無料ブログはココログ
2024年6月
            1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30            

« 2013年7月 | トップページ | 2013年9月 »

2013年8月

2013年8月28日 (水)

放射性セシウム134の光子エネルギースペクトル

[注意:この記事は、TechnoAP 社製 ゲルマニウム半導体検出器(TG-150B)の判定した核種一覧表を読み取る上での留意点です。]

放射性セシウム134の光子エネルギースペクトルについて解説します。

土壌などの検査結果にて、Cs-134の総合判定では不検出(ND)と判定されているにも関わらず、核種一覧表にて個別のスペクトルを確認すると、表中には、Cs-134と誤判定されているスペクトルの存在する場合があります。
この記事では、その主な要因である Ac-228 の光子エネルギースペクトルと比較しながら解説をします。

 

土壌などの測定において、放射性セシウム134の判定がND(不検出)であるにも関わらず、核種一覧表では、Cs-134の核種名がリストされる場合があります。

[ゲルマニウム半導体検出器による核種一覧表に現れる偽りのCs-134]
Cs-134 : 563.0 keV
Cs-134 : 796.0 keV

■それでも Cs-134 が不検出である理由

まず、Cs-134の放出するガンマ線の光子エネルギースペクトルの全一覧は以下の通りです。
lg(%) は、放出率で、この値が大きい順番でスペクトルの山の高さが現れます。
Eg(keV) と lg(%)の間にある斜体の数字:
例えば、
242.738 8 0.027 3
の斜体数字 8 3 は「無視」をして
242.738  0.027のみに注目して表を読んで下さい。



http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/cs134.png

出典:http://ie.lbl.gov/toi/radSearch.asp

つまり、Cs-134は、
(1)97.62% → 604.721keV
(2)85.53%→ 795.864 keV
(3)15.38%→ 569.3 keV
(4)  8.69%→ 801.953 keV
(5)  8.35%→ 563.246 keV
の順番でスペクトルの山が現れます。

もし、放出率(%)が、第(5)位の563keV、第(2)位の796keVのみにスペクトルの山が発生して、第(1)位の605keVに山が発生しない場合、この核種は、Cs−134では無いと判断します。(不検出)

■ Ac-228 である可能性
それでは、

Cs-134 : 563.0 keV
Cs-134 : 796.0 keV

この核種一覧表で、誤判定した不明核種が一体何かです。

土壌には様々な天然由来の核種が存在します。その中でトリウム系列のAc-228は、代表的な核種です。このAc-228のエネルギーを調べると、ちょうど同じ場所にスペクトルが存在します。

562.500 / 0.87
794.947 / 4.25

以上より、この光子エネルギーを放出している核種は、Ac-228であると推定します。

一方、Ac-228は、Cs-134の第1位のエネルギー 604.721keV 近傍にて、
光子エネルギーを持っていません。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/ac228b.png

従って、もし、検体中に、Ac-228とCs-134が混在していても、最終判定にて、Cs-134と誤判定する心配は無いことになります。

関連記事:

核種一覧表の見方

大地に降下した放射性セシウム起因のベクレルからシーベルトへの変換式

Q:
大地に降下した放射性セシウム起因のベクレルからシーベルトへの変換式:
[ 27.6KBq/m^2 で、0.1μSvh上昇 ](注1)
は、その後のCs-134やCs-137の減衰を考慮すると現時点での関係式はどうになりますか?

A:
Bq→μSv/h は、アイソトープ手帳にもある
1cm線量当量率定数 [(μSv/h)/(MBq・m^2)]
Cs-137 : 0.0927
Cs-134 : 0.249
で決まります。

Cs合算での1cm線量当量率定数は、
1:1ならば、
0.0927*1/2 + 0.249*1/2=0.17

現在、この比率は、0.4639ですので、(注2)
1:0.46ならば
0.0927*1/1.46 + 0.249*0.5/1.46=0.142

0.17/0.142=1.20
20%くらいです。

だから、式を補正するとすれば、
[ 27.6KBq/m^2 で、0.1μSv/h上昇 ]
1.20補正して

[ 33.2KBq/m^2 で、0.1μSv/h上昇 ]

