海近くの井戸で新たに43万ベクレルのトリチウム 福島第一原発 2013.6.30

海近くの井戸で新たに43万ベクレルのトリチウム 福島第一原発

福島第一原発１、２号機近くの観測用井戸の地下水から放射性物質が見つかった問題で、東京電力は29日、詳しい調査のために海側に新しく掘った井戸で１リットルあたり43万ベクレルのトリチウムなど高濃度の放射性物質を検出したと発表した。

高濃度の放射性物質が最初に確認されたのは５月下旬。海から27メートルの地点にある井戸から、トリチウムが１リットルあたり50万ベクレル、ストロンチウムが同1000ベクレル検出され、東電は６月19日に公表した。トリチウムは国の海への排出基準の約８倍、ストロンチウムは約33倍の濃度だった。

東電は汚染の拡大を詳しく調べるため、より海に近い地点に井戸を掘り、放射性物質の濃度を計測。その結果、海から６メートルの地点の井戸で28日に採取した地下水から、トリチウムが同43万ベクレル、ストロンチウムなどベータ線を出す放射性物質が同3000ベクレル検出された。

最初に放射性物質が見つかった井戸で同じ28日に採取された地下水からは、トリチウムは同じ濃度の同43万ベクレルが検出されたが、ベータ線を出す放射性物質は同1400ベクレルで、海に近い方が濃度が高かった。

 

高濃度の放射性物質の検出について、東電は2011年４月に漏えいした汚染水が地中に残留している可能性が高いとみており、さらに調査用の井戸を増やして監視を強化し、海側の護岸の地盤改良工事などを行なって汚染拡大防止対策を進めるとしている。

 

関連リンク

• 東京電力 福島第一原発における港湾内海水のトリチウム測定結果について
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三重水素

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三重水素
核種の一覧
概要
名称、記号	トリチウム、トリトン,3H
中性子	2
陽子	1
核種情報
天然存在比	微量
半減期	12.32 年
崩壊生成物	3He
同位体質量	3.0160492 u
スピン角運動量	1/2+
余剰エネルギー	14,949.794± 0.001 keV
結合エネルギー	8,481.821± 0.004 keV
崩壊モード	崩壊エネルギー
ベータ崩壊	0.018590 MeV

三重水素（さんじゅうすいそ）またはトリチウム (英語: tritium) は水素の同位体の1つであり、特に放射性同位体である^[1]。原子核は陽子1つと中性子2つから構成され、質量数は3で通常の水素や重水素よりも重く、元素記号では ³H と表し、略号として T が使用されることも多い^[1]。もともとは ²H と ³H を併せて重水素という名称を当てていた。

目次 [非表示] 1 核反応 1.1 β崩壊 1.2 核融合 2 生成方法 2.1 自然界での生成 2.2 原子炉内での生成 3 使用例 4 トリチウム水 5 環境 6 出典 7 関連項目 8 外部リンク

核反応[編集]

β崩壊[編集]

三重水素は弱いβ線を放射しながらβ崩壊を起こしヘリウム3 (³He) へと変わる。半減期 は12.32年である^[1]。

三重水素から発する低いエネルギーのβ線は、人間の皮膚を貫通しない。また、この低いエネルギーであるがゆえに、三重水素の標識化合物は、液体シンチレーション計測法でないと検知できない。三重水素の原子核がベータ崩壊して、ヘリウムの原子核になるときに 18.6 keV 相当量のエネルギーが発生する。電子は、5.7 keV の平均運動エネルギーを持ち、残りのエネルギーは反電子ニュートリノによって奪われる。

核融合[編集]

重水素(D)と三重水素(T)の核融合(D-T反応)は水素や重水素に比べて反応の温度・圧力条件が低いため、ITERをはじめとする現在研究中の核融合炉は核燃料として三重水素を使用することが検討されている。

生成方法[編集]

現在もっとも多くのトリチウムを生成している施設はCANDU炉である。CANDU炉では重水を冷却と減速材に使用する為、重水中の重水素が中性子を吸収することにより生じる。これの回収はCANDU炉使用の上で重大な問題であり、回収されたトリチウムは科学的、あるいはその他の目的に使用されるが、一部は環境中に放出される。実際ブルース原子力発電所、月城原子力発電所周辺では環境中トリチウム濃度の増加が観測されている。

自然界での生成[編集]

