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尿中の放射能濃度と体内被曝量(セシウム137の場合)

 福島県内の子どもの尿から放射性セシウムが検出されたという報道を見た。当然内部被曝を起こしているわけだが、それがどの程度の量か気になったので概算してみた。
 結論を先に書くと、大きな問題になるような量ではないだろう、ということになる。

 もとの記事は下記(読売オンライン):
http://www.yomiuri.co.jp/national/news/20110701-OYT1T00099.htm?from=tw

 ここではセシウム137で計算する。この場合、壊変による物理的半減期と比べて生物学的半減期(排泄による)が充分短いとし、壊変による減少分を無視してよいだろう。
 また、摂取状況についても仮定を置かなければならない。ここでは、同レベルの継続的摂取により摂取と排泄が平衡している(排泄量=摂取量)場合(1)と、何日か前に一括摂取した場合(2)を計算してみよう。
 さらに、排泄の経路は尿だけと仮定した。実際には汗や、消化液から便を通じた排泄もあるのかもしれないが、量的に尿が卓越していれば下記結果が大きく変化することはない。

(1)平衡している場合
 尿中の放射能濃度(尿中濃度)、1日の平均尿量(日尿量)、体内のセシウム137存在量(存在量)、生物学的時定数(時定数)の関係は、
 (尿中濃度×日尿量)=1÷時定数×存在量
となる。つまり、存在量=尿中濃度×日尿量×時定数だ。
 以前セシウム137による被曝線量という記事に書いたようにセシウム137の時定数は144日(半減期100日)程度ということなので、1日に排泄される量の144倍が体内に存在していることになる。

 1ベクレル=1カウント/秒 のセシウム137による被曝エネルギーは、上記記事の計算結果を使うと、
 1count/s×0.551MeV/count×1.602e-13 J/MeV=8.827e-14 J/s
であり、1時間(3,600秒)あたりの被曝エネルギー量は
 3600s/h×8.827e-14 J/s=3.178e-10J/h≒0.318nJ/h
となる。

 報道された子どもの尿中放射能濃度(セシウム137)は1リットルあたり約1ベクレルなので、仮に子どもの日尿量を1リットルとすれば、排泄量が1ベクレル、したがって時定数を乗じた体内の存在量は144ベクレルということになる。仮に体重を20キログラムとすると
 0.318nJ/h/Bq×144Bq÷20kg≒2.29nJ/h/kg=2.29nSv/h
つまり毎時2.29ナノシーベルト(0.00229マイクロシーベルト)の被曝量ということになる(ただし、セシウム137による被曝だけを計算していることに注意)。
 平衡しているということは摂取し続けている(汚染された水や食料を日常的に飲み食いしている)ということだから、減らす努力をするに越したことはないが、気に病むほどの汚染濃度ではない、と言っていいのではないか。

(2)一時期に集中的に摂取した場合
 一時期にセシウム137をまとめて摂取し、その後ほとんど摂取せずにある日数経過した状態で尿から検出された、という状況を想定してみよう。
 この場合、まとめて摂取した量(摂取量)と経過日数、体内のセシウム137存在量(存在量)、生物学的時定数(時定数)の関係は次のようになる。
 存在量=摂取量×exp(-経過日数÷時定数)
 この場合でも、尿を採取した時点での存在量は(1)と同じ計算で得られるので144ベクレルである。

 さて、経過日数が長いほど、摂取してから日が経っているにもかかわらず尿から検出されたということになるので、ここでは最悪のケースとして、被爆直後に摂取した場合を想定してみよう。報道によれば尿の採取は5月下旬と言うことだから、原発事故直後に摂取したとして、経過日数は70~80日程度となる。計算しやすいように72日(時定数144日の半分)としよう。
 摂取量=存在量÷exp(-0.5)
 exp(-0.5)≒0.607
 存在量=144ベクレル
とすれば、摂取量は237ベクレルと言うことになる。
 上記記事で算出したように、ベクレル単位の数値を体重で割ることでマイクロシーベルト単位の累積被曝量を算出できるので、子どもの体重を20キログラムと仮定すると、累積被曝線量は約12マイクロシーベルトということになる(これも、セシウム137による被曝だけを計算していることに注意)。
 一括摂取しその後摂取していないという仮定の下で、累積量でこの程度であれば、気にする必要はないだろうと思う。

 ということで、報道された尿中放射能濃度に関して言えば、まあ健康被害は無視できると言っていいと思う。

(3)考えてみれば
 上記記事に書いたように、チーム中川の記事によれば「セシウムは、飲食物を通じて体内に取り込まれると、ほぼ100%が胃腸から吸収され、体全体に均一に分布します」ということであり、排泄ルートが尿だけだと仮定すれば、平衡状態において尿で毎日1ベクレル排出していれば摂取量も毎日1ベクレルということになる。食品や飲料水の規制値と比べてかなり少ない量だということがわかる。
 私自身は個人的目安として飲食による1日の摂取量を50ベクレル以下に抑えるべきだと考えている。ただし、多くてもこの量を超えない、という趣旨であり、また汗などによる排出も多少はあるだろうから、尿からの排泄量は1日20ベクレル程度以下を目安とし、それを越えたら量に応じて対策を取る、といったあたりが判断基準になりそうだ。

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コメント

これから一歳半の子どもの尿検査をするかどうか迷っている者です。仮に検査で検出下限値の0.39bq/kgが検出された場合、爆発直後から250日以上経過している現在でも上記(2)の場合の計算方法で計算できるのでしょうか。

投稿: オリーブ | 2011.11.28 17:15

オリーブ様
 お子様の尿検査を考えておられるということ。ご心配に心が痛みます。

 さて、現在の状況下で尿中の放射能濃度(セシウムについて)の測定結果を評価する場合、一般的には上記(1)の計算方法が適切だろうと思います。おおざっぱに言えば日々の飲食物から摂取する放射能量が安定的に(数十日オーダーでの摂取量のばらつきがあまり大きくなく)推移していることが多いと考えられるので。
 一方、一時に大量の放射能を摂取した可能性がある場合には、専門家を捕まえてその個別事情を説明し、助言をもらう必要があるでしょう。摂取した状況によって計算方法が変わりますから、残念ながらここでは何とも申し上げられません。

 以上のコメント、多分お役には立たないだろうと思います。所詮素人が紙の上で計算しているだけだとご理解いただければ幸いです。

投稿: dai(本人) | 2011.11.28 17:56

返信いただきどうも有難うございます。
一時に大量摂取の可能性は低いため、上記(1)の計算方法で計算してみます。

投稿: オリーブ | 2011.11.29 16:51

はじめまして、ni0615と申します。
読売は奇想天外というかトンデモというか、無意味な計算をしているようですね。ICRPが定義しているのは、生涯にわたる累積、つまり「預託線量」です。時間当たりの線量率など問題ではありません。セシウム137の実効半減期は大人で100日、こどもで30日だそうですから、3年分を積算すればほぼ生涯の預託線量と等しくなるでしょう。
(2)1時的に摂取した場合の計算で、子どもなのに実効半減期を100日としていることは、計算結果に大きな違いをもたらすでしょう。

投稿: ni0615 | 2011.12.03 02:20

ni0615様
 子どもの実効半減期は30日ですか。存じませんでした。ご指摘ありがとうございます。
 確かに、子どもは放射線の影響を受けやすいという話もありますが、一方で代謝が速いため影響が小さくなる側面もあると聞きました。
 今はあまりこの問題に関わっていませんが、次に計算する機会があれば、あらためて情報を集めたいと思います。

投稿: dai(本人) | 2011.12.03 06:57

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