Kouji Adachi, Mizuo Kajino, Yuji Zaizen & Yasuhito Igarashi
Received 12 June 2013 | Accepted 15 August 2013 | Published 30 August 2013
- The Fukushima nuclear accident released radioactive materials into the environment over the entire Northern Hemisphere in March 2011, and the Japanese government is spending large amounts of money to clean up the contaminated residential areas and agricultural fields. However, we still do not know the exact physical and chemical properties of the radioactive materials. This study directly observed spherical Cs-bearing particles emitted during a relatively early stage (March 14–15) of the accident. In contrast to the Cs-bearing radioactive materials that are currently assumed, these particles are larger, contain Fe, Zn, and Cs, and are water insoluble. Our simulation indicates that the spherical Cs-bearing particles mainly fell onto the ground by dry deposition. The finding of the spherical Cs particles will be a key to understand the processes of the accident and to accurately evaluate the health impacts and the residence time in the environment.
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An earthquake with a magnitude of 9.0 occurred in Japan on March 11, 2011. In addition to the earthquake itself, a tsunami struck along the east coast of Honshu and damaged the Fukushima Daiichi nuclear power plant (FNPP). The FNPP eventually lost its ability to cool the nuclear fuel, which caused hydrogen explosions and released radioactive materials into the environment. Because of the local contamination, many people still cannot return home. Currently, the Japanese government is spending considerable amounts of money to clean up the contaminated residential environment and agricultural fields. The radioactive materials released to the atmosphere traveled over the entire Northern Hemisphere. In Europe, for example, Masson et al. measured increases in radioactive cesium and iodine in the air from March 19, 2011 and showed that the maximum levels occurred between March 28 and 30. Although the accident has global impacts, we still do not know exactly what happened in the reactors during the accident, and the estimates of the radioactive Cs releases vary largely from 9 to 36 PBq. The chemical and physical properties (i.e., chemical forms, particle sizes, shape, phases (gas or aerosol), water solubility, and residence time) of the radioactive materials released into the environment are not well known. Such knowledge is necessary to improve the numerical models to estimate the geographical distributions and evaluate the human exposures during and after the accident. Because the mass of released radioactive material was small, i.e., the release of 137Cs from the accident was <20 kg, and the material spread globally, it is extremely difficult to chemically detect it other than by radioactivity detectors. In this study, we chemically detected Cs within single particles for the first time by using electron microscopy and report the shape, composition, water solubility, and sizes of the particles to evaluate the implications of their formation process, occurrences in the environment, and potential health effects. This knowledge is still important for preventing further accidents, finding effective ways to remove the radioactive materials from the environment, and preventing further resuspention of the materials.
足立 光司, 梶野 瑞王, 財前 祐二 & 五十嵐 康人2013年8月30日 Scientific Reports 3 : 2554 doi: 10.1038/srep02554 (2013)福島原子力発電所事故によって、2011年3月に北半球全体にわたって環境中へ放射性物質が放出され、日本政府は、多額の資金を費やして汚染された住宅地域や農地を除染している。しかし、放出された放射性物質の正確な物理的性質や化学的性質はまだ分かっていない。本論文では、事故の比較的初期段階（3月14～15日）に放出されたCsを含む球状粒子を直接観察した。一般に考えられているCsを含む放射性物質と比べて、この粒子は、より大きく、Fe、Zn、Csを含み、水に溶けない。我々のシミュレーションは、このCsを含む球状粒子が主に乾性沈着によって地表に降下したことを示している。今回の球状Cs粒子の発見は、事故の過程を解明し、健康への影響と環境中の滞留時間を正確に評価するのに重要になるだろう。
Kouji Adachi, Mizuo Kajino, Yuji Zaizen & Yasuhito Igarashi
Scientific Reports 3, Article number: 2554 | doi:10.1038/srep02554
受付日：2013年6月12日 承認日：2013年8月15日 公表日：2013年8月30日
（凡例：図S1～図S9は本稿末尾の「補足情報」の部に掲載）
福島核事故は2011年3月、北半球全域に向かって放射性物質を放出し、日本政府は汚染された居住地域と農地を除染するために高額の資金を費やしている。しかしながら、われわれには放射性物質の正確な物理的・化学的特性がわかっていない。本研究では、事故の比較的に初期の段階（3月14～15日）に放出された球状セシウム含有粒子を観察した。これらの粒子は一般に考えられているセシウム含有放射性物質とは対照的に、サイズが大きくて、鉄、亜鉛、セシウムを含有し、また非水溶性である。われわれの実施したシミュレーションによって、球状セシウム含有粒子が主として乾性沈着として地上に落ちたと考えられる。球状Cs（セシウム）粒子に関する知見は、事故の経過を理解し、健康への影響および環境中での滞留時間を正確に評価するための鍵となるであろう。
序論
2011年3月11日、日本はマグニチュード9.0の地震に見舞われた。地震そのものに加え、津波が本州の東岸に襲来し、福島第一原子力発電所（以下、「福島第一原発」）を損壊した。福島第一原発はやがて核燃料冷却機能を喪失し、そのために水素爆発を起こし、環境中に放射性物質を放出した1, 2。地域が汚染されたため、いまだに多くの人びとが帰還できないでいる。目下、日本政府は汚染された居住地域と農地を除染するために高額の資金を費やしている。
大気中に放出された放射性物質は、北半球全域にわたって移動した3, 4, 5, 6, 7。たとえばヨーロッパで、マソンら3が2011年3月11日に採取した空気から放射性セシウムとヨウ素を検出し、その最大値レベルを3月28日から30日にかけて観測した。事故が世界規模の影響をもたらしたにも関わらず、事故の期間中、原子炉内でなにが起こったのか、われわれにはいまだに正確にはわからず、また放射性Cs放出量の推計値は9から36ペタベクレルまでと大きくばらついている6, 8, 9, 10。
環境中に放出された放射性物質の化学的・物理的特性（つまり化学的様態、粒子サイズ、形状、相〔気体またはエアロゾル〕、水溶特性、滞留時間）はよくわかっていない11。そのような知識は、（放射性物質の）地理的分布を推測し、事故期間中および以後の人間の被曝量を推計するための数値モデルを改善するのに必要である。放射性物質の放出量は、たとえば事故による137Csの場合、放出量は20kg以下と少量であり、地球規模に拡散されたので、放射能検出器を使わずに、化学的に検出することは極めて困難である。われわれは本研究において、電子顕微鏡検査によって最初に単一粒子中のCsを化学的に検出したのであり、その形状、組成、水溶特性、粒子サイズを報告し、もってその形成過程、環境中の存在、健康への潜在的な影響の意味合いを評価する。この知識は、さらなる事故を防止するとともに、環境から放射性物質を除去し、放射性物質の再浮揚を防止する効果的な方法を見つけるためにやはり重要である。
