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2. 肺の受ける線量について

肺は放射能雲の吸入により肺に沈着又は吸収された放射性物質よりの放射線(主として β線を考えればよい) により被曝を受けるが、その被曝線量は、次の諸条件により異なる。
1)吸入する放射性物質の空気中濃度μc/cc で表される。
2)呼吸量率一定時間に吸入する空気の量を示す。
3)空気中の Aerosol の粒度肺における沈若華を定める
4)空気中の Aerosol の溶解性肺にとどまる時間に関係する'
5)放射性物質の減衰の状態
6)事故後被曝までの時間
7)被爆の継続時間
8)被曝後経過した時間　　　等

従つて、以上の諸条件に一応一定の値を想定しなければ、線量の算出が出来ない。

1)について、放射性放出物の空気中濃度は

放出後 24 時間目の濃度を C c-sec/m3 とするが 7) の被曝継続時間は、短時 間の場合を、約 1000 秒、やや長くつづく場合を約 15000 秒 − 約 4 時間と想定する。

従つて、濃度は、短時間被曝は大体 C / 1000 μC/cc
　　　　　やや長時間被曝でほ大体 C / 15000 μC/cc であると想定されたことになる。

但しこの濃度は放出後 24 時間目の空気中の濃度である。

2)については

最近における科学技術庁資源調査局の調査によれば、我が国における色々な作業、 労働時における空気の呼吸量は、

中等度作業10 M3/8hr ≒ 21 l/min
一般作業6.5 M3/8hr ≒ 13 l/min
坐作業、静止状態4 M3/8hr ≒ 8 l/min

であるから、今放射能汚染空気を N hr 吸つたとし、その間、中等作業の時間 : 一般作業の時間 : 静止状態が、5 : 5 : 2 と想定すれば


            20×5＋13×5＋8×2
　呼吸率は ―――――――――― ＝ 15 l/min = 250 cc/sec
                   12


従つて、呼吸量は 15×60 Nl = 90 QNl
故にここでは呼吸率として

            15 l/min = 250 cc/sec をとるものとする。

4)については、粒度は一般にかなり巾のあるものであり、想定はかなり難しいが、ここで は比較的粒度大なる Aerosol として、粒度 7μ の場合と比較的粒度小なる Aerosol として粒度 1 μの場合の二つを想定する。

この想定は実際におこり得ると考えられているものの二つの典型をとつたものと考えてもよい であろう。現実にはこの二つの混合されたようなものが多くおこり、炉よりの距離がはなれ るにつれ、粒度は小になる傾向があると考えられる。

この場合、肺における Aerosol の沈着率は、後に述べる理由により(注1)
前者では細胞沈着率(*)50%
上気道 〃 (**)5%
全 〃 55%
後者では細胞 〃 10%
上気道 〃 65%
全 〃 75%

と想定することを得る。

注(*)　

一部の Lower respiratory における沈着を含み、機械的に肺外に排除されない。

(**)　

一部鼻、咽喉などへの沈着をのぞき、嚥下される可能性ある肺内沈着をいう

注1

今、空気中の Aerosol の粒度を 1μ及び 7μの二種類があるとすれば、その おのおのが肺における沈着率は次の各図から次表のようになると考えられる。
沈着率＼粒度1μ平均7μ平均
Rar45〜55%50%5〜15%10%
Rup0〜10%5%70〜90%80% *
Rt　55%　90% **
*この中 10〜20% は鼻、咽喉への沈着と考える
**鼻、咽喉への沈着をのぞくと肺内への全沈着率は 75% としてよい。
但しこれは非常に conservative な想定ではない。
図
図
図

4)については、実際の放出物の溶解性(ここでは、厳密にいえば体液に対するもので あるが、大体水に対する溶解性を考えることとする)は非常に様々であろう。しかしそ れでは線量の算出が出来ないので、一応、放出物を soluble ,なものと insoluble なものとの混合物と考え、前者は、肺の中でかなり速かに溶解し、大体平均して肺 内での滞留時間は、100〜1000 秒であると想定する。又後者は、肺内での溶解が きわめてゆつくりで、肺の生理的な排泄機序だけによつて、肺外へ排除されるものと想 定する。

　但、この二者の含有率は、前に掲げた放出された生成物の表中に掲げたものを参照し、

全放出物では放出後 1 時間目では     Sol : Insol =  0.5 : 0.5
              〃   6 時間目では     Sol : Insol =  0.4 : 0.6
         揮発性放出物では一様に     Sol : Insol = 0.95 : 0.05

と想定する。

　6) の被曝までの時間は
         放出後      1時間及び6時間とする。


　7) の被曝継続時間は既にのべた如く
         1000 秒及約 4 時間(15000秒)とする。

　8) については、
     被曝後大体その 1 日間に受ける線量
           〃      30 日間に受ける 〃
           〃      90 日間に受ける 〃
           〃       1 年間に受ける 〃

