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元サッカー少年。今はしがない化学屋です。

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六ヶ所から排出されているトリチウムはどのくらい多いのか
いただいたコメントから,ちょっと思いついたので久々に計算をしてみました。そのきっかけとなったコメントはこちら。

六ヶ所再処理工場からは、総量としては膨大な量の放射性物質が海へと棄てられます。
例えば2008年11月27日には、トリチウム380億ベクレルが海へ棄てられました。
これは半減期が12.32年です。


「380億ベクレル」なんてきくと,ちょっとドキドキしてしまうような量ですね。こんな量を海に流し込んでしまったら,ものすごい勢いで海中の放射能が増えてしまうんではないでしょうか??

というわけで,計算してみました。

まず,トリチウムの壊変定数を求めましょう。
トリチウムの半減期は,12.32年です。崩壊定数と半減期の間には「崩壊定数×半減期=0.693(=ln2:lnは自然対数)」という関係があります。これを用いて計算しましょう。すると,

崩壊定数=0.693÷(12.32y x 365 day/y x 24 h/day x 60 m/h x 60 s/m)
= 0.624÷3.89E+8 s = 0.178E-8


という値が得られます。

次は海水中にトリチウムがどのくらい含まれているかです。

海水の体積は約1370E+6 立方キロメートルと言われておりますので,リットルに直すと1.37E+21 Lになります。

トリチウムはだいたい水分子の形で存在していると言われておりますので,今回もトリチウムは水の形で存在しているものとして考えます。

水 1L中に含まれる水分子は1000 g/18 g/mol=55.6 mol(水の分子量は18)です。また水分子中に水素は2個含まれていますから,水中に水素原子は,111.2 mol含まれていることになります。

このことから,海水中に含まれる水素原子のモル数は

1.37E+21 L x 111.2 mol/L = 1.52E+23 mol


となります。

現在自然界における水素に対するトリチウムの存在比は1E-18(10^18分の1=100京分の1)と言われておりますので,海水中に含まれるトリチウムのモル数は

1.52E+23 mol x 1E-18 = 1.52E+5 mol


と推定できました。

次にこのトリチウムの持つ放射能の強さを求めましょう。「放射能の強さ(単位:ベクレル)=原子の数×崩壊定数」という関係がありますので,今まで求めてきた値を使って計算します。すると,

海水中のトリチウムが持つ放射能
=1.52E+5 mol x 6.02E23(アボガドロ数) 1/mol x 0.178E-8
=1.63E20 Bq =1.63垓ベクレル


となります。

これと最初に出てきた380億ベクレル=3.8E10 Bqを比較すると,(1.63E20/3.8E10)=4.29E+9,つまり海水全体と比較すると約43億分の1にすぎない量であることがわかります。これはかなり少ないと言わざるを得ないでしょう。

さらに計算を進めます。

自然界のトリチウムの存在量は大体安定していると言われています。半減期にしたがって,トリチウムはどんどん壊れているはずなのに,どうしてなのか。それはつまり,壊れている分だけ生成されていると言うことです。

では,一年間にどのくらいの量のトリチウムが生成しているのでしょうか。

先ほど海水中のトリチウムが持つ放射能は,1.63E20 Bqと計算しました。これはどういう意味を持つかと言いますと,1秒間に1.63E20個のトリチウムが崩壊していると言うことです。ということは,1年間ではどのくらいの数のトリチウムが崩壊していることになるのでしょう。

というわけで,計算してみると

1.63E20 x (1y x 365 day/y x 24 h/day x 60 m/h x 60 s/m)=5.14E27個


自然界における存在量がほぼバランスしていると言うことは,単純に考えれば崩壊した量と同じくらいのトリチウムが新たに生成していると考えられます。ということはつまり,年間 5.14E27÷6.02E23=8.54E3 mol のトリチウムが生成していると考えられると言うことです。

ちなみに380億ベクレル相当のトリチウムについてモル数を計算すると35.5E-6 molとなりますので,今計算した量と比較すると年間生成量の2億4千万分の1という非常に小さな値であることが求められます。