でしょうか。

関連記事:
(注1)
放射性セシウム 425 Bq/kg の土壌汚染で空間線量率は、0.1μSv/h上昇する。
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2012/05/425-bqkg-svh-81.html
(注2)
放射性セシウム134と放射性セシウム137の比率
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2012/04/post-1d72.html

正確には、2011.3.15に、Cs-137 : Cs-134を1:1と仮定すると、
本日(2013.8.28)は、1 : 0.4639
http://www.kani.com/ycrms/CalcCsWeb/calcDay.html


(記事修正履歴)
2013.9.4 Cs-134/Cs-137比を約0.5ではなく0.4639(2013.8.28時点)で計算。

2013年8月25日 (日)

漏れた24兆ベクレルの汚染水

漏れた24兆ベクレルの汚染水

24兆ベクレルのたまり水の報道では、全ベータ核種(Sr-90など)の漏えいに注目が集まりました。
しかし、発表によると、放射性セシウムの濃度についても、意外に高いものでした。
http://d.hatena.ne.jp/scanner/20130825/1377433560

〇H4タンクエリアの堰内溜まり水の分析結果は以下のとおり。
セシウム134 4.6×10の1乗ベクレル毎立法センチメートル
セシウム137 1.0×10の2乗ベクレル毎立法センチメートル
全ベータ 8.0×10の4乗ベクレル毎立法センチメートル

つまり、
Cs-134 : 46KBq/L(kgあたり4.6万ベクレル)
Cs-137 : 100KBq/L (kgあたり10万ベクレル)
全ベータ:8x10^7Bq/L (kgあたり8千万ベクレル)

漏えいした300トンで総量はそれぞれ、
Cs-134 : 13.8GBq(138億ベクレル)
Cs-137 : 30GBq(300億ベクレル)
全ベータ:24TBq(24兆ベクレル) ※これが発表された数字。

■1つのタンクに含まれる総量

http://www.tokyo-np.co.jp/article/national/news/CK2013082002000109.html

タンクの高さは11メートル。
今回漏えいした量3メートルの約3.7倍
よって、1つのタンクあたりの総ベクレル数は、
Cs-134 : 13.8GBq x 3.7=50.6GBq(506億ベクレル)
Cs-137 : 30GBq x 3.7=110 GBq (1100億ベクレル)
全ベータ:24TBq x 3.7=88TBq(88兆ベクレル)

■今回福島原発事故で放出された総Cs量との比較

福島第一原発が放出したCs-137の総量は、広島原爆の168倍と国会で報告されましたが、その時の放射能は以下でした。

広島原爆 : 89TBq

福島第一原発 :15PBq

広島原爆1ケ分になるタンクの数を計算します。

89000/110=809

よって、タンク809本に含まれる放射性セシウム137の総量が広島原爆1ケ分の放射性セシウム137の量となる計算です。
地下水流入で400トン/日汚染水が増えているとのことなので、約6年で809本になります。

■補足(2015.9.29)
その後、東京電力の測定方法にミスが有り、測定値に「数え落とし」が有ったことが判った。
東京電力の反省の弁。平成26(2014)年2月20日
http://www.tepco.co.jp/news/2014/images/140220e.pdf

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その3)了

一区切りしました。まとめます。

2013-8-15 に、諏訪市 松本市の空間線量率が約0.1μSv/h急上昇しました。

このメカニズムは、以下のようなプロセスであったと考えられます。

「雨水に約300Bq/kgの半減期約30分の放射性物質が含まれていた。」
「降雨量100mmに達すると、平方メートルあたり、3万ベクレルとなった。」
「これにより、空間線量率が、0.1μSv/h 上昇した。」
「核種の半減期は30分であり、ピークを迎えた後は急激に減衰した。」

この半減期約30分の放射性物質とは、過去の知見より、
ラドンガスの崩壊核種(娘核種)である、放射性ビスマス214や、放射性鉛214であると考えられます。

■観察結果:
(1)8/15の岡谷市の雨量は、117mm (16:00~22:00)