     の 4 段階に分けて算出することにした。

又最後に 5) については


     Volatile Fission Products の場合は

                                t
                      At = A24(――)-0.8
                                24

     Total Fission Products

                                t
                      At = A24(――)-0.2
                                24

とし、又 Insolable の物質だけを考慮する場合は
At = A24(t/24)-0.2 及び = A24(t/24)-0.1の二つの場合を想定して算出し、この中間の値を取ることとした。

以上のような想定にもとずいて、肺の受ける線量を算出することが出来るが、これは 先ず被曝中(即ち放射能雲を吸入中)に受ける線量と、被曝が終わつてから一定時間まで に受ける線量とにわけて考察する。溶解性の物質に対しては後者はほとんど考える必要 がないが、不溶解後の部分はかなり肺及びその附近に長時間とどまるものが考えられ、 その肺に与える線量は非常に大きくなる場合がある。

又被曝時間が長くなればなる程不溶解性のものは、肺に蓄積する傾向があり、この点 の影響を確かめるため被曝時間を 1000 秒、3500 秒(約 1 時間)7000 秒(約 2 時間) 10000 秒(約 3 時間)、15000秒(約 4 時間)の五段階に分けて 比較して見た。

(A) 被曝時間中に肺の受ける線量を算出するには、

(i) soluble は Aerosol の部分より受ける線量
(ii) insoluble な部分により肺が受ける線量

これはされに二つに分かれ、(a) 肺胞に沈着したものより受ける線量と (b) 肺上 気道に沈着したものより受ける線量とになる。

(i)と(ii)の線量の算出については参考文献(15)にゆずる〔本附録の末尾にある(注 2 )参照〕。 先ず Volatile F.P. に被曝したときを想定すれば

この場合 C c-sec/m3に被曝したとして 

放出 1 時間後及び6時間後共に
         Soluble のものが95%  insoluble のものが 5% 含まれると想定する。

又 Total F.P. に被曝したときには
放出後 1 時間では、 Soluble の量が  50%
                    insoluble のものが 50% と想定するが、6時間後では
soluble のものの decay が早いので、
        soluble が 40% になり
        insoluble のものが 60% になると想定する。
従つて Volatile F.P. の被曝では大部分の線量は、
       soluble の Aerosol より来ると考えられるが。
  Total F.P の被曝の場合は
        soluble からくるものつと、insoluble から来るものが半分くらいずつ
になると考えられる。

(B)

(1) Volatile F.P. に被曝したとき被曝中に受ける線量

今放出後24時間において、放射能雲の濃度がχ24c/m3のものに t 秒間さらされたとする。

χ24× t ＝ C c-sec/m3であらわすものとする。

事故放出後1時間で被曝がはじまつたとすると、
C c-sec/m3より肺が受ける線量は
被曝時間(秒)　粒度 1 μのとき粒度7μのとき
1,000 0.28C ＋ 15 × 10-4C ＝ 0.28C 0.40C ＋ 19 × 10-4C ＝ 0.402C
3,500 0.24C ＋ 53 × 10-4C ＝ 0.245C 0.33C ＋ 0.007C ＝ 0.337C
7,000 0.20C ＋ 0.011C ＝ 0.211C 0.28C ＋ 0.012C ＝ 0.292C
10,000 0.20C ＋ 0.015C ＝ 0.215C 0.28C ＋ 0.017C ＝ 0.297C
15,000 0.16C ＋ 0.036C ＝ 0.196C 0.22C ＋ 0.02C ＝ 0.24C 

        最高  0.245C               最高  0.337C
                     平均 0.22C                 平均 0.3C
        最低  0.196C               最低  0.24C
        同上の比 1.25              同上の比 1.40
(2) Total F.P. に被曝したとき受ける線量

同様に、放出後24時における放射能雲の 

      濃度 × 時間を C c-sec/m3 で表わすと
被曝が放出後1時間の場合で N ＝ 0.2 のとき
時間(秒)粒度小粒度大
1,000 0.034C ＋ 0.015C ＝ 0.049C 0.046C ＋ 0.02C ＝ 0.066C
5,000 0.032C ＋ 0.054C ＝ 0.086C 0.044C ＋ 0.069C ＝ 0.11C
7,000 0.030C ＋ 0.11C ＝ 0.14C 0.041C ＋ 0.123C ＝ 0.16C
10,000 0.030C ＋ 0.15C ＝ 0.18C 0.041C ＋ 0.168C ＝ 0.21C
15,000 0.029C ＋ 0.36C ＝ 0.39C 0.040C ＋ 0.22C ＝ 0.24C 
       最高 0.39C               最高 0.24C
       最低 0.047C              最低 0.064C
        比   8.3                 比   3.75


