日本原子力学会 2014年春の年会 2014年3月26日（水）～28日（金） 東京都市大学 世田谷キャンパス

(JAEA) 堅田元喜，○茅野政道，寺田宏明，小林卓也， 太田雅和，永井晴康，(気象研) 梶野瑞王

大気・海洋拡散モデルを用いた福島第一原発 事故による放射性物質の大気放出量の推定

B22

1/10

背景と目的 • 発表者らは、福島第一原発事故当初から、大気拡散モデルと環境

モニタリングデータを用いた、放射性物質の大気放出変動の逆推定を実施。

(Chino et al., 2011; Katata et al. 2012a, b; Terada et al. 2012; Kobayashi et al. 2013, 2013年春の年会（近畿大）)

• 地表沈着モデルの改良と新たな環境モニタリングデータの公表： 降雨、雪、霧による湿性沈着の細分化、地表面状態による乾燥沈着の細分

化、ヨウ素の化学形態による沈着プロセスの細分化 2011年3月12日から16日にかけて測定された福島県の環境モニタリングポ

ストデータ（詳細値）の公表。 米国DOEやJAEAの航空機サーベイに基づくI-131及びCs-137の地表沈着量

分布。 (Torii et al. 2013)

目的：新たな環境データと大気・海洋拡散モデルのコンビネーション による2011年３月の大気放出率の時間変動を再推定

2/10

大気放出率の推定フロー

逆推定 (Reverse estimation)

単位放出を仮定した大気拡散・ 地表沈着計算

大気中濃度、地表沈着量、 空気吸収線量率

環境モニタリング 拡散シミュレーション

プルームが陸側に流れた時の放出率時間変動

逆推定 （Inverse estimation）

大気モデルによるフォールアウト 計算+ 海洋モデルによる移行計算 海表面濃度（Cs-134)

放出率の時間変動の包括的な評価

初期条件

3/10

(陸側に流れた期間の放出率 は固定)

数値計算モデル

大気拡散モデル (WSPEEDI-II) 初期条件と境界条件: 気象庁 GPV（Grid Point Value) 気象モデル: MM5 of PSU/NCAR 大気拡散モデル: 原子力機構 GEARN

海洋拡散モデル(SEA-GEARN) 初期条件と境界条件：FNMOC, OISST, TOPEX/Poseidon, WOD2001 海洋モデル： 海洋研究開発機構 AFES and OIFES 海洋拡散モデル： 原子力機構 SEA-GEARN 使用データ ・3/12, 3/15-16: 主に福島県内の可搬型モニタ、ポスト（線量率） ・他の期間：陸側：福島県及び茨城県内のダストデータ（濃度） 海側：北太平洋の海表面サンプリング（濃度）

4/10

1.E+12

1.E+13

1.E+14

1.E+15

1.E+16

1.E+17

3/12

-00h

3/12

-06h

3/12

-12h

3/12

-18h

3/13

-00h

3/13

-06h

3/13

-12h

3/13

-18h

3/14

-00h

3/14

-06h

3/14

-12h

3/14

-18h

3/15

-00h

3/15

-06h

3/15

-12h

3/15

-18h

3/16

-00h

3/16

-06h

3/16

-12h

3/16

-18h

3/17

-00h

Rele

ase

rate

(Bq

h-1) I-131 Cs-137

推定結果(３月前半)

プラント事象との関連

3月14日 3号機ベント 5:20 .

3月13日午前 3号機 DW 圧力上昇

3月15日 3号機 ベント 16:05 ～ 2, 3号機 DW圧力低下 16:00–01:00

5/10 日 時 3/12 3/13 3/14 3/15 3/16 3/17

2号機 SR弁開: 3月14日 21:30, 23:25 3月15日01:02

3月14日 ３号機 水素爆発11:01 .

3月15日 2号機 DW圧力低下7:00–11:25

3月16日 3号機 DW 圧力低下09:00–12:00

3月13日 3号機ベント9:24, 12:30

3月12日午前１号機 DW圧力上昇.

