トリチウムの危険性について原子力推進サイトが記載していた

09.05

Mon

トリチウムの危険性について原子力推進サイトが記載していた

ATOMICA　トリチウムの生物影響
＜更新年月＞ 2000年03月　　　（本データは原則として更新対象外とします。）

＜概要＞
　将来のエネルギー源として計画が進められている核融合（炉）にかかわる環境・生物影響、とくにトリチウムの人体への影響が注目される。トリチウムはトリチウム水（HTO）の形で環境に放出され人体にはきわめて吸収されやすい。また、有機結合型トリチウム（OBT）はトリチウムとは異なった挙動をとることが知られている。動物実験で造血組織を中心に障害を生ずることが明らかにされ、ヒトが長期間摂取した重大事故も発生している。

＜本文＞
　トリチウムは水素の同位体で、最大エネルギー18.6keVで平均エネルギー5.7keVという非常に低いエネルギーのβ線を放出し物理的半減期は12年である。

大気上層中で宇宙線中の中性子と窒素原子核との衝突によって生成する天然トリチウムが自然界の水循環系に取り組まれているとともに、核実験や原子力施設などから主としてトリチウム水（HTO）の形で環境に放出され、生物体へは比較的簡単に取り込まれる。

ヒトの体重の60～70％は水分で、個人差はあるが、女性よりも男性、老人よりも若者、太った人よりも痩せた人の方が含水量が多い傾向にある。

表１

表１は国際放射線防護委員会（ICRP）がトリチウムの被ばく線量計算のために水分含有量を推定したもので、“体重70kgのヒトの60％（42kg）が水分である”と仮定している。
このうちの56％は細胞内液、20％は間質リンパ球、７％が血しょう中に、残りは細胞外液として存在するものとしている。

飲料水や食物から摂取されたトリチウム水は胃腸管からほぼ完全に吸収される。
トリチウム水蒸気を含む空気を呼吸することによって肺に取り込まれ、そのほとんどは血液中に入る。
血中のトリチウムは細胞に移行し、24時間以内に体液中にほぼ均等に分布する。

また、トリチウムは皮膚からも吸収される。

最近問題になっているのは有機成分として取り込まれた場合の有機結合型のトリチウム（OBT：Organically Bound Tritium）で、一般に排泄が遅く、体内に長く留まる傾向がある。

トリチウムは水素と同じ化学的性質を持つため生物体内での主要な化合物である蛋白質、糖、脂肪などの有機物にも結合する。
経口摂取したトリチウム水の生物学的半減期が約10日であるのに対し、有機結合型トリチウムのそれは約30日～45日滞留するとされている。

　トリチウムのβ線による外部被ばくの影響は無視できるが、ヒトに障害が起きるのはトリチウムを体内に取り込んだ場合である。ヒトの場合にはこのような事故例は少ないので、主として動物実験から被ばく量と障害の関係が推定されている。

　放射線の生物学的効果を表す指標をRBE（Relative Biological Effectiveness，生物学的効果比）というが、いろいろな生物学的指標についてのトリチウムβ線のRBEは表２のように示される。基準放射線をγ線とした場合のRBEは１を超える報告が多い。

表２

　血球には赤血球、白血球（好中球、単球、マクロファージ、好酸球、リンパ球など）、血小板がある。
これらはすべて骨髄の造血細胞から作られ、それぞれ機能が異なる。
ヒトの末梢血液をin vitro（生体外）で照射してＴリンパの急性障害をしらべた結果、トリチウムの細胞致死効果はγ線より高く、また放射線感受性はいずれの血液細胞もマウスよりヒトの方が高いことが明らかにされている。

　トリチウム被ばくの場合、幹細胞レベルでは変化があっても通常の血液像の変化は小さい。したがって急性障害のモニタリングには幹細胞チェックが重要である。
　トリチウム水を一時に多量摂取することは現実的にはあり得ないが、低濃度のトリチウム水による長期間被ばくの場合を考えねばならない。

　実際に、トリチウムをヒトが長期間摂取した被ばく事故例が1960年代にヨーロッパで起きている。
トリチウムは夜光剤として夜光時計の文字盤に使用されているが、これを製造する二つの施設で事故が発生している。

