遠くまで飛びうるホットパーティクルは、どのくらいの放射能を持ち得るか？

東京GIGO @ekb90377

『遠くまで飛びうるホットパーティクルは、どのくらいの放射能を持ち得るか？』

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過去に他の方が、もっと良い考察をされたかも知れないが。

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（参考文献）Adachi,K.,et al.(2013)."Emission of spherical cesium-bearing particles from an early stage of the Fukushima nuclear accident"

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URL（http://t.co/QNedoE0PBU）

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↑こちらの文献のデータから、電卓で粗々に当たってみた。（文献御教示いただいた、みーゆ@リケニャ @miakiza20100906様に御礼申し上げます）

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著者らは、福島原発事故の際に、つくば市の気象研究所の屋上で、石英繊維フィルターを使ってエアロゾルのサンプルを採取した。

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3/14-15の採取で、大きいのが3個入っていて、一番放射能の高かったのが粒子1であった。

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（セシウム粒子1）直径：2.6μm、形状：球形、成分：鉄、亜鉛、塩素、マンガン、酸素、セシウム、放射能：3.27±0.04Bq（137Cs）及び3.31±0.06Bq（134Cs）、粒子密度：2.0g/cm3、Cs質量百分率：5.5%

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密度がずいぶん小さい気もするが、金属ヒュームの形成過程において、数nm～100nm程度の1次粒子が凝集して最大数μm程度の2次粒子になる際に、 完全に中実の球体にならず、ある程度ポーラスになったり、隙間ができたりするためかと思われる。

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さて、これがどのくらいの大きさであれば、風に乗って遠くまで飛びうるだろうか？

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もちろん気象条件に依存するのだが、例えば、雲粒の大きいものと最終落下速度が同程度であれば、（雲粒の大きいものと同じくらい）風に乗って遠くまで飛び得るだろう。これを一つの目安とする。

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以後、細かい計算は省略するが、雲粒の大きいものは直径10μm程度で、最終落下速度は1cm/s程度である（Wikipedia『雲粒』より。※20μmや1.2cm/sという他資料も有）。比重は簡単のために1とする。

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微小な球体の最終落下速度は、球体の密度に比例するとともに、直径の2乗に比例する。

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密度に比例、直径の2乗に比例、というのに奇異な感じを受けるかも知れないが、微小な物体の空気抵抗は、車や飛行機のように速度の2乗に比例せず、 粘性（摩擦）の影響が支配的となり、速度の1乗に比例するからである。

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さきほどの（セシウム粒子1）は密度が2.0g/cm3なので、（雲）1*10^2=（Cs）2*7.1^2で、7.1μmの直径の時に、最終落下速度が1cm/s程度となる。

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直径7.1μmの場合の放射能は、(3.27+3.31)*(7.1/2.6)^3=6.58*2.72^3=134Bqとなる。

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この計算は（セシウム粒子1）を単純に最終落下速度が1cm/sになるまで大きくしてみたものである。実際には、Cs質量百分率をはじめとして、組成・形状・寸法・密度には、相当なばらつきがあるであろう。

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したがって（雲粒の大きいものと同じくらい）風に乗って遠くまで飛びうるホットパーティクルが、数百Bq/個のオーダーの放射能を持っていたとしても、特段不思議ではないだろう。

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仮に上昇気流で500mまで上がると、その後1cm/sで地上に降りてくるまで5万秒。風速5mだと25万m（250km）移動することになる。風速が強かったり、途中で上昇気流に遭うと、もっと遠くまで移動する。

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また、以降は頭の体操ではあるが、7.1μmを2倍の14.2μmにすると、最終落下速度は4cm/sになるから、同じ条件で62.5km移動。放射能は134*2^3=1,072Bq。

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7.1μmを3倍の21.3μmにすると、最終落下速度は9cm/sになるから、同じ条件で27.8km移動。放射能は134*3^3=3,618Bq。（雲粒は20μm程度が限界とのことなので、この辺で止めておく）

東京GIGO @ekb90377

『プルトニウムは重いから遠くまで飛ばない』というのはどなたが言われたことか忘れてしまったが、『比重がいくら重くても、直径が小さければ遠くまで飛ぶ』訳である。

東京GIGO @ekb90377

比較的大きなホットパーティクルが、何かの拍子で運悪く、鼻腔や肺や喉に入ってしまい、なかなか出て来なくなることを想像すると、怖い感じがする。

東京GIGO @ekb90377

とは言え、あまり大きなホットパーティクルは、小さなものと比べて、割合としては急激に少なくなるはずなので、そうそう頻繁には出くわさないか？と思う。またスギ花粉が20~40μmとのことなので、ある程度大きいものであれば、普通のマスクでもかなり防げるか？と思う。

cyborg001 @cyborg0012

@ekb90377 原子力エンジニアのM. Kaltofen氏がフクイチの揮発した核燃料コア(vapolazied core)に由来するホット・パーティクルが愛知県のダストから発見されたと発表。日本では発表できない報告です。 http://t.co/8KwvcnVQxO …

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