 ※諏訪湖水門付近の雨量。

(2)空間線量率の減衰カーブから求めた半減期は、25〜36分。

■補足事実:
(3)放射性セシウムの降下密度と空間線量率上昇の関係は、
「 27,600 Bq/m^2 にて、 0.1μSv/hの上昇。」(注1)

■主たる核種の1cm線量当量率定数
Cs-137 : 0.0927
Cs-134 : 0.249
Bi-214 : 0.207
※この定数とBq→μSv/h換算は、比例する。

(4)ラドン222の娘核種、Bi-214,Pb-214の半減期
 Bi-214 : 19.9分
 Pb-214 : 26.8分

(5)論文:
http://www.chuden.co.jp/resource/corporate/news_99_N09913.pdf
降雨による地表面付近の環境放射線量率の変動状況(2002)
「調査期間中の雨水中にはすべて放射能が含まれており、その濃度は1リットルあたり数十Bqから最大~1,600Bq程度(15分間採取測定値)、平均的には~300Bq程度で、放射性物質の種類は自然界に存在する鉛-214、ビスマス-214の2種類のみであった。」

関連記事:
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2013/08/2015-8-15-f0ef.html

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その1)

http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2013/08/2013-8-15-2d95.html

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その2)

%1)
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2012/05/425-bqkg-svh-81.html

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その2)

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その2)

まだ結論が出ていません。
考えるための基礎データを引き続き提供します。

■事実1
諏訪市 諏訪合同庁舎は
8/15 午後10:40
に空間線量率最大値:0.147 μSv/h

松本市 松本合同庁舎は
8/15 午後08:20
に空間線量率最大値:0.164 μSv/h
を記録しました。

http://radioactivity.nsr.go.jp/map/ja/

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/20130815_suwa_matsumoto_sv_h.png

■事実2
ピーク直後の減衰率を調査しました。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/815_suwa_matsumoto_peak.png
降雨前のバックグランド(BG)分を差し引きます。
http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/bg_suwa_matsumoto2013815_peak.png
ピーク直後の減衰カーブのみに注目し、みかけの半減期を計算します。
縦軸を対数(底2)表記に変えて減衰カーブから半減期を推定します。


http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/bg_suwa_matsumoto2013815peak.png

横軸は、日数(day)
縦軸は、空間線量率を2を底とする対数

傾きは、
諏訪市: -39.85
松本市: -56.73
となりました。
以上から、

みかけの半減期は、25〜36分。
(計算:24h/39.85=0.6h, 24h/56.73=0.42h)

ちなみに、ラドン222の娘核種、Bi-214,Pb-214の半減期は下記の通りです。
Bi-214 : 19.9分
Pb-214 : 26.8分

※みかけの半減期
現象論であり、不明核種の半減期を意味するわけではありません。
雨水が急激に地下浸透する、河川に流入するなどして、サーベイメータから見た時に、影響の無い場所へ移動するプロセスも含めて、現象まるごとで、みかけの半減期を算出しました。


アドバイスを頂きました。Mさんに感謝。

大気中のラドンと214Pb 214Biは放射平衡が成立するが、降下直後の雨水は何らかの原因で214Pb 214Biが過剰なため、ラドンより短く214Pb 214Biより長い見かけの半減期を示すと考えてもよさように思います。
希ガスのラドンよりおそらく金属イオンの鉛、ビスマスの方か水滴に捕捉されやすいということはあるのかもしれません。


関連記事:
2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その1)
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2013/08/2015-8-15-f0ef.html

(記事修正履歴)
2013.8.25 Mさんから頂いたアドバイスを記載。Mさんに感謝。

2013年8月24日 (土)

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その1)

2013-8-15 諏訪市 松本市の空間線量率上昇について(その1)
空間線量率が約0.1μSv/h急上昇しました。
関連データを整理しておきます。

■空間線量率データ
http://radioactivity.nsr.go.jp/map/ja/
http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/20130815_suwa_matsumoto_sv_h.png

■降雨量
http://www.pref.nagano.lg.jp/kikikan/happyou/250815ooame08231700.pdf
平成25年8月15日の大雨による県内への影響について
危機管理部 8月23日
釜口水門(岡谷市) : 117mm (16:00~22:00)

