[M-AG34] [EJ] 福島原発事故により放出された放射性核種の環境動態

[MAG34-02] SPMテープ濾紙より分離された放射性エアロゾルの放射光X線複合分析による化学・物理的性状解明

*小野﨑 晴佳¹、小野 貴大¹、飯澤 勇信¹、阿部 善也¹、中井 泉¹、足立 光司²、五十嵐 康人²、大浦 泰嗣³、海老原 充³、宮坂 貴文⁴、中村 尚⁴、鶴田 治雄⁵、森口 祐一⁶ (1.東京理科大学、2.気象庁気象研究所、3.首都大学東京、4.東京大学先端科学技術研究センター、5.リモート・センシング技術センター、6.東京大学)

キーワード：福島第一原発事故、放射性物質、放射光X線分析、大気粉塵

2011年3月11日の東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により，膨大な量の放射性物質が環境中に放出された。大気中に放出された放射性物質の一形態として，「Csボール」と呼ばれる放射性Csを含む球状微粒子が注目を集めている。Csボールは2011年3月14日から15日にかけてつくば市内で捕集されたエアロゾル中から初めて発見され¹⁾，燃料由来の核分裂生成物を含む非水溶性のガラス状物質であることが明らかとなっている²⁾。近年の調査により，同様の放射性粒子が福島県内の土壌³⁾を始めとする様々な環境試料中に幅広く存在することが示唆されているが，東京を含む関東地方における飛散状況は明らかではない。そこで本研究では，SPM（浮遊粒子状物質）が捕集された関東地方の複数の大気汚染常時監視測定局でのテープ濾紙を試料⁴⁾として，放射性エアロゾルの分離を行い，その化学・物理的性状を非破壊で分析した。SPring-8の放射光マイクロビームX線をプローブとして，蛍光X線分析法（SR-µ-XRF）により粒子の化学組成を，X線吸収端近傍構造分析（SR-µ-XANES）およびX線回折分析法（SR-µ-XRD）により化学状態を調べた。
　本研究でSPM濾紙試料から分離された放射性粒子は，いずれも直径1 µm前後の球形という共通した物理的性状を有していた。¹³⁴Cs/¹³⁷Cs放射能比（約1.0）に基づき，これらの粒子は福島第一原発2号機または3号機から放出されたと予想される。これらの性状は，先行研究^1,2)で報告されたCsボールの性状とよく一致しているが，約2 µmとされるCsボールに比べて直径がやや小さい。SR-µ-XRFにより，全ての粒子から核燃料の核分裂生成物由来とも考えられる様々な重元素（Rb, Mo, Sn, Sb, Te, Cs, Ba etc.）が共通して検出され，いくつかの粒子は微量のUを含むことが明らかとなった。さらに我々は粒子から検出された4種類の金属元素（Fe，Zn，Mo，Sn）についてSR-µ-XANESから化学状態を調べたが，いずれの分析結果も高酸化数のガラス状態で存在することを示唆していた。またSR-µ-XRDからも，これらの粒子が非晶質であることが確かめられた。このように，関東地方のSPM濾紙から採取された粒子とCsボールの間に化学的・物理的性状の明確な類似性が見られたことから，我々は3月15日の時点で関東広域にCsボールと同等の放射性物質が飛来していたと結論付けた。同時にこれらの分析結果は，燃料由来の可能性があるUが事故直後の時点で関東の広い範囲にまで到達していたことを実証するものである。
当日の発表では，流跡線解析による放出時間・飛散経路の推定を通じて，関東地方へのCsボールの飛散について多角的な考察を行う予定である。
謝辞：SPM計テープ濾紙を提供してくださった全ての自治体に感謝します。
1) K. Adachi et al.: Sci. Rep. 3, 2554 (2013).
2) Y. Abe et al.: Anal. Chem. 86, 8521 (2014).
3) Y. Satou et al.: Anthropocene 14, 71 (2016).
4) H. Tsuruta et al.: Sci. Rep. 4, 6717 (2014).