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?

まとめました。
35
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?』

2014-05-02 03:14:02
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:14:18
東京GIGO @ekb90377

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

2014-05-02 03:14:35
東京GIGO @ekb90377

↑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)

2014-05-02 03:16:16
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:16:33
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:17:00
東京GIGO @ekb90377

(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%

2014-05-02 03:17:15
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:17:54
東京GIGO @ekb90377

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?

2014-05-02 03:18:45
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:19:15
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:19:53
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:20:35
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:21:21
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:21:51
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:22:34
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:23:03
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:23:55
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:24:39
東京GIGO @ekb90377

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。

2014-05-02 03:25:11
東京GIGO @ekb90377

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)

2014-05-02 03:25:54
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。

2014-05-02 03:26:37
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。

2014-05-02 03:32:41
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。

2014-05-02 03:42:59
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

2014-05-02 04:17:10
拡大
残りを読む(32)

コメント

Masayoshi Nakamura @masayang 2014年5月2日
ダイソンの掃除機並の鼻を持ってる人は心配でたまらないでしょうね(棒
1