がある。著者らは、建築内部に放射線環境を形成する支配的な要因は、土壌に沈着した核種であり、その影響を工学的に分析し、建築学的観点で効果のある緩和策を検討する必要があると考えている。そこで今回、土壌に沈着した核種が周辺環境に及ぼす影響を把握することを目的として、未除染の河川区域および周辺建築内部の状況について調査を行った。河川区域内の空間放射線量率は、環境省が示す汚染状況重点調査地域の指定基準を上回り、土壌中の放射性セシウム濃度は、8,000Bq/kg に近い数値を示した。一方、建築内部では、河川区域外の除染に加え γ 線に対する RC 構造による遮へい・散乱効果も働き、自然空間放射線量率に近い値を示した。

《キーワード》原子力事故、放射能汚染、空間放射線量率、建築空間、河川区域

若手奨励賞受賞論文

受付：平成29年9月15日　採用：平成29年11月14日対応責任（別刷請求先）：本多祥平東北大学大学院工学研究科都市・建築学専攻〒980-8579　宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-11-1201E-mail：honta@sabine.pln.archi.tohoku.ac.jp

Jpn J Clin Ecol （Vol.26 No.2 2017）70

AbstractThe air dose radiation level and distribution inside a building owing to the radioactive contamination

caused by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident are affected by the regional nonuniform initial deposition and variation of places including soil composition, geometrical difference, and land use. In areas affected by nuclear disasters, analyzing the influence of artificial radionuclides deposited on the soil surrounding a building, which is a dominant factor affecting the radiation level inside the building, and examining the effective measures for reducing the radiation level from architectural viewpoints are necessary.

In this study, to evaluate the effects of radioactive nuclides deposited on the soil surrounding a building, the contamination situation around a river and inside a Reinforced-Concrete (RC) building close to the river were investigated. The radiation dose rate around the river exceeded the designated criteria for the pollution status priority research area indicated by the Ministry of Environment, and the radioactive cesium concentration was close to 8,000 Bq/kg（becquerel per kilogram）. In contrast, the radiation level inside the building exhibited a value that was close to the natural-space radiation dose rate owing to the shielding and scattering effects of the RC balcony handrail against gamma rays from 137Cs. (Jpn J Clin Ecol 26 : 69－75, 2017)

《Key words》 Nuclear Accident, Radioactive Contamination, Air Dose Rate, Building, River Area

緒言2011年 3 月11日に発生した東日本大震災は、東

京電力福島第一原子力発電所（以下、原発）に深刻な損傷をもたらした。そして、大量の人工放射性核種が大気中および海洋中に放出された。政府は、事故後に福島県内の11市町村について避難指示を出したが、事故後 6 年が経過し、徐々に避難指示が解除されるとともに、住民が帰還し始めている。これまで、原発事故による放射能汚染の影響を把握するために、多くの調査・研究が行われてきたが、建築空間内・外の関係性を建築学的に明確にした報告や分析的に評価した資料は少ない。

原発事故に伴う環境放射能汚染に因る、建築空間内の放射線レベルや分布には、宅地周囲の汚染状況に加え、土地利用や地形特性の違いが影響を及ぼす可能性がある。発災直後には、ほぼ全ての事故由来の放射性核種は地表や建物、その他の表面近くに沈着していたために、土地利用や微地形による差異は比較的小さかったと考えられるが、その後の風雨等による移行や地中への分散、人為的な除染作業等による再配置によって、時間経過とともに線源状況の差異は大きくなっていること

が考えられる。また、一般的に放射線に対する建築物の遮へい効果は、建築物を構成する材料の密度に比例して大きくなるとされ、建物の構造や建築材料による放射線の遮へい効果には大きな差異があるため、建物そのものの造り方や外構計画によって建築空間の放射線（γ 線）環境には大きな差が生じると考えられる。こうした様々な要因が建築空間内の放射線レベルを左右する。被災地域に於ける居住者の放射線防護等の対策のためには、先ず、建築空間内の放射線レベルを形成する支配的な要因である土壌に沈着した人工放射性核種による影響を工学的に分析し、また、建築学的観点から効果のある対策を講じる必要がある。