■雨水放射能測定結果
雨水の放射能測定
2013/8/15の降雨の期間 屋外に出しっぱなしにしておいたバケツに貯まった雨水を計測した。
場所:松本市


測定日:2013.8.19 00:11
Cs-137 ND (<0.4Bq/kg)
Cs-134 ND (<0.3Bq/kg)
I-131 ND (<0.4Bq/kg)
Bi-214 (609keV) : 0.54 ± 0.27 [Bq/kg]

■考察
・空間線量率の上昇と降雨のタイミングが合致しているので、要因は、雨水に含まれる放射性物質と考えて良いと思います。
・ただし、4日後の雨水のゲルマ測定では、多くても、Bi-214 (609keV) : 0.54 [Bq/kg] でした。
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2013/08/post-a19b.html
で述べた通り、井戸水に含まれるBi-214はラドンガス由来のため半減期は、3.8日です。
そのため、雨水中のBi-214濃度は、約倍の1Bq/kg程度だったと推定されます。
(注記:これは、Rn-222とBi-214が放射平衡に入った後の議論です。)
・岡谷市釜口水門での、積算雨量117mmより、1m^2あたり、117リットルの雨水が降雨しました。
従って、Bi-214に注目すれば、 117 [Bq/m^2] の降下量と考えられます。
(注記:これは、Rn-222とBi-214が放射平衡に入った後の議論です。)

・一方、福島原発由来の放射性セシウムによる、降下量と空間線量率の関係は、以下の通りでした。(%1)
「 27,600 Bq/m^2 にて、 0.1μSv/hの上昇。」

・1cm線量当量率定数  [(μSv/h)/(MBq・m^2)] : アイソトープ手帳より
Cs-137 : 0.0927

Cs-134 : 0.249

Bi-214 : 0.207

以上より、
「空間線量率が 0.1μSv/h上昇した時、平方メートルあたり、27600ベクレルの放射性物質が有る。」、つまり今回の100ミリを超える雨では、平方メートルあたり約100リットルとなるので、
「空間線量率が 0.1μSv/h上昇した時、降雨量100mmの雨の放射能濃度は、276Bq/kgであった。」と推定されます。
しかし、実際に降雨に含まれるガンマ線成分(Geで見える核種、今回Bi-214に注目した)からの推定では、まだ、100倍程の差があり、更に解析を要する。
(追記:以下に述べる「参考資料」によれば、「雨中の放射性物質は、Bi-214,Pb-214であった。」「降雨時の雨水の放射性物質濃度は、平均300Bq/kgであり、最大1200Bq/kgであった。」とのことです。上述の推定と整合します。)

■補足

http://www.pref.nagano.lg.jp/kikikan/bosai/nuclear/1207kenshu/kankyoshiryo1207.pdf

県が取り組む放射能対策について
長野県環境部
空間放射線量の測定
県内7ヵ所のモニタリングポストにより、常時測定。
持ち運びできるサーベイメータも配備

 

これらの画像から、測定はガンマ線を計測する方式のサーベイメータであると思われる。
(※表面汚染などの計測する場合には、β線を計測できるGM(ガイガーミュラー管)などが使用される場合もある。)

■参考資料 (Ao氏に感謝)

http://www.chuden.co.jp/resource/corporate/news_99_N09913.pdf

降雨による地表面付近の環境放射線量率の変動状況
電力技術研究所 技術開発ニュース Nol.99/2002-11

調査期間中の雨水中にはすべて放射能が含まれており、その濃度は1リットルあたり数十Bqから最大~1,600Bq程度(15分間採取測定値)、平均的には~300Bq程度で、放射性物質の種類は自然界に存在する鉛-214、ビスマス-214の2種類のみであった。


%1)
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2012/05/425-bqkg-svh-81.html

(修正履歴)
2013.8.25 表題の年の誤表記を修正しました。2015->2013
2013.8.25 追記:(注記:これは、Rn-222とBi-214が放射平衡に入った後の議論です。)
2013.8.25 修正 1cm線量当量率定数  [(μSv/h)/(MBq・m^2)]