宇宙線の中性子または陽子が大気中の窒素または酸素と核反応し、地表面積あたり毎秒0.2個/cm²・sec 程度の割合で三重水素が生成している。宇宙線により年間 (9.6 * 10¹⁷Bq) 生成され 放射性崩壊と天然生成量が平衡にあるとき、その同位対比は地表に存在する水素原子の 10^-18 に相当し^[1]、これを1TU(Tritium Unit)と定める。

このように三重水素は天然にもごくわずかに存在するが、実用上のトリチウム源としては原子炉内でリチウム(⁶Li)に中性子照射して生成したものが利用されている。

原子炉内での生成[編集]

重水炉に於いて、重水中の重水素が中性子を吸収することにより生じるほか、ウラン235(²³⁵U) 或いは プルトニウム239(²³⁹Pu) が中性子と反応した時に起こる三体核分裂によって生じる。また、制御棒に使用されるホウ素同位体¹⁰B が、高速中性子を捕獲することでも生じる。

使用例[編集]

トリチウム封入菅を使用したミリタリーウォッチ

• 水素爆弾（水爆・熱核爆弾・熱核弾頭）の製造^[1]
• 分子生物学の実験などにおける、放射性同位元素標識^[1]
• 銃の照準器 - Trijicon社のACOGサイトをはじめとする光学照準器の他、アイサンサイト等でもドットを蛍光させるために使用
• 時計 - 文字盤や針に、内側に蛍光塗料を塗りトリチウムを封入したガラス管を付け、蓄光塗料のように光を当てなくとも常に発光させておくようにできる^[1]
• 核融合炉の燃料としても用いられ、実験炉で使われている^[1]。

トリチウム水[編集]

地上に存在するトリチウムのほとんどは酸化物である三重水素水、トリチウム水 HTO として存在する。天然存在濃度では、一般の水 H₂O と性質や反応にほとんど違いがなく、水の理想的なトレーサーとしての利用がある。宇宙線の作用による生成速度を一定とみなせば、放射性壊変による消失速度が一定であるので、地球における天然のトリチウム総量は古今とも一定値となる。

大気循環しているトリチウム水濃度はおおまかに古今東西で動植物も含め一定値と考え、水中濃度の低下量から大気循環からはずれた期間を知る地下水の年代測定が可能である。土木、農業方面での地下水流動の実証的な調査に役立てられている。

環境[編集]

トリチウムはおもに水に取り込まれており、水圏（蒸気・降水・地下水・河川水・湖沼水・海水・飲料水・生物中）に広く拡散分布している。

天然のトリチウムは宇宙線と大気との反応により生成されるが、その量はわずかであり、それよりも多量のトリチウムが1950年代の核実験や原子炉及び核燃料再処理により発生し環境中に存在している（フォールアウトトリチウム）。言い換えると、自然界におけるトリチウムレベルは極めて低いものの、原子炉関連施設内では外界に比べると高いレベルのトリチウムが存在し、炉の運転・整備、核燃料再処理時に発生したものが大気圏や海洋へ計画放出されている（施設起源トリチウム）。

海水のトリチウム濃度は、通常は数Bq/Lより少ない。日本国内で測定された最高値は、原発事故を起こした福島第一原発敷地内の専用港にて2013年6月21日に1100Bq/L検出されるまでは、1991年2月9日に美浜原発の放射能漏れ事故の際に、福井県美浜沖の海水で1991年2月18日に測定された490Bq/Lであった。また、東海再処理施設の排水の影響により、茨城県東海沖で1990年1月1日に190Bq/Lのトリチウムが海水から検出されている。

日本国内の環境中のトリチウム濃度は、文部科学省の委託で日本分析センターが環境放射線データベース^[2]を公開している。また、放射線医学総合研究所の測定データもデータベースで提供されている^[3]。

世界の環境水中のトリチウム濃度は、国際原子力機関 (IAEA) がGNIPデータベース (Global Network for Isotopes in Precipitation) として公開している。^[4]