このことから,現在のペースでの排出であれば,天然の変動よりもはるかに小さい影響しか与えられないと言うことがわかるわけです。

というわけで,久々に計算してみましたがいかがでしたでしょうか?いつものように間違いがありましたら,コメントなどでご指摘いただければと思います。

日常生活で扱う桁からすると「380億ベクレルの排出」などと言われると,非常にひどい汚染が繰り返されているように感じてしまいます。しかし,元々化学反応や放射壊変などは1 mol=6.02E23個(約6000垓)などという非常に大きな数を単位として考えなければならないような世界です。なので,より一層数字のマジックに踊らされないように気をつけなければいけないと思います。

一部の人たちがいくらアジテーションを繰り返そうと,三陸の海は,まだまだ十分にきれいなままなのです。
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テーマ:科学・医療・心理 - ジャンル:学問・文化・芸術

気になる化学リスク | 19:47:37 | Trackback(1) | Comments(12)
コメント
こんばんは。
丁寧な説明ありがとうございます。
でも、「海水の体積は~」には、ぶっとびました。
地球上の海水ということですか。
この計算は、瞬時に、そして均一に薄まることを前提としています。
ビーカー内の水の話とは違うと思いますけど。
これだと、過去のセラフィールドの惨禍も、地球全体の海水で薄められて正当化できます。

最近の別コメントとそのエントリー内容でちょっと疑問があります。
Bqについては、1Bqが最小だと思っていたのですが、μBqというのは、いったい何なのでしょうか。
もしかして、濃度の表現上、そういう記述になるのですか?
2009-01-30 金 16:33:48 | URL | T.Sasaki [編集]
>T.Sasakiさん

コメントありがとうございます。
順番が後先になりますが,まずはこちらから。

>Bqについては、1Bqが最小だと思っていたのですが、μBqというのは、いったい何なのでしょうか。

μはご存じの通りSI単位系で認められた1E-6を表す接頭語なので,
同じくSI単位系において組み立て単位として認められている
Bq(ベクレル = 1/s)の前にもつけることができます。

蛇足ではありますが,1 μBqの放射能とは,1,000,000秒=約278時間に一回放射壊変が起きる程度の放射能を表すことになります。

>でも、「海水の体積は~」には、ぶっとびました。
>地球上の海水ということですか。

そうですね(^^; これではあまりにスケールが大きすぎました。比較対象としては不適切ですね。

では,今度は380億ベクレル分のトリチウムを持つ海水の体積はどのくらいかを計算してみましょう。

と思ったのですが,いつものように長くなってしまいましたので,新しいエントリ(http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-83.html)として立ち上げました。お手数ですが,そちらをご参照いただければと思います。

どうかよろしくお願いいたします。
2009-01-30 金 20:51:48 | URL | ぷろどおむ [編集]
わかりました!
なるほど。
1秒間に1個壊変するのが1Bqと教わったので、はいはい!
蛇足をつけてくれてありがとうございます。

あと、また、すみません。
質問攻めで。

六ヶ所から出される放射性核種で、海水より重いもの、つまり沈むものは、原子番号の大きいものですよね。
トリチウムは水の形ですから、ふわふわどこかへ行くのは理解できますが、その他の核種について、例えば、ヨウ素などはどうなのでしょうか?

“蛇足”歓迎です。
2009-01-31 土 22:21:14 | URL | T.Sasaki [編集]
>T.Sasakiさん

コメントありがとうございます。
ご質問いただけるのはこちらとしてもうれしいことですので,お気軽にどうぞ。

と言うわけで,早速。
>六ヶ所から出される放射性核種で、海水より重いもの、つまり沈むものは、原子番号の大きいものですよね。

いえ,沈むもの=沈殿するものは「水に溶けないもの」です。原子番号とは関係ありません。重要なのはどのような化学形態で存在しているか,です。原子番号が大きいものであっても,イオンの形で水に溶解している元素は水に溶け,速やかに拡散することが可能ですし,原子番号が小さくても水に溶けにくいような分子になっているものは沈殿を作り海底に沈みます。

>例えば、ヨウ素などはどうなのでしょうか?

