セシウムボール

セシウムボールとは

セシウムボールは、2011年の福島第一原子力発電所事故で、炉心溶融した原子炉から放出された放射性セシウムを多量に含む、微小な球状の粒子です。この粒子は、直径が2マイクロメートル前後と非常に小さく、ガラス質で水に溶けにくいという特徴を持っています。そのため、環境中や生体内で長期間残留する可能性があり、その影響が懸念されています。学術的には、不溶性セシウム粒子やradiocesium-bearing microparticle（CsMP）とも呼ばれます。

発見の経緯

事故後、大気中の放射性物質を調査していた研究者たちは、茨城県つくば市で採取されたエアロゾルフィルターを分析しました。その結果、2011年3月15日に採取されたサンプルに、水に溶けない放射性セシウムが多く含まれていることを発見しました。さらに、電子顕微鏡で観察したところ、微小な球状の粒子が確認され、これがセシウムボールであることが判明しました。この発見は、事故時の原子炉内の状況を解明する上で重要な手がかりとなり、その後の研究につながりました。

構造・組成・放射能

セシウムボールは、主にケイ酸塩ガラスを基質とし、放射性セシウムの他に鉄、亜鉛、塩素、マンガンなどの元素を含んでいます。特筆すべきは、粒子中の放射性セシウムの割合が非常に高く、質量あたりの放射能は1000億ベクレル毎グラムにも達することです。これは、他の原子力事故で放出された放射性降下物と比較しても非常に高い値です。詳細な分析により、ルビジウム、ジルコニウム、モリブデンなど、核分裂生成物と思われる元素も検出されており、セシウムボールが核燃料の重大な損傷によって生成されたことが確認されています。また、粒子内部では、セシウムが周辺部に偏って分布していることや、鉄や亜鉛の酸化物、塩化セシウムなどが微小な粒子を形成していることも明らかになっています。

形成・飛散過程

セシウムボールの形成過程については、複数のシナリオが提唱されています。一つは、炉心溶融時に揮発したセシウムが、溶融したコンクリートから生成されたケイ素と結合し、急速に冷却されて形成されたというものです。別の説では、圧力抑制室内の塗膜がケイ素の供給源であるとしています。いずれにしても、セシウムボールは、炉心溶融という極限状態下で、非常に複雑な過程を経て生成されたと考えられます。
セシウムボールは、その不溶性のため、大気中では乾性沈着によって地表に沈着することが多く、2011年3月15日前後に、関東地方を含む広い範囲に拡散したと考えられています。東京都内では、この日に飛来した放射性セシウムの大部分がセシウムボールであったと推定されています。また、原発周辺では、南方向への放射性プルームに特に多く含まれていたことが分かっています。

環境・生体への影響

セシウムボールは水に溶けにくいため、環境中や生体内で長期間残留する可能性があります。特に、肺に吸入された場合、肺胞やリンパ節に沈着し、長期間にわたり放射線を照射する可能性があります。セシウムボールの溶解実験では、純水よりも海水で溶けやすいものの、溶解には数十年を要すると考えられています。また、セシウムボールの近傍では、ベータ線によってラジカルが生成され、細胞のDNA損傷を引き起こす可能性も指摘されています。現在の内部被曝線量評価の枠組みでは、このような粒子の影響が十分に考慮されていないため、詳細な評価が求められています。

類似する放射性粒子

福島第一原発事故では、セシウムボール（タイプA）の他に、より大きく不定形な不溶性セシウム粒子（タイプB）も発見されています。タイプBは、タイプAよりも比放射能が低いものの、1号機の水素爆発により広範囲に拡散したとされています。タイプBの粒子は、肺には入りにくいと考えられていますが、その影響については、さらなる研究が必要です。

ホットパーティクル

セシウムボールのような放射性物質を含んだ微粒子は、他の原子力事故や核実験でも確認されています。これらの粒子はホットパーティクルと総称されますが、その成因や性質は様々です。セシウムボールは、他のホットパーティクルに比べて、放射性セシウムを特に多く含み、比放射能が非常に高いという特徴があります。

まとめ

セシウムボールは、福島第一原発事故によって放出された特殊な放射性粒子であり、その特異な性質と環境・生体への潜在的な影響から、現在も詳細な研究が進められています。この微小な粒子が、今後の環境保全や健康管理において、重要な課題となることは間違いありません。

もう一度検索