トリチウムは水素の同位体で、最大エネルギー18.6keVで平均エネルギー5.7keVという非常に低いエネルギーのβ線を放出し物理的半減期は12年である。大気上層中で宇宙線中の中性子と窒素原子核との衝突によって生成する天然トリチウムが自然界の水循環系に取り組まれているとともに、核実験や原子力施設などから主としてトリチウム水（HTO）の形で環境に放出され、生物体へは比較的簡単に取り込まれる。ヒトの体重の60～70％は水分で、個人差はあるが、女性よりも男性、老人よりも若者、太った人よりも痩せた人の方が含水量が多い傾向にある。表１は国際放射線防護委員会（ICRP）がトリチウムの被ばく線量計算のために水分含有量を推定したもので、“体重70kgのヒトの60％（42kg）が水分である”と仮定している。このうちの56％は細胞内液、20％は間質リンパ球、７％が血しょう中に、残りは細胞外液として存在するものとしている。飲料水や食物から摂取されたトリチウム水は胃腸管からほぼ完全に吸収される。トリチウム水蒸気を含む空気を呼吸することによって肺に取り込まれ、そのほとんどは血液中に入る。血中のトリチウムは細胞に移行し、24時間以内に体液中にほぼ均等に分布する。また、トリチウムは皮膚からも吸収される。最近問題になっているのは有機成分として取り込まれた場合の有機結合型のトリチウム（OBT：Organically Bound Tritium）で、一般に排泄が遅く、体内に長く留まる傾向がある。トリチウムは水素と同じ化学的性質を持つため生物体内での主要な化合物である蛋白質、糖、脂肪などの有機物にも結合する。経口摂取したトリチウム水の生物学的半減期が約10日であるのに対し、有機結合型トリチウムのそれは約30日～45日滞留するとされている。
　トリチウムのβ線による外部被ばくの影響は無視できるが、ヒトに障害が起きるのはトリチウムを体内に取り込んだ場合である。ヒトの場合にはこのような事故例は少ないので、主として動物実験から被ばく量と障害の関係が推定されている。
　放射線の生物学的効果を表す指標をRBE（Relative Biological Effectiveness，生物学的効果比）というが、いろいろな生物学的指標についてのトリチウムβ線のRBEは表２のように示される。基準放射線をγ線とした場合のRBEは１を超える報告が多い。
　血球には赤血球、白血球（好中球、単球、マクロファージ、好酸球、リンパ球など）、血小板がある。これらはすべて骨髄の造血細胞から作られ、それぞれ機能が異なる。ヒトの末梢血液をin vitro（生体外）で照射してＴリンパの急性障害をしらべた結果、トリチウムの細胞致死効果はγ線より高く、また放射線感受性はいずれの血液細胞もマウスよりヒトの方が高いことが明らかにされている。
　トリチウム被ばくの場合、幹細胞レベルでは変化があっても通常の血液像の変化は小さい。したがって急性障害のモニタリングには幹細胞チェックが重要である。
　トリチウム水を一時に多量摂取することは現実的にはあり得ないが、低濃度のトリチウム水による長期間被ばくの場合を考えねばならない。
　実際に、トリチウムをヒトが長期間摂取した被ばく事故例が1960年代にヨーロッパで起きている。トリチウムは夜光剤として夜光時計の文字盤に使用されているが、これを製造する二つの施設で事故が発生している。一つは、トリチウムを7.4年にわたって被ばくした例で280テラベクレル（TBq）のトリチウムと接触し、相当量のトリチウムを体内に取り込んだ事例である。尿中のトリチウム量から被ばく線量は3～6Svと推定されている。症状としては全身倦怠、悪心、その後白血球減少、血小板減少が起こり、汎血球減少症が原因で死亡している（表３）。
　もう一つの例も似たような症状の経過をたどり汎血球減少症が原因で死亡している。臓器中のトリチウム量が体液中よりも6～12倍も高く、体内でトリチウムが有機結合型として存在しているものと推定されている。
　発電所および核燃料再処理施設の稼働によりトリチウムも放出されるが、ブルックヘブン・トリチウム毒性プログラムは低濃度トリチウム水に長期間被ばくする場合の健康影響について示唆を与えてくれる（表４）。
　夜光剤を扱う施設ではラジウムペインターの骨肉腫がよく知られているが、トリチウムの場合はラジウムの場合と明らかに異なることは注目される。
　トリチウムによる発がんに関する報告は多くはないが、Ｘ線やγ線との比較によるRBEが求められている（表５）。これらは動物での発がん実験や培養細胞がん化実験の結果で、トリチウムRBEは１～２の範囲である。
　このほか、遺伝的影響を調べるために染色体異常の誘発、DNA損傷と修復などの細胞生物学的研究や、発生時期、すなわち胞子発生期、器官形成期、胎児期あるいは器官形成期における放射線感受性の研究も行われている。