ヨウ素も分子ヨウ素(I2)の形ですと水への溶解度が低い事が知られていますが,それでも水1Lあたり0.01mol以上溶けますので,現在問題にしている濃度では普通に溶けています。

また,ご希望の蛇足と言えるかもしれませんが,実は水に溶けにくいような形態しか取らない元素は沈殿として除去しやすいため,それだけ廃液と共に排出されます。なので,おそらく放射性元素が海底に沈んでいつまでも残留し続けることを懸念されているのだとは思いますが,そのような可能性は非常に低いと思ってくださって結構です。

以上ご回答になりましたでしょうか。他にも何かありましたら,どうぞお気軽に。


2009-01-31 土 23:43:19 | URL | ぷろどおむ [編集]
こんばんは。
説明ありがとうございます。

早速の蛇足について質問します。
トリチウムとは比較にならない量しか流されないプルトニウムなども、水に溶けるということですか?

もう一つ。
関係式「崩壊定数×半減期=0.693(=ln2:lnは自然対数)」から、半減期が長くなればなるほど、崩壊定数は、小さくなります。
それでは、2種類の放射性核種があったとして、関係式「放射能の強さ(単位:ベクレル)=原子の数×崩壊定数」から、同じ数値の放射能ならば、半減期の長いほうが、その核種の数が多いということでしょうか。
2009-02-01 日 20:30:59 | URL | T.Sasaki [編集]
>T.Sasakiさん
今回もコメントありがとうございます。 では,早速。

>トリチウムとは比較にならない量しか流されないプルトニウムなども、水に溶けるということですか

そうなると思います。実際の廃液処理では,沈殿処理やフィルタリングは必ず行っています。また廃液として出てくるのはここからさらにイオン交換法など様々な処理を行ってもどうしても取り切れない痕跡量になります。なので,まちがいなく何らかのイオンの形で溶けているものと考えて良いと思います。

>2種類の放射性核種があったとして、関係式「放射能の強さ(単位:ベクレル)=原子の数×崩壊定数」から、同じ数値の放射能ならば、半減期の長いほうが、その核種の数が多いということでしょうか。

こちらもその通りです。存在する原子数だけ考えれば,等しい放射能を示す核種の方が大きな物質量(モル数)を持つことになります。逆に言えば,同じモル数の放射性元素を比較すると,半減期の長い放射性元素の方が「放射能が弱い」ということになります。

こんな回答でいかがでしょうか?他にも何かありましたら,どうぞお気軽に。
2009-02-02 月 10:18:50 | URL | ぷろどおむ [編集]
初めまして。
反対派の方に「十分少ない」という事を理解してもらうのは難しいですが、
天然に存在するトリチウムと比較…なるほど、とても分かりやすいですね。
感心することしきり、です。

この計算結果を見て、
純粋に安全・安心のために反対していた人ならほっとできるでしょうし、
「反対」が目的化している人なら悔しく感じられるでしょう。
その自己診断に使われるとよいと思いました。

一点のみ、

>実際の廃液処理では,沈殿処理やフィルタリングは必ず行っています。

六ヶ所村再処理工場では、液体廃棄物は蒸留されてから海に放出されます。
http://www.jnfl.co.jp/business-cycle/3_saisyori/saisyori_03/saisyori_04/saisyori_04_07.html

海外の再処理施設は沈殿処理なので、かつて基準が甘かった頃、水溶性の
セシウム137やテクネチウム99(過テクネチウム酸イオン(TcO4-)として
水に溶解)が北欧の海に大量に放出され問題視されていますが、
少なくとも六ヶ所村の工場では、こうした不揮発性イオンは
蒸留で飛沫同伴する程度の極微量しか放出されません。

