Uutta tietoa Fukushiman ympäristön radioaktiivisuudesta

16.10.2019
Tutkijat kykenivät uuden menetelmän avulla laatimaan kartan, joka kuvaa radioaktiivista cesiumia sisältävien pienhiukkasten levinneisyyttä vaurioituneen Fukushima Daiichin ydinvoimalan ympäristöstä. Karttaa voidaan hyödyntää Fukushiman alueen puhdistamisessa.

Ympäristöön päätyneiden pienhiukkasten levinneisyys, määrä, alkuperä ja liikkeet olleet hämärän peitossa

Team members (Satoshi Utsunomiya and Ryohei Ikehara) completing a radiation survey in the now overgrown Fukushima nuclear exclusion zone. Photo credit to Satoshi Utsunomiya.

Tutkimusryhmän jäsenet (Satoshi Utsunomiya ja Ryohei Ikehara) mittaavat säteilytasoja Fukushiman ydinonnettomuuden suoja-alueella, joka on nykyisin asumaton ja jossa kasvillisuus on villiintynyt. Valokuva: Satoshi Utsunomiya

Vuonna 2011 Fukushima Daiichin ydinvoimalassa sattuneessa onnettomuudessa ympäristöön pääsi suuri määrä radioaktiivista säteilyä. Se koostui muun muassa pienistä, huonosti liukenevista ja cesiumia sisältävistä pienhiukkasista. Tiedettiin, että näiden hiukkasten säteilyenergia massayksikköä kohden on erittäin suuri (~1011 Bq/g), mutta niiden levinneisyyttä, lukumäärää, alkuperää ja liikkeitä alueella ei tunnettu kunnolla. Siksi säteilevien pienhiukkasten mahdollista vaikutusta on ollut vaikea arvioida.

Helsingin yliopiston tutkijoita on mukana Satoshi Utsunomiyan, Ryohei Ikeharan ja Kazuya Morookan (Kyushun yliopisto) luotsaamassa tutkimusryhmässä, joka vuonna 2018 kehitti menetelmän, jonka avulla tutkijat voivat mitata cesiumia sisältävien pienhiukkasten määrän maa- ja sedimenttinäytteistä. Tulokset on julkaistu äskettäin Chemosphere-tiedelehdessä.

Tätä menetelmää on sovellettu Fukushima Daiichin suoja-alueelta ja sen ulkopuolelta kerättyihin maaperänäytteisiin. Näytteitä oli suuri määrä ja siksi on voitu julkaista ensimmäisen kerran kartta, joka kuvaa cesium-pitoisuudeltaan korkeiden pienhiukkasten levinneisyyttä Fukushiman alueella.

Kolme säiteilymäärältään erilaista vyöhykettä 60 kilometrin etäisyydellä Fukushima Daiichista

– Olemme mitanneet cesiumia sisältävien pienhiukkasten määrän näytteistä, joita kerättiin maaperän pintakerroksesta kauimmillaan 60 kilometrin päässä Fukushima Daiichin voimalasta. Mittausten ansiosta olemme paikantaneet kolme erityisen mielenkiintoista kohdetta. Kahdella vaurioituneista ydinreaktoreista luoteeseen sijaitsevalla alueella cesium-pitoisten pienhiukkasten määrä maaperässä vaihteli yhdessä grammassa 22:sta 101:een. Näiden pienhiukkasten osuus cesiumin aiheuttamasta säteilystä maaperässä ylipäänsä oli 15–37 prosenttia. Yhdellä reaktoreista lounaaseen sijaitsevalla alueella maaperästä löydettiin yhtä grammaa kohden 1–8 cesium-pitoista pienhiukkasta, jotka muodostivat 27–80 prosenttia maaperän koko cesium-säteilystä, kertoo Satoshi Utsunomiya.

Tutkimuksessa kuvataan alueita, joissa cesium-pitoisia pienhiukkasia on yllättävän paljon ja hiukkasten aiheuttama säteily muodostaa suuren osan maaperän radioaktiivisesta kokonaissäteilystä. Nämä tiedot ja entistä suuremman näytemäärän tutkiminen menetelmämme avulla voivat auttaa suuntaamaan puhdistustoimia oikeille alueille.

– Tutkijoiden havainnot tarjoavat merkittävää lisätietoa cesium-pitoisten pienhiukkasten hajonnasta. Sen avulla voidaan arvioida asutettuihin alueisiin kohdistuvia riskejä ja ympäristövaikutuksia, toteaa yksi artikkelin kirjoittajista, professori Gareth Law Helsingin yliopistosta.

Tutkijat havaitsivat, että cesium-pitoisten pienhiukkasten hajonta vastasi niiden suurimpien säteilypilvien liikerataa, jotka vapautuivat Fukushima Daiichin voimalasta loppuiltapäivästä 14.3.2011 loppuiltapäivään 15.3.2011. Tämän perusteella on mahdollista, että pienhiukkasia muodostui ainoastaan tämän lyhyen ajanjakson aikana.

– Levinneisyystietojen ja onnettomuuden tunnettujen vaiheiden perusteella keräämämme tiedot vaikuttavat viittaavan siihen, että voimalan kolmosreaktori oli cesium-pitoisten pienhiukkasten todennäköisin lähde säteilyvuodon alkuvaiheessa, Utsunomiya lisää.

 

Referenssi:
Abundance and distribution of radioactive cesium-rich microparticles released from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant into the environment, Ryohei Ikehara, Kazuya Morooka, Mizuki Suetake, Tatsuki Komiya, Eitaro Kurihara, Masato Takehara, Ryu Takami, Chiaki Kino, Kenji Horie,  Mami Takehara, Shinya Yamasaki, Toshihiko Ohnuki, Gareth Law, William Bower, Bernd Grambow, Rodney Ewing, Satoshi Utsunomiya. 2019. Chemosphere, Volume 241, February 2020, 125019. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125019

Lisätietoa:

Professori, Gareth Law, Radiokemia, Kemian osasto, Helsingin yliopisto.
Sähköposti: Gareth.law@helsinki.fi
(Englanniksi)