２号機扉の開放による、被曝線量を計算してみた

少し前の話になるが、福島第一原発２号機で、作業環境改善のために、二重扉を開放するという話があった。
この話を受けて、例によって、１８億ベクレルだとか、放射能が拡散して被曝して東京も終わるとか、そういう騒ぎも一部で見られたわけだが、実際被曝量はどの程度になるのだろうか。
今回は、それを私なりに考えてみる。

２号機二重扉の開放による被曝量については、すでに東電から、原発敷地内においても最大で１マイクロシーベルト程度と発表されている。

この「原発敷地内でも最大１マイクロシーベルト程度」という数字を見た時点で、周辺環境に影響の及ばない事は明白なのだが、まぁ頭の体操として、避難区域外の２０ｋｍ地点では被曝量がどのくらいになるかを【単純なモデルで】計算してみた。

なお、計算にあたっては、
「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」（原子力安全委員会）
「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」（IAEA）
を参考にした。

まずは各種条件設定から。
二重扉開放の各種条件は、原子力安全委員会への提出資料に示されているので、それを参考にし、近い値となるように設定した。
http://www.nsc.go.jp/anzen/shidai/genan2011/genan044/siryo1.pdf

最初に、開放された扉からの放出率。
資料によると、換気量は毎時８１００立方メートル、８時間で１８億ベクレル放出となっている。
そこで、１秒あたりでは２．２５立方メートル。

２号機建屋内の放射能濃度については、６月１３日の値が採用されており、だいたい以下の通り。
ヨウ素131　：　8000　Bq/m3
セシウム134：　11000　Bq/m3
セシウム137：　11000　Bq/m3

これらのことから、二重扉からの放出率を以下の通りとする。
ヨウ素131　：　18000　Bq/s
セシウム134：　24750　Bq/s
セシウム137：　24750　Bq/s

これでだいたい、８時間で１８億ベクレル放出という、放出条件に近い数字となる。
（ここでは、放出条件より少し多めにしている。あと、ヨウ素もセシウムも、放出条件より少し多くなるように設定している）

建屋から求める地点への風速は、ほとんど拡散しないような値として（つまり観測地点で厳しい値が出るように）、１ｍ/ｓとされている。

大気安定度も、ほとんど拡散しないような条件として、Ｆとされている（拡散せずに遠くまで届く）。

放出高は、地上２９．９ｍとなっているので、そのまま用いる。

以上が、原子力安全委員会への提出資料から拾った各種条件。

これらを用いて計算を行うが、風下方向２０ｋｍ先の、地表面の放射能濃度を求める拡散計算式は、以下の通り。

χ（x,y,0）＝Q／（π･σy･σz･U）×exp（−y^2／2σy^2）×exp（−H^2／2σz^2）

但し、
Q　：放出率（Bq/s）
U　：風速（m/s）
H　：放出高（m）
σy　：y方向の拡がりパラメータ（m）
σz　：z方向の拡がりパラメータ（m）

ここで、大気安定度をＦとしていることから、σy、σzを以下のように求めた。
σy　＝　501.3459
σz　＝　61.4505

以上を元に、ヨウ素131、セシウム134、セシウム137の２０ｋｍ先地表での濃度を求めると、以下のようになる。

ヨウ素131　：　０．１６５　Bq/m3
セシウム134：　０．２２７　Bq/m3
セシウム137：　０．２２７　Bq/m3

ちなみに、一般住民が暮らす場所での濃度限度は、

ヨウ素131　：　　５　Bq/m3
セシウム134：　２０　Bq/m3
セシウム137：　３０　Bq/m3

となっている。
もうこの時点で、被曝線量は問題にもならない値になる事が予想されるが、計算を続ける。

上で求めた２０ｋｍ先の地表での濃度から、被曝線量を計算する。

本当は、空気カーマから求めた方が厳密なのだろうが、（計算が大変そうなので）簡便な方法で求める。
空気中の濃度に対する実効線量係数は、以下の通り。

ヨウ素131　：　８．１×１０＾−５　（mSv/h）／（kBq/m3）
セシウム134：　３．４×１０＾−４　（mSv/h）／（kBq/m3）
セシウム137：　１．３×１０＾−４　（mSv/h）／（kBq/m3）

これに上で求めた、２０ｋｍ先での地表濃度を乗じると、１時間当たりの実効線量は、

ヨウ素131　：　０．０００００００１３　mSv/h
セシウム134：　０．０００００００７７　mSv/h
セシウム137：　０．０００００００３０　mSv/h
（本当なら丸めるところだが、丸めるとゼロになってしまうので、あえて小さい値まで表示している）

原子力安全委員会への提出資料では、放出時間は８時間となっているが、ここでは（有り得ない事だが）１日２４時間、３６５日放出が続いたとし、（さらに有り得ないことに）その間ずっと外に出ていたとして計算すると、その線量は以下のようになる。

ヨウ素131　：　０．０００１１７２１９　mSv
セシウム134：　０．０００６７６５３９　mSv
セシウム137：　０．０００２５８６７７　mSv

合計　：　０．００１０５２４３４　mSv

参考までにμSvに換算すると、
合計　：　１．０５　μSv

ということで、２０ｋｍ先においても、被曝量としては非常に低い値となる。
この年間１．０５μSvという値、被曝量としてはほとんどゼロ言っていい値。
しかも、実際には有り得ない、２４時間３６５日放出が続いたと想定した値だ。

実際の想定のように８時間放出で考えると、もう本当にゼロと変わらなくなってしまう。
０．００００００９６１ｍSv（＝０．０００９６１μSv）

ここまでの計算過程で説明してきたように、この計算は大気安定度Fという、実際にはあまり無い、ほとんど拡散せずに放射性プルームが遠くまで届くような厳しい気象条件を前提に計算されている。
今回の扉開放は夜間に行われているが、夜間であれば陸から海へと陸風が吹くことが多いので、実際には陸地側へ向かう分は少なくなると考えられるし、実際に西よりの風（陸風）が吹いている。
http://www.tepco.co.jp/nu/fukushima-np/f1/images/f12u-op-201106200600-j.pdf

また、そもそも今回使った計算式自体が、放出物の大地沈着をゼロとしている。
どういう事かと言うと、仮に放射性物質が飛んでくるとしても、その一部は途中で大地に降下して、そこで沈着するのが普通だ。
この計算式は、一度大地に降下しても、その全てが再び舞い上がり、遠くまで飛ぶという考えで作られている。
つまり、それだけ数字を厳しく見込むように考えられている。

こういったことから、実際の被曝量としては、ここで計算した数字よりももっと少なくなるだろう。

このように、数字を厳しく見込んだとしても、２０ｋｍの避難区域外ではほとんどゼロと言っていい数字。

と言うか、このように低い数字になることは、「原発敷地内でも最大１マイクロシーベルト程度」という数字を見た時点で、既に分かっていたこと。
この計算は、実際にどれだけ低いのかを、確認したに過ぎない。

まぁ要は、扉を開放するだとか１８億ベクレルだとか、そんなに騒ぐ話じゃ無いと思うけどね。

※後で見返して間違っているところがあれば修正します。