事故発生後6時間で被曝がはじまつたとすると、
       Volatile F.P. の場合は decay がすみやかであるので、
        C c-sec/m3より肺が受ける線量は、減少する。
時間(秒)粒度小粒度大
1,000〃 0.117C ＋ 12.6 × 10-4C ＝ 0.12C 0.16C ＋ 16×10-4C ＝ 0.162C
5,000〃 0.117C ＋ 44 × 10-4C ＝ 0.12C 0.16C ＋ 57 × 10-4C ＝ 0.166C
7,000〃 0.193C ＋ 0.009C ＝ 0.10C 0.13C ＋ 0.01C ＝ 0.14C
10,000 0.093C ＋ 0.013C ＝ 0.11C 0.13C ＋ 0.014C ＝ 0.144C
15,000 0.093C ＋ 0.03C ＝ 0.12C 0.13C ＋ 0.017C ＝ 0.15C 
          最高 0.12C                  最高 0.166C
                     平均 0.12C                    平均 0.15C
          最低 0.10C                  最低 0.14C
           比   1.2                    比   2.8

      Total F.P. の場合は                        のものの量が増大し、0.6になる。
時間(秒)粒度小粒度大
1,000〃 0.049C ＋ 0.015C ＝ 0.064C 0.067C ＋ 0.019C ＝ 0.09C
5,000〃 0.049C ＋ 0.054C ＝ 0.10C 0.067C ＋ 0.068C ＝ 0.14C
7,000〃 0.039C ＋ 0.11C ＝ 0.15C 0.054C ＋ 0.123C ＝ 0.18C
10,000 0.039C ＋ 0.15C ＝ 0.19C 0.054C ＋ 0.168C ＝ 0.22C
15,000 0.039C ＋ 0.36C ＝ 0.40C 0.054C ＋ 0.202C ＝ 0.26C 
        最高 0.40C                   最高 0.26C
        最低 0.064C                  最低 0.09C
         比   6.25                    比   2.8

全体における開き
  Volatile F.P. の場合
      最高  0.337C                   最低 0.10C
             比率    3.37
  Total F.P. の場合
      最高  0.40C                    最低 0.047C
             比率    8.5

(c) 被曝後に肺の受ける線量

吸入された Soluble Aerosol は大部分が速かに肺より溶解し去ると考え られるから、被曝後その影響があるのは高々 1 〜 2 hr であり、ここでは肺への滞留 は平均 1000sec としたから被曝後の長時間経つての soluble 物質の与える線 量は無視することができる。

しかるに Insoluble の物質は肺に沈着して後しばらく肺に滞留するから一 定期間に亘り相当量の線量を肺に与えることが考えられる。

     この場合も (i)  肺胞に沈着した部分と
                (ii) 上気道に沈着した部分とは著しく異なる。

前者は相当長期間肺に留まるが(半減期 約100日) 後者は、気道の排泄機序によりかなり速かに肺外へ排除され、大部分は消化器へ移行 する。(半減期 2.5 時間とする)

従つて、先ず肺胞に沈着したものの与える線量は Aerosol の粒度と放射能の 物理的減衰係数により異なるが、次の如くなる。(註2を参照)

但しC' は C 中の insoluble の部分の濃度とする。

粒度小(1μ)大(7μ)
減衰係数 0.20.1　0.20.1　
被
曝
後
の
時
間		 20時間まで 1.8C' 2.5C' rad 0.2C' 0.25C' rad
30日まで 37C' 65C' 〃 3.7C' 6.5C' 〃
90日まで 85C' 175C' 〃 8.5C' 17.5C' 〃
90日より 130C' 130C' 〃 13C' 13C' 〃
1年まで より小である より小である

但し、放出後1時間目で被曝が短いときはこれに1.3を掛けた値になる。*

次に、肺上気道に沈着したものより受ける線量は、詳細は省略するが、粒度及び被 曝を受けた時間により異なるが、次の如く見なして良い。

(* なお、6時間目の被曝で4hr 続いた場合にはこの値に 0.9 を掛けた値になる。)

表 被曝後20時間までに上気道が受ける線量
　被曝粒度小粒度大
放出後
1時間		 短
4hr		 0.14C'
0.08C'		 0.91C'
0.52C'
放出後
6時間		 短
4hr		 0.12C'
0.07C'		 0.75C'
0.45C'

20時間以後は上気道への沈着する放出物の量は極めて小となるので、その後の 線量は無視してよい。

以上を加え合わせると被曝後20時間までに肺の受ける線量は次の如くなると考え られる。

放出後 被曝 粒度小 粒度大
0.2 0.1 0.2 0.1
1時間目 短
4hr		 2.6 C'
1.88C'		 3.4 C'
2.58C'		 1.17C'
0.72C'		 1.24C'
0.77C'
6時間目 短
4hr		 1.92C'
1.7 C'		 2.62C'
2.32C'		 0.95C'
0.63C'		 1.0 C'
0.68C'