著者らは、これまでにも、福島県内の住宅を対象として、高線量・低線量地域の除染前後の建築空間内・外の測定を行ってきた。本稿では、土壌に沈着した放射性物質が周辺環境に及ぼす影響をより詳細に把握することを目的として、未除染の河川区域周辺の状況および河川近傍の建築内部の放射線（γ 線）環境について調査を行った結果について報告する。河川は、調査時点において環境省の進める除染等の措置に含まれていないため1）、避難指示が出されていない地域においても原発事

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故由来の放射性核種が土壌中に存在する可能性があったため、本調査では。未除染の河川区域周辺の状況および河川近傍の建築内部の放射線（γ 線）環境を調査対象とした。

対象と方法実測調査は、発災後およそ 5 年 9 ヶ月の2016年

12月 8 日～11日の期間に行った。原発からおよそ70km 西に位置する福島県 K 市内を流れる河川区域内の法面（法面：盛土や切土によって形成された土の斜面、以下、屋外）、同河川近傍に位置する三階建て鉄筋コンクリート構造（Reinforced-Concrete：以下、RC）建築物の一室（以下、屋内）および付随するバルコニーを対象とした。調査対象の位置関係と河川堤防の模式図（屋外測定点）をそれぞれ図 1 と図 2 に示す。

空間放射線量率（Sv/h）は、NaI（Tl）シンチレーション式サーベイメータ（日立アロカメディカル：TCS-172B）による測定及び、NaI（Tl）スペクトロメータ（EMF ジャパン：EMF211）によるパルス波高分布の測定を行った。土壌中の放射性セシウム濃度（Bq/kg）は、採取した土壌を

U- 8 容器に詰めて試料とし、Ge 半導体検出器（オルテック：GEM20-70）により分析した。

屋外の空間放射線量率は、河川区域内の地盤面から500、1,000mm の高さで、屋内は、RC 建築三階 居 室 内 の 5 ヶ 所（ 図 3 ） で 床 上 + 0 、500、1,000、1,500、2,000mm の高さで測定を行った。時定数は、30s として各測定点 2 分（時定数の 4倍）で指示値の読み取りを行った。時定数は、サーベイメータで正しい応答が得られるまでの時間の目安であり、時定数がτのとき、測定開始 t秒後の指示値は、最終指示値に対して｛ 1 － exp

（－ t/τ）｝で与えられる。したがって、時定数、時定数の 2 倍、時定数の 3 倍だけ経過した時の指示値は、それぞれ最終指示値の63%、86%、98%となる2）。一般的に、 3 τ以上経過した時点で指示値を読み取ることが望ましいとされている。また、TCS-172B の場合、レンジと時定数の目安は、表１3）の通りである。十分な測定精度を得るためには計数率の低い場合は時定数を長くとることが必要である。パルス波高分布は、バルコニーの2 ヶ所（測定点 A、B）で床上 +650、1,100mm の

図1　調査対象の位置関係

図2　河川堤防模式図（●：測定点）図3　居室概略図および測定点

未除染の河川方向

居室除染済みの住宅地方向

バルコニー

バルコニー

●測定点 A

●測定点 B

①

③

②

④

⑤

RC建築

左岸

右岸 A

右岸 B

N

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高さで300秒間測定し、それぞれ未除染の河川方向と除染済みの住宅地方向から到来する γ 線を対象とした（図 4 ）。土壌採取は測定箇所毎に 1 m四方の 5 点（対角線上 4 点とその交点 1 点）で、表層～50mm、50～100mm の深さの土壌をアル

ミ製の採土器により採取し、深さごとに十分に混合した。また、土壌を採取する法面の植生を伐った状態で調査を行った（図 5 ）。

表1　レンジ及び時定数の目安

レンジ [µSv/h] 推奨時定数 [s]0.3 301.0 10

3.0～30 3

図5　�土壌採取の様子　（左）法面　（右上）対角線採取法　（右下）土壌採取

図4　�パルス波高分布の測定（測定点 A）　（上）床上+1,100mm　（下）床上+650mm

図8　右岸 Bにおける実測結果

図7　右岸 Aにおける実測結果

図6　左岸における実測結果

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結果1.　屋外

河川区域内の法肩（法面の最上端）からの斜面距離（ 0 ～ 8 m）と測定高さ別の空間放射線量率および土壌中の放射性セシウム濃度（表層～50mm までに含まれる134Cs と137Cs の合計値）について左岸・右岸別にそれぞれ図 6 ～ 8 に示す。また、右岸 A のある 2 地点において表層～50mmに加えて、50mm ～100mm までを採取した結果を図 9 に示し、ここでは100mm までに含まれる