【iSHL Technical Report 】井戸水中に含まれる放射性ビスマス214の測定

【iSHL Technical Report : アイメジャー信州放射能ラボ 技術資料】

井戸水中に含まれる放射性ビスマス214の測定

井戸水に含まれる放射性ビスマスに注目し、井戸水採取後の放射能の変化を計測した。

○方法:
井戸水1リットルを採取し、ゲルマニウム半導体検出器にて放射能を計測する。
TechnoAP TG-150B , s/n= 001
検体:1リットル (マリネリ容器)
測定時間:8時間(Cs-137 検出下限値 約0.5Bq/kg)
井戸水をアクリル容器に入れフタをし、ビニールテープで隙間をシールした状態で放置し、時間を置いて、繰り返し測定を行った。
測定回数:3回
採取から、0.91日後
採取から、4.76日後
採取から、13.55日後。

○結果:
井戸水採取日から測定日時まの経過日数とBi-214(609keV)の放射能 [Bq/kg]

第1回:0.91日後 29.04 ± 0.91 Bq/kg
第2回:4.76日後 12.74 ± 0.48 Bq/kg
第3回:13.55日後 3.35 ± 0.33 Bq/kg

http://imeasure.cocolog-nifty.com/photos/fig/idomizu_bi214.png

○解析:
Bi-214は、半減期19.9分の核種である。にも関わらず今回の観察では、井戸水採取から4日以上経過しても、その濃度が半分程度にしか減っていない。
放射能の減衰から、半減期を求める。
計算式:
N = N_0 * (1/2) ^(d/T_0)

N:崩壊後の原子数
N_0:初期原子数
d:経過日数
T_0:半減期
T_0 = - d/log2(N/N_0)

計算:
第2回−第1回差分:3.86日
第3回-第1回差分:12.64日
計算による推定半減期は、それぞれ、
推定半減期(3.86日経過データより):3.24日、
推定半減期(12.64日経過データより):4.06日

○結論

井戸水に含まれる放射性ビスマスに注目し、井戸水採取後の放射能の変化を計測した。半減期19.9分の放射性ビスマス214のみかけの半減期は、3.24〜4.06日であった。これは、Bi-214の親核種である、ラドン222の半減期、3.82日に近い値であり、半減期19.9分のBi-214が井戸水中から観測される理由は、ラドンガスが井戸水中に溶解しているためと推定される。

(記事修正履歴)

20130828 修正:[Bi-214は、半減期19.9分の核種である。にも関わらず今回の観察では、井戸水採取から4日以上経過しても、その濃度が半分程度にしか減っていない。]

2013年8月21日 (水)

漏れた24兆ベクレルの汚染水を50cm離れた地点で測ったら100mSv/hだった

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20130821-00000022-asahi-soci

「漏れた量300トンに含まれる放射性物質は24兆ベクレル」

http://www.tokyo-np.co.jp/s/article/2013082190071128.html
「汚染水の放射線量は水面から五十センチ離れた地点で毎時一〇〇ミリシーベルトあった。」

<計算>
2つの仮定をして計算をしてみよう。

(1)全てCs-137である、
(2)一点に集まってる、

汚染源から50cm離れた場所の空間線量率は幾つと予測されるか?

まず、「24兆ベクレル」は、1億Bqの24万倍。1億は、0.1G(ギガ) 。
240,000 x 0.1G Bq = 24TBq (24テラベクレル)

【 1MBqから1m離れると 0.0927μSv/h】

(Cs-137の特性値、1cm線量当量率定数)

1MBqから50cmでは距離の2乗に反比例するから4倍となり、 0.37μSv/h 。

24Tは、1Mの、24M倍だから、
1M x 1μ =1となるので、

24 x 0.37 Sv/h
= 8.88 Sv/h

報道によれば、実測値は、100mSv/h = 0.1 Sv/h なので 
計算から求めた、8.88 Sv/hとは、約90倍も低い。

けど、まあいいかげんな計算にしては、
百倍程度の差に入ったのでヨシとする。

« 2013年7月 | トップページ | 2013年9月 »