反対派がいくら「セラフィールドがどうの、ラ・アーグがどうの」と騒いでも、
六ヶ所ではそんなの関係ねえ、と簡単に突っぱねられる事と思いますが、
原燃も原子力安全委員会も、公式見解として他国の施設のやり方を批判する事は
さすがにできないので(京大・山名教授などは「けしからん」とおっしゃっていますが)、
「六ヶ所では、放出される放射性物質による実効線量は法令で定められている
線量限度を大幅に下回っています」みたいな曖昧な回答しかできません。
それで「三陸の海が汚染されている」というアジテーションが、運動の戦略として
いつまでも使われるのでしょう。

大勢の素直な一般市民の方々が、恐怖で煽られて「ありもしない汚染」への
反対運動に多大な労力を費やしておられるのを見るにつけ、
貴重な市民運動エネルギーの浪費を思わずにおれません。
2009-02-02 月 21:18:45 | URL | jcf [編集]
> jcfさま

コメントありがとうございます。
液体廃棄物に関する処理方法についての情報ありがとうございます。この辺の部分はかなり昔の知識に頼って書いてしまった部分でありました。やはりきちんと調べながら書かないとぼろが出てしまいますね(^^; ご指摘深く感謝いたします。

この他にも何か私の誤認や間違いなどがありましたら,ご指摘いただけると助かります。よろしくお願いいたします。

反対運動のやり方については,以前のエントリ(「北風と太陽」http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-56.html)でも書かせていただいたのですが,詳しく知らない人たちの不安感を煽るだけというやり方からはもう卒業すべきだと思います。ただmixiの反原発コミュなどでは「原子力関連施設を受け入れた地域住民は,風評被害も甘受すべきだ」みたいなことを公言する人までおりますので,こういう簡単で目立つ手法を捨てるというのは,「反対することで食べている人」たちが存在している限り,撲滅させることはできないのかもしれません。

原子力関連事業に関する議論は,地球温暖化や環境・エネルギー問題などと密接に関わっており,つまらない政治思想やプロパガンダはもちろん,どうかしてるとしか思えない陰謀論なんかを交えて議論されるようなことは許されない重要なテーマです。くだらない煽りなどせず真摯な議論が展開されていくことを期待し,きっとそういう議論を我々はできるはずだ,と信じて活動していきたいと思っています。
2009-02-02 月 21:35:00 | URL | ぷろどおむ [編集]
こんばんは。

もしかして、カリウム40という核種が人体に4000ベクレルある、ということは、1秒間に4000発もの放射線があちこち体全体を打ちのめしていることなんか?
ははは、理解が遅すぎ!

それから、反対運動のあり方について書かれていますが、私は、その反対運動の中に入って、初めて、原子力発電というものを勉強しました。
私の場合は、勉強するきっかけになったわけです。
これは、非常に大きな意義だと思っています。

もちろん、運動の中には「こりゃ、違うなあ」というのはあります。
しかし、だからといって、すべてが悪いわけでもありません。
私たちの生きている社会では、「こりゃ、違うなあ」というのは、ありすぎるくらいです。
その中で、自分の判断で、気にいったものだけを取り入れていけばいいのです。
参加している人をすべて同一視しないでくださいね。

私は違う意見を言っても、排除されたこともありませんし、嫌がらせを受けたこともありません。
いずれ、この件に関し、私も何か書こうと思っています。

ぷろどおむさん、質問に答えてくれてありがとうございました。

また、いつかお世話になります。


2009-02-03 火 21:54:39 | URL | T.Sasaki [編集]
ぷろどおむ様へ
ご丁寧なお返事、どうもありがとうございました。
以前のエントリも拝読させていただき、充実した内容にひたすら感心しております。
液体廃棄物の蒸留処理については 2007-07-30 のエントリで取り上げておいででした。
たいへん失礼をいたしました。

>380億ベクレルのトリチウムは,
>その範囲の海水が元々持っていたトリチウムの380分の1

トリチウム放出量は天然のトリチウムに比べ無視できるレベル、というご主張かと思います。
もしそうなら、海水をモニタリングしても再処理工場からのトリチウムはバックグラウンドに隠れ観測されないことになるでしょうが、実際には僅かながら増加が確認されております。
http://www.anzenkakuho.mext.go.jp/news/siryou/environ06/20080507_02c.pdf