放射性セシウム濃度を全量とみなした。（ 1 ）空間放射線量率；いずれの地点において

も環境省が示す汚染状況重点調査地域の対象4）とな る0.23µSv/h を 上 回 り、 地 盤 面 に 近 い 位 置

（500mm）で高くなる傾向にあった。尚、河川区域外では0.16µSv/h 程度であった。（ 2 ）土壌中の放射性セシウム濃度；いずれの

地点においても1,215～6,248Bq/kg の範囲にあり、一部環境省が示す指定基準（=8,000Bq/kg）5）

に近い数値を示した。また、放射性セシウム濃度から134Cs と137Cs の比（134Cs / 137Cs）についてみる と、0.12～0.17の 範 囲 に あ っ た。 図 9 よ り、134Cs と137Cs は表層50mm に 7 ～ 8 割、50mm ～100mm に 2 ～ 3 割含まれていることを確認した。2.　屋内

各測定点の結果を図10に示す。屋内の空間放射線量率は、0.08～0.1µSv/h の範囲に分布した。3.　バルコニー

測定点 A、B において取得したパルス波高分布

図9　右岸 Aにおける深度別採取結果

図11　測定点 Aの補正波高分布

図1₂　測定点 Bの補正波高分布

図10　屋内の実測結果

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からエネルギー補正した補正波高分布6）をそれぞれ図11および図12に示し、床上 +1,100mm の値から床上 +650mm の値を差し引いた結果を図13および図14に示す。パルス波高分布のエネルギー補正は、137Cs（660.7keV）、40K（1461keV）とトリウム系の208Th（2608.9keV）の 3 点について近似した一次式（直線）を用いて行った。また、A・Bいずれのバルコニーも RC の手すりを備えている。（ 1 ）測定点A；手すりより高い床上+1,100mm

では137Cs の全吸収ピーク（662keV）が確認された。一方、手すりよりも低い床上 +650mm では、662keV 付近の計数値が減少したことが確認された。（図13）。（ 2 ）測定点 B；測定点 A と比較して、空間放

射線量率および計数値ともに測定高さによる差は小さいが、662keV 付近で僅かなピークが確認され、減少幅は測定点 A の 6 割程度であった。

考察1.　屋外

測定位置の両岸を比較すると、右岸川裏は道路を挟んで更に傾斜地が続いている。そのため、風雨等により、法肩付近（ 0 m）に汚染物質が流れ込んだ影響から、放射線レベルが高くなっている可能性がある。一方で、法肩からの斜面距離による影響はみられなかった。河川の場合、水位による影響や水流により放射性物質が流れるために標高に応じて特徴的な汚染傾向を示すなどの報告7）～9）もあるが、今回の測定点のみではそのような傾向はみられなかった。右岸は水衝部にあたる

箇所であり、両岸の地形的な差異により、異なる汚染傾向を示したと考えられる。

放射性セシウムの地中への拡散については、斎藤ら10）の広域調査から、事故直後には、土壌表層から 5 cm 程度の深さにほぼ全量が含まれていることが確認されているが、事故後 5 年が経過した今回の調査では、より地中へ浸透していることを確認した。また、必ずしも土壌中の放射性セシウム濃度が高い測定点において空間放射線量率が高いわけではない。地上での測定時、線源状況の差異により、それぞれ異なる角度特性を持った γ 線が、測定器側で検出される。今回測定した河川法面では、水平地盤面とは異なる角度特性を持つこと、法肩から 8 m 程度の範囲で放射性セシウム濃度に差異があることや、ある程度の深度に分散していることで、γ 線の角度特性が拡散的であることなどによると考えられる。空間放射線量率は、比較的狭い範囲内で線源の濃度分布にばらつきがある地点においては、それぞれの影響が平均化されてしまうために、一般的な線量測定では、線源状況の詳細について判断しにくい。

放射性セシウム濃度の比率から、137Cs の影響が支配的であることが考えられる。今回は事故後5 年以上が経過した時点の調査であり、半減期2.06年の134Cs の影響が小さくなっている。これはバルコニーで測定した波高分布の結果、137Cs の全吸収ピーク（662keV）において計数値が顕著に大きくなることからも明らかである。2.　屋内