一つは、トリチウムを7.4年にわたって被ばくした例で280テラベクレル（TBq）のトリチウムと接触し、相当量のトリチウムを体内に取り込んだ事例である。
尿中のトリチウム量から被ばく線量は3～6Svと推定されている。
症状としては全身倦怠、悪心、その後白血球減少、血小板減少が起こり、汎血球減少症が原因で死亡している（表３）。

表３

　もう一つの例も似たような症状の経過をたどり汎血球減少症が原因で死亡している。
臓器中のトリチウム量が体液中よりも6～12倍も高く、体内でトリチウムが有機結合型として存在しているものと推定されている。

　発電所および核燃料再処理施設の稼働によりトリチウムも放出されるが、ブルックヘブン・トリチウム毒性プログラムは低濃度トリチウム水に長期間被ばくする場合の健康影響について示唆を与えてくれる（表４）。

表４

　夜光剤を扱う施設ではラジウムペインターの骨肉腫がよく知られているが、トリチウムの場合はラジウムの場合と明らかに異なることは注目される。
　トリチウムによる発がんに関する報告は多くはないが、Ｘ線やγ線との比較によるRBEが求められている（表５）。

表５

これらは動物での発がん実験や培養細胞がん化実験の結果で、トリチウムRBEは１～２の範囲である。
　このほか、遺伝的影響を調べるために染色体異常の誘発、DNA損傷と修復などの細胞生物学的研究や、発生時期、すなわち胞子発生期、器官形成期、胎児期あるいは器官形成期における放射線感受性の研究も行われている。

ATOMICA　トリチウムの環境中での挙動
＜更新年月＞ 2004年08月　　　（本データは原則として更新対象外とします。）

＜概要＞
　宇宙線の作用や核実験によって生成された大気中のトリチウムは、降雨などによって地上付近に移行し、空気、水および生体中等に広く分布している。現在わが国（日本）の降水中トリチウム濃度は、ほぼ大気圏内核実験が施行される以前のレベルに戻っているが、大陸性気団に覆われたときにトリチウム濃度の高い雨が降ることがある。一方、大気中トリチウム濃度も減少しているが、降水中トリチウム濃度ほど減少していない。核施設から大気圏または水圏に放出されたトリチウムは、他の放射性核種と同様に大気や水の流れに従って移流と拡散をする。大気中へ放出されたトリチウムは、大気から土壌への沈着、土壌から大気への再放出、土壌中移行、植物への取り込み等の挙動をするが、その特徴は移行速度が比較的速いことである。植物などの生体中では、組織と結合した有機結合型トリチウムが生成される。

＜本文＞
　トリチウムの環境中挙動は、
（1）地球規模での挙動と
（2）局所的に放出された場合の挙動の二つに分けて考える必要がある。

（1）は、天然起源あるいは核実験起源のトリチウムの挙動調査や地球規模での長期間の被ばく線量評価の際に、
（2）は、施設の影響評価等の際に重要となる。

　トリチウムは低エネルギーβ線放出核種（最大エネルギー18.6keV、半減期12.33年）であるため、人への影響を考える場合は体内摂取、すなわち内部被ばくのみを考慮すればよい。

国際放射線防護委員会（ICRP）が提示しているトリチウムの化学形別および年齢別の線量係数（Sv/Bq）、すなわち単位摂取放射能当たりの実効線量を表１に示す。

表１

これによると、吸入および経口摂取のいずれの場合もトリチウム水（HTO）の線量係数は、トリチウムガス（HT）の10000倍となっている。
また、植物等の組織と結合した有機結合型トリチウム（OBT）の線量係数はトリチウム水（HTO）の約2.3倍である。したがって、トリチウムによる被ばく線量を評価する場合にはその化学形も十分考慮する必要がある。

１．地球規模でのトリチウム挙動
　トリチウムは自然界において常に生成されている。その主な生成場所は大気である。トリチウムは、大気上層において宇宙線の陽子や中性子と大気を構成している窒素や酸素との核反応により生成される。この天然起源のトリチウムは、地球全体では生成と壊変が平衡した状態にあり、その存在量は約1.0～1.3EBq（エクサベクレル）（1EBq＝1018Bq）と原子放射線の影響に関する国連科学委員会（UNSCEAR）が推定している。