疑問に感じたので、改めて、ちょっと調べてみました。
http://www014.upp.so-net.ne.jp/hamaoka/list/discharge.htm

「例えば2008年11月27日には、トリチウム380億ベクレルが海へ棄てられました。」
これはT.Sasaki様のコメントからですが、11月27日のトリチウム放出量は、380億ベクレルではなく3800億(3.8E+11)ベクレルでした。

この日はトリチウムの放出が少ない回だったようです。
最大は2007年10月2日の9.9兆ベクレルで、120立方キロメートルの海水に元々あるトリチウム(14.3兆ベクレル)とコンパラブルとなり、このモデルでも、有意な差を観測し得るレベルとなります。

また、

>トリチウム年間生成量の20分の1以下

1回の放出量に対して1年分の生成量を比較するのはフェアではないように思われます。「1年分」とする理由がありません。

天然のトリチウムは海水中で作られるわけではなく、崩壊した分が外部から供給され平衡状態が保たれますので、トリチウムが崩壊する速度を一定(存在量の5.63%/y)として計算すると、トリチウム・380億ベクレルは「120立方キロメートルの海水中に元々あるトリチウムが0.047年(約17日)間に崩壊する量」であり、3800億ベクレルならば約半年間、9.9兆ベクレルでは約12年間となります。
これは、放出されたトリチウムが問題とされる地点まで拡散し、その海域に留まっているタイムスケールより長いため、「天然の変動」により覆い隠されることはないと考えられます。

以上のように、放出量が非常に少ないのは確かですが、天然のトリチウムに比べても無視できるレベルとまでは言えないのではないでしょうか。

蛇足ながら、
私も以前にトリチウムについて反対運動の方と議論したことがあり、その時例にあげたのは、大気圏核実験により降水中に天然の100倍を超えるトリチウムが含まれていた時代、何か異変が起きたか、ということでした。

そこで目にしたのが、STOP六ヶ所の代表的アジテイター、田中優氏の「大気圏核実験の時期に日本の死産率が増加した」というグラフでした。
http://www.sustena.org/data/rokkasyo.ppt
(9ページ目)

昭和23年以降の死産率の増加は優生保護法の施行により人工死産が加わったためで、中国で核実験が行われた「1965年に、再度ピークが現れている理由は何だろうか。」とありますが、このピークは1966年「丙午」の年によるものです。

あまりにひどいので、関係者から田中氏に伝えていただいたところ、田中氏は「人工死産を取り除き、さらに丙午を考慮に入れましたが、傾向に変化はありませんでした」と回答され、著書の第二版や講演会でのグラフを差し替えられました。
http://www.city.sagamihara.kanagawa.jp/kikaku/syougai/peace_action/pdf/2006tudoihoukoku.pdf
(9ページ目)

死産「率」ではなくわざわざ死産「数」をプロットし、第二次ベビーブームによる出生数の増加と同期して死産数も増加しているだけのグラフに、「想定死産数のグラフ」という意味のない曲線が引かれ(第一次ベビーブームが終わり出生数が下がった時期からプロットしてあるところがミソで、この減少がないとカーブが描けません)、「想定外に死産数が増加している」と書かれております。

そこまでやるか、と呆れましたが…
大気圏核実験で何もなければ、六ヶ所からの放射能程度で影響アリなどと主張しても説得力がありませんから、固執されるのもよくわかります。
大事な「営業ネタ」でしょうし。

「日本のゴア」田中優氏は本業だった公務員を辞められ、運動一筋。地球温暖化などの本をすごい勢いで出版されています。小学校の教材で使われ・・・などと聞くたびに真っ暗な気分になります。
2009-02-03 火 22:28:02 | URL | jcf [編集]
>T.Sasakiさま
>もしかして、カリウム40という核種が人体に4000ベクレルある、ということは、1秒間に4000発もの放射線があちこち体全体を打ちのめしていることなんか?

