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資料第4-5号

宇宙線の実測の意義について



放射線医学総合研究所



海外の測定の現状(1)

・   欧州DOSMAXグループ（欧州委員会指令(1996)に貢献）
(Dosimetry of Aircrew Exposure during Solar Maximum)
−   1990年代初め、アイルランド・O’Sullivanを中心に、英国・Bartlett、イタリア・Tommasino、オーストリア・Beck、ドイツ・Schrewe、チェコ・Spurny、スペイン・Saez-Vergaraら多数の研究者が参加し、現在も活動中。
−   欧州内便と、北米、南米、極東地域等への飛行航路で、主に積算線量計(固体飛跡検出器CR-39、熱ルミネッセンス線量計TLDなど)と組織等価比例計数管TEPC(図1)などの実時間計測器により組織的にデータを取得。CR-39による中性子成分の線量推定や、TEPCなどによる系統的な地磁気緯度、高度への線量の依存性を報告。
   
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図1　DOSMAXで標準線量計として使用されているTEPC

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図2　スペイン・グループの計測器

−   また、ドイツ・Schraubeらが、粒子輸送コードであるFlukaを利用して、被ばく線量計算コードEPCARDの開発を行った。

海外の測定の現状(2)

・   米国AIRグループ
−   1997年米国・Goldhagenによって組織され、NASA（ナサ）、英国、ドイツ、カナダなどの研究者が参加。NASA（ナサ）の高高度航空機ER-2(図3)を使用して、米国西海岸で実施。ボナーボール(図4)により、熱中性子から100ジェブまでの広範囲の中性子スペクトラムを取得。[21-23]
   
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図3　NASA（ナサ） ER-2　高高度観測機

図 
図4　ボナーボールの例(BBND)
・   カナダグループ
−   1997年以降、カナダ・Lewisらによって、TEPCやバブル線量計を使用して、組織的な測定を実施。(図5、6)また、得られたデータを基に経験式による被ばく線量計算コード（PC-AIRE）を開発。[24-28]
   
図
図5　カナダグループによって測定された航路[28]

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図6　カナダグループが使用した測定器[28]

国内の測定の現状

・   理研グループ
−   1960年から1985年までチャーター機などにより、放医研、東大核研、京大、高エネ研、原研他多数機関が参加し、NaIシンチ、電離箱、レムカウンタ、ボナーボールなどにより、宇宙線の総合的な観測を行った。(図7)　それぞれの機関により、結果が報告されている。しかし、これらの多くは、宇宙線の強度変化、あるいは、宇宙線による空気シャワーの発達についての研究がほとんどであった。中性子