地球環境中トリチウムの最大の発生源は、大気圏内核実験、特に1954年以降の水爆実験である。
1963年の大気圏内核実験停止条約締結までに天然起源の200倍程度のトリチウムが放出されたと推定され、その結果として環境中トリチウムレベルは大きく増加した。
1963年以降は核実験起源の大気中トリチウムは物理的崩壊および海水中への移行により、減少傾向を示している。
しかし、海洋との接触が少ない大陸では核実験起源のトリチウムがまだ残っている。

　これらのトリチウムは大気の循環や降雨によって地上付近に移動し、空気、環境水（河川水、地下水、海水等）、植物や動物の生体中等に広く分布している。
わが国において核実験開始前に測定された降水中トリチウム濃度は0.77Bq/lであったが、1960年代の初めには12～180Bq/lまで増加した。
その後、減少し始め、現在はほぼ核実験前のレベルに戻りつつある。

降水中トリチウムレベルが高かった頃には、わが国をはじめ、北半球の各地では降水中トリチウム濃度が春から夏にかけて高くなる現象が見られた。しかし、現在は降水中トリチウム濃度が低いため、季節によるはっきりとしたピークは見られない。むしろ大陸性気団に覆われたときにトリチウム濃度の高い雨が降ることなどが観測されている。

　環境中トリチウム濃度を地域的に見ると、両極から赤道に向かって指数関数的に減少する緯度依存性があることが知られている。これは大気上層でのトリチウム生成率が極地方で大きいことと、成層圏から対流圏へのトリチウムの移行は極地ほど大きく、そして赤道付近では蒸発による希釈が働くためと考えられている。

　大気中でのトリチウムの化学形は、水素ガス状（トリチウムガスHT）、水蒸気状（トリチウム水HTO）、炭化水素状（主にトリチウム化メタンCH3T）等である。
地上付近で測定された大気１ｍ3当たりの各トリチウム濃度の経年変化を図１に示す。

図１

1970年頃にわが国で測定されたトリチウム水濃度は約70mBq/ｍ3であったが、1990年に入ると年平均値は20mBq/ｍ3程度であり、大気中トリチウム水濃度は、降水中トリチウム濃度ほど大きな濃度減少を示していない。
これは、雨は大気上層のトリチウムの影響（核実験により成層圏に注入されたトリチウムの対流圏への降下）を大きく受けたのに対し、地表面付近の水蒸気は土壌や植物による地下水の蒸散や表面海水との交換の影響を受けるためと考えられる。
最近の大気中のトリチウム濃度は20mBq/ｍ3程度で変わらないが、環境中の放射能として測定されており、2002年までの全国の環境中トリチウム濃度が文部科学省の環境放射能データベースに記載されている（文献12）。

降水および河川水中のトリチウム濃度の経年変化を図２に示す。

図２

　トリチウム水濃度は、水蒸気量とその比放射能（Bq/l）で決まるため、季節変化を示し、わが国では夏の多湿期は冬の乾燥期より４倍程度高くなる。

２．局所的に放出されたトリチウム挙動
　原子力施設から大気圏または水圏に放出されたトリチウムは、他の放射性核種と同様に大気や水の流れに従って移行および拡散をする。
大気中へ放出されたトリチウムに特徴的な環境中移行は、大気から土壌への沈着、土壌から大気への再放出、土壌中移行、植物への取り込み等である。これらの移行は比較的速いため、事故時のように短時間に放出された場合の解析にはこれらの移行を動的に扱う必要がある。一方、平常運転時のように一定のレベルで放出される場合は平衡状態を仮定することも可能である。環境中でのトリチウムの移行挙動を解析するための計算コード”TRIDOSEＥ”では、施設から大気中へ放出されたトリチウムについて、推量される放出点から人体への移行経路は図３のように考慮されている。海洋等の水圏へ放出されるトリチウムは、ほとんどトリチウム水であるため水とまったく同じ挙動をする。

図３

　原子力施設から大気へ放出されるトリチウムの化学形は、主にトリチウムガス（HT）とトリチウム水蒸気（HTO）である。大気中での拡散の仕方はトリチウムの化学形には依存せず同じである。しかし、土壌への沈着、植物への取り込み等は化学形によって異なる。また、環境中では種々の要因によりトリチウムの化学形が変化することが知られている。