ここに C' は C c-sec/m3中の insoluble の部分の濃度であつて、 

                                              1
        Volatile F.P. の場合は  C' = 0.05C = ―― C
                                             2 0

        Total F.P. の場合

                                                    1
              放出後1時間目被曝では  C' ＝ 0.5C ＝ ―― C
                                                    2

              放出後6時間目被曝では  C' ＝ 0.6C

以上(A)(B)(C)を綜合して C c-sec/m3に被曝した人の受ける線量は、放射 性放出物の種類、粒度、被曝までの時間、被曝中の時間、放出物とくに insoluble の 部分の減衰の速さ、及び被曝後の時間により次の表のごとく考えられる。


C c-sec/mに被曝した人の肺が受ける線量(但しCは放出後24時間目の値とする。)
粒
　
度		 放出後
被曝まで		 被曝
時間		 被曝中 被曝後
20hr
(0.1)
まで		 被曝後
20hr
(0.2)
まで		 被曝後

0.1
 1ヶ月
まで
0.1
 被曝後

0.2
 3ヶ月
まで
0.1
 被曝後
3ヶ月
〜1年
揮
発
性
放
出
物
 粒
度
大		 1時
間目		 短
4hr		 0.4 C
0.24C		 0.46C
0.28C		 0.46C
0.28C		 0.69C
0.46C		 0.86C
0.59C		 1.01C
0.7 C		 1.58C
1.14C		 ＜0.85C
＜0.65C
6時
間目		 短
4hr		 0.16C
0.15C		 0.21C
0.18C		 0.21C
0.19C		 0.39C
0.34C		 0.52C
0.47C		 0.63C
0.56C		 1.07C
0.97C		 ＜0.65C
＜0.58C
粒
度
小		 1時
間目		 短
4hr		 0.28C
0.2 C		 0.41C
0.3 C		 0.45C
0.33C		 2.58C
2.06C		 4.53C
3.46C		 5.81C
4.46C		 11.65C
8.96C		 ＜8.5C
＜6.5C
6時
間目		 短
4hr		 0.12C
0.12C		 0.22C
0.21C		 0.25C
0.24C		 1.98C
1.8 C		 3.38C
3.06C		 4.38C
3.96C		 8.88C
8.04C		 ＜6.5 C
＜5.85 C
全
放
出
物
 粒
度
大		 1時
間目		 短
4hr		 0.07C
0.24C		 0.66C
0.60C		 0.69C
0.63C		 2.96C
2.4 C		 4.7 C
3.73C		 6.2 C
4.8 C		 11.9C
9.2 C		 ＜8.5C
＜6.5C
6時
間目		 短
4hr		 0.09C
0.26C		 0.66C
0.64C		 0.69C
0.60C		 2.82C
2.59C		 4.41C
3.95C		 5.7 C
5.17C		 13.7C
9.9C		 ＜7.8C
＜7 C
粒
度
小		 1時
間目		 短
4hr		 0.05C
0.39C		 1.35C
1.33C		 1.75C
1.68C		 23.1C
18.9C		 4.26C
3.3 C		 55.4C
42.9C		 114C
89C		 ＜85C
＜65C
6時
間目		 短
4hr		 0.06C
0.4 C		 1.21C
1.42C		 1.63C
1.79C		 22.4C
20.4C		 39.2C
35.6C		 51.2C
46.4C		 132C
95C		 ＜78C
＜70C

以上の結果から、明らかな点は、肺に与える数量を最も大きく支配するのは、放出 物中の insoluble な部分の割合であり、次に大きな factor は粒度である。

又肺胞における生理的排泄の速度を半減期 100 日位と想定したが、これが変化す れば蓄積線量は大きく変化する。肺胞内における物質の排泄速度は物質の種類や溶解 度や粒度等によく著しく異るし、又多くの物質は1μくらいの粒子であればかなり溶解性 が高くなるので、ここにおける想定は充分に Conservative なものであると 考えられる。

要するに肺の受ける被曝線量は、これを支配する核種の要因が確定困難なもの、又 は未だ科学的に明らかでないものが多いため、場合により非常に大きな差異を生ず ることが判る。

WASH では甚だ簡単な想定により線量の算出を行つているが、このような想定は 生物学的には甚だ不合理な点が多いいので、ここではこれを出来るだけ生物学的に合 理性のあるものとしたが、ここに用いた想定が必ずしも、すべてより合理的であると いいきることは出来ない。

しかし、ここに見られる大きな巾から見て現実に怒り得る事故の影響はこの巾の範 囲内に入ることが多いと考えることはあまり不合理なことでは無いであろう。

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