松田ら11）によると、RC 家屋内の自然空間放射線量率の平均値は8.8±1.3µR/h（ 1 R ≒0.01µSv）

図1₄　測定点 Bの補正波高分布（差引）図1₃　測定点 Aの補正波高分布（差引）

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のため、今回の調査については、建築内部の放射線レベルは従前に戻りつつあると考えられる。3.　バルコニー

空間放射線量率の差は、極めて小さいが、波高分布を取得することにより、原発事故由来の γ 線

（662keV）に対して662keV付近の減少幅から一定の遮へい効果がみてとれたことから示唆されるように RC の手すりによる遮へい・散乱効果が働き、その効果が計数値の差に顕著に表れていた。RC の手すり厚は150mm 程度だが、外構計画も含めた建築計画などで低線量地域における放射線防護に一定の効果が得られると考えられる。測定点B については、線源からの距離や、除染済みの宅地に向けて測定したことから、測定点 A に比べて減少幅が小さかった。

結語建築内部の放射線レベルを形成する因子とし

て、（ 1 ） 地中、（ 2 ） 地表層、（ 3 ） 空気、（ 4 ） 建築材料等の層が挙げられるが、本実測調査では、

（ 1 ） 地中および（ 4 ） 建築材料に関するデータを取得した。今後、建築計画時における建築空間内の放射線（γ 線）環境を明らかにするためには、より詳細に各層の影響について把握する必要があり、継続的に調査・研究を進めていく。

謝辞調査の実施にあたり、暮らしの科学研究所には

多大なるご協力を頂きました。ここに記して深甚なる謝意を表します。また、本研究の一部は、JSPS 科研費16H04459の助成を受けたものである。

The authors would like to thank Enago (www.enago.jp) for the English language review.

引用文献1） 環境省．第 2 編 除染等の措置に係るガイドライン，Ⅵ．河

川・湖沼等における除染等の措置．In．除染関係ガイドライン（第 2 版）．2013．pp2-140‐2-160．（http://josen.env.go.jp/material/pdf/josen-gl02_ver2_supple-

ment_1609.pdf（2017.11.13））2） 柴田徳思，小佐古敏荘．管理技術．In．飯田博美（編）：

放射線概論―第 1 種放射線試験受験用テキスト―（第6 版 ）．( 株 ) 通 商 産 業 研 究 社，東 京 都．2005．pp399‐565．

3） 日立アロカメディカル株式会社．エネルギー補償形 γ 線用シンチレーションサーベイメータMODELTCS-172B 取扱説明書．

4） 環境省．第 1 編 汚染状況重点調査地域内における環境の汚染状況の調査測定方法に係るガイドライン，1. 基本的な考え方．In．除染関係ガイドライン（第 2 版）．2013．pp1-3‐1-5．（http://josen.env.go.jp/material/pdf/j o s e n - g l 0 1 _ v e r 2 _ s u p p l e m e n t _ 1 6 0 9 . p d f

（2017.11.13））5） 環境省．第三部 指定廃棄物関係ガイドライン，第 1 章概

要．廃棄物関係ガイドライン（第 2 版）． 2013．pp3-1‐3- 6．（http : / / j osen .env.go . jp /mater ia l /pdf /haikibutsu-gl03_verh2.pdf（2017.11.13））

6） 文部科学省．空間 γ 線スペクトル測定法，放射能測定法シリーズ 20．1990．

7） A．V．Nosov．Analisis of the radiation environment on the Enisei River after decommissioning of straight-through reactors at the Krasnoyarsk mining-chemical complex．Atomic Energy 81: 670‐674，1996．

8） 三上剛史，眞家永光，他．堤外地における放射性 Cs 集積に及ぼす微地形の影響―福島県を流れる阿武隈川 2次支流を事例として―．水環境学会誌 37: 259‐264, 2014．

9） 油井三和．福島長期環境動態研究（F-TRACE）の現状，日本原子力学会シンポジウム．2013．http://www.aesj.o r. jp / fukush imapro jec t /20130825 /yu i .pd f

（2017.08.15.）10） 日本原子力研究開発機構．「福島第一原子力発電所事

故に伴う放射性物質の第二次分布状況等に関する調査研究」成果報告書（第 2 編）放射線量等分布マップ関連調査研究．平成 23 年度放射能測定調査委託事業．2013．

11） 松田秀晴，深谷光春，他．モデルハウスの屋内・外自然空間放射線線量率の測定．保健物理 25：385‐390，1990．