はい,その通りです。その他にも,我々は日常的に数多くの放射線にさらされております。(http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-22.html
それらの影響からすれば,現在六ヶ所から排出される放射能による影響なんて微々たるものです。特に放射能(単位:ベクレル)でカウントされている内容のほとんどがトリチウムから出る微弱なβ線ですので,人体に対する影響(単位:シーベルト)はさらに小さくなります。この事を知っただけでも「三陸の海はすでに汚染されている」なんて叫ぶことが,いかに正当性に欠けた話なのかはよくわかっていただけると思います。この辺りの話はこちら(http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-24.html)などにも書いておりますので,もしよろしければご参照下さい。

>私は、その反対運動の中に入って、初めて、原子力発電というものを勉強しました。
>私の場合は、勉強するきっかけになったわけです。
>これは、非常に大きな意義だと思っています。
>参加している人をすべて同一視しないでくださいね。

もちろんその通りです。同一視されてはたまりません。
真摯に考え,活動している人たちがたくさんいることを私は知っています。しかし,困ったことに刺激的なキーワードを使って煽動し,小金を稼いでいる人たちの声は極めて大きく目立つため,賛成派・推進派から同一視されかかっているのも事実です。そして,彼らの煽動に乗っかってしまい,その刺激に目がくらんで現地の人たちが風評被害に苦しむ事なんて考えられなくなっている人も存在します。このような現状を打開するためには,我々反対派内部から「間違っている主張は間違っている」と声を上げ,襟を正しながら推進派と対決していく必要があるのではないかと思っています。

ぜひ,今後ともよろしくお願いします。
2009-02-04 水 10:59:44 | URL | ぷろどおむ [編集]
>jcfさま

私が手を抜いてしまったり,「えいや」で適当な計算をしてしまった部分に,いろいろと補完してくださってありがとうございます。やはり思いつきで計算したりエントリをあげたりすると,いろいろな部分で穴があるようです。大変申し訳ありませんでした。

一応だいぶ前(http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-24.html)にトリチウムの年間排出量についての計算をしていたのですが,その辺の結果とつきあわせて考えるという作業を怠っていたようです。誠に申し訳ありません。そして,ありがとうございました。

シーベルト単位に換算して考えると,人体への影響が出てくるとは考えられないのはご呈示いただいた資料の中で詳しく計算されています。なので「三陸の海が汚染されているとは言えない」という結論については,変更する必要はないようですが,こういう穴がいろいろあると私が主張したいこと全体の信用度が下がってしまうことになりますので,今後はより一層気をつけていきたいと思います。

後半の田中優氏の話は本当に困ったものです。以前「ガンによって死ぬ人が増えている」という主張が無視している統計上の話などをこちら(http://preudhomme.blog108.fc2.com/blog-entry-13.html)で書いたこともあったのですが,このような主張により,これまで日本人の健康を守るために奮闘してきた医療関係者の方々のご苦労を否定するような振る舞いには憤りを感じてしまいます。

原子力関連事業に関する問題提起や啓発活動は間違いなく必要なのですが,もうちょっと何とかならないものか,と思います。

様々な資料の提供とご指摘ありがとうございました。
今後も何かありましたら,ぜひよろしく御願いいたします。

ところで…
>液体廃棄物の蒸留処理については 2007-07-30 のエントリで取り上げておいででした。

そういえば,そう言う話を書いていたことを思い出しました。この時は逐一調べながら書いておりましたので「なるほど。工夫しているんだなぁ」と感心していた記憶はあるのですが,そのあとすっかり抜け落ちてしまっていたようですね。本当にお恥ずかしい限りです。

他にも何かありましたら,どうかよろしくお願いいたします。
2009-02-04 水 11:33:28 | URL | ぷろどおむ [編集]
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1ベクレルの原子の数は?
みなさん、こんばんは。 http://www.iwate-np.co.jp/cgi-bin/topnews.cgi?20090306_3(「岩手日報」) 悲惨ですね。 詳しくは朝刊を!(とマネをしてごめんなさい) 私が議会議員なら、こんなことはできません。 みっともない。 これで、岩手の基幹病院は、崩壊確実で?... 2009-03-06 Fri 17:36:50 | 漁師のつぶやき ブログ版

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