3月12日 1号機 ベント 14:00-15:00 １号機 水素爆発 15:36

放出率

(Bq/

h)

1.E+10

1.E+11

1.E+12

1.E+13

1.E+14

1.E+15

1.E+16

3/17

-00h

3/17

-12h

3/18

-00h

3/18

-12h

3/19

-00h

3/19

-12h

3/20

-00h

3/20

-12h

3/21

-00h

3/21

-12h

3/22

-00h

3/22

-12h

3/23

-00h

3/23

-12h

3/24

-00h

3/24

-12h

3/25

-00h

3/25

-12h

3/26

-00h

3/26

-12h

3/27

-00h

3/27

-12h

3/28

-00h

3/28

-12h

3/29

-00h

3/29

-12h

3/30

-00h

3/30

-12h

3/31

-00h

3/31

-12h

4/1-

00h

Rele

ase

rate

(Bq

h-1)

JAEA Cs137 JAEA I131

6/10

Cs-137 I-131

３号機 ベント. 21:30 3月17日05:30 3月18日11:25 3月20日

2号機 再溶融の指摘（Tanabe)

1号機, 3号機再溶融の指摘 （Tanabe)

3/17 3/20 3/23 3/26 3/29 4/1

推定結果(３月後半)

プラント事象との関連

日 時

放出率

(Bq/

h)

新しいソースタームと計算モデルによるCs-137 沈着量分布の再現性

7/10

WSPEEDI-II (1 Apr. 2011) 文科省航空機サーベイ (31 May. 2012)

プルームの動き ①3月12日 ②3月13日 ③3月14日夜～15日 ④3月15日朝～夕方 ⑤3月15日午後～16日 ⑥3月20日 ⑦3月21日

③

④

⑤

⑥

⑦

3月15日午後 ～16日の降雨

3月20日の降雨

3月21日の降雨

①

②

拡散計算から推定 される広域の地表 汚染形成プロセス

下図引用：航空機サーベイの結果 http://radioactivity.mext.go.jp/ja/1910/2011/11/1910_111112.pdf 8/10

下図引用： http://radioactivity.mext.go.jp/ja/1910/2011/12/1910_1216.pdf

局地域の地表汚染 形成プロセス （主な寄与）

3/12 1号機ベント14:30-水素爆発15:36を含む。(NNWで乾燥沈着)

3/14夜～15 未明 2号機リーク （降雨沈着）

3/14夜～15 未明 2号機リーク（乾燥沈着） 3/16 朝、3/21夜間、他

3/15 午後 2号機圧力減少

（降雨沈着）

3/15 午前 2号機圧力減少 （乾燥沈着）

3/15 午前 2号機圧力減少

（降雨沈着） 3/15 夜中(NNWで降雨沈着)

9/10

結論

これまでの結果(Terada et al., 2012) との主な違いは以下の通り : (1) 3月12日午後 • 3月12日14時からの1号機でのベント操作による放出率を再推定した。１時間

程度の放出であり、放出量は、その直後（15時36分）に発生した水素爆発による放出量と同オーダーであったと推定された。

(2) 3月13日午前 • 3月13日午前中の3号機でのベントによる放出量を、海洋データと大気・海洋モ

デルにより推定した。これまでの数値より若干、放出量は増加した。 (3) 3月14日夜間から3月15日早朝 • これまでほぼ連続的と推定していた2号機からと思われる放出が、3回のピーク

(21:00, 23:00 (3/14), 01:00 (3/15))を持つことが推定された。 (4) 3月15日午前から3月16日午前 • 主要な放出は、15日の午前7時から11時くらい、午後4時から16日午前1時くら

い、 16日の午前9時から12時くらいに起きたと推定された。２回目の放出開始時刻はこれまでの推定より４時間程度遅く、３回目の放出は新たな推定である。

• ２回目の大量放出は他に比べてI-131/Cs-137比が大きいと推定された。この結果は、航空機サーベイによるI-131, Cs-137沈着量分布やJAEA-Tokaiでのダストサンプリング結果と符合する。

（参考）3月末までの総放出量（放出率の積算）⇒ I-131: 120PBq, Cs-137: 11Pbq 10/10