2.1　沈着
　大気拡散中に土壌に接触したトリチウムの一部は沈着するが、その機構はトリチウム水とトリチウムガスでは異なる。
トリチウム水の沈着機構には、降雨による降水沈着と降雨のない場合の乾燥沈着が考えられる。降水沈着の程度は降水強度に依存する。降水量が多い場合は沈着したトリチウムは土壌への浸透や表面流出によりさらに移動する。トリチウム水の乾燥沈着は、主に地表面における大気中トリチウム水と土壌水との交換反応および凝結によって起こる。凝結は大気中水分量が多く、適当な微風が吹く夜間に起こりやすい。交換反応による乾燥沈着は大気と土壌空隙中のトリチウム水濃度差が駆動力であるため、大気中濃度が土壌中濃度よりも高ければいつでも起こり得る。

　一方、トリチウムガスの土壌沈着は、土壌に接触したトリチウムガスが水素酸化能を有する土壌中微生物によりトリチウム水へ酸化されることによって起こる。沈着したトリチウム水は土壌水と同様な振る舞いをする。これらのトリチウムガスの環境中挙動は室内実験およびフランスやカナダで行われたトリチウムガス野外放出実験によって詳細に調べられている。トリチウム水の線量係数はトリチウムガスに比べて10000倍大きいため、トリチウムガスの大気放出時の被ばく線量は実質上土壌への沈着挙動によって支配される。なお、トリチウムガスの降水沈着は無視できる程度である。

2.2　再放出
　土壌表面層に沈着したトリチウム水は、再び大気中へ放出される。この放出挙動は大気中水分と土壌中トリチウム水との交換反応、蒸発および植物を経由した蒸散によって引き起こされる。このような移行挙動は再放出と呼ばれる。
再放出の程度は気象条件、土壌条件、植生に依存する。なお、トリチウムガス放出の場合でも前述のようにトリチウム水へ酸化されるので、沈着後大気へ移行するのはトリチウム水である。大気中水分と土壌中トリチウム水の交換反応および蒸発は、それぞれ、乾燥沈着で述べた交換反応および凝結と逆向きの作用である。

2.3　蒸散
　トリチウム水の植物への移行は、大気中トリチウム水が葉の気孔を介して取り込まれる場合と土壌中トリチウム水が経根吸収により取り込まれる場合がある。
これらの取り込み速度は植物の種類や取り込まれる部位、気象条件等によって異なる。取り込まれたトリチウム水は蒸散により再び大気中へ放出される。葉の場合、大気中トリチウム水濃度は数時間後までにはほぼ平衡状態になる。なお、植物へのトリチウムガスの取り込みは無視できる程度である。
植物中に取り込まれたトリチウム水は、光合成により有機化されると、葉、実および根などの組織中に蓄積される。このように組織と結合したトリチウムは有機結合型トリチウム（OBT：Organically Bound Tritium）と呼ばれる。光合成による有機結合型トリチウムの生成は、植物の種類や成長の段階によって異なる。有機結合型トリチウムには、組織内に存在する自由水（組織自由水）と容易に交換可能な交換型トリチウムと有機物の炭素と強く結合している非交換型トリチウムの２種類がある。

2.4　生物濃縮
　トリチウムの動植物による生物濃縮の可能性、すなわち有機結合型トリチウムの比放射能が同じ生体中の組織自由水中トリチウムの比放射能より高くなる可能性に関しては、トリチウム濃度を注意深く制御した室内実験では観測されておらず、トリチウムの生物濃縮はないことが確認されている。
しかし、実験によっては見かけ上、生物濃縮が見られる場合があった。
この原因として、環境中トリチウムの変動により過去の高濃度時に生成された有機結合型トリチウム濃度と、測定時の組織自由水中トリチウム濃度との間に差が生じたことなどが考えられている。
　なお、一般環境での降水中のトリチウム濃度は、原子力安全研究関係者ばかりでなく、フォールアウトトリチウムを利用した地下水や河川水の水理情報解析のために、土木工学関係者からの問い合わせが多く、そのため需要に応えられるような形式で、整備していく必要がある。

わが国において核実験開始前に測定された降水中トリチウム濃度は0.77Bq/lであったが、1960年代の初めには12～180Bq/lまで増加した。

福島第一原発から未だトリチウムが放出されている。
いったい今現在はどのくらいの降水中トリチウム濃度があるのか？
調べているのだろうか？
知りたい。

文部科学省の環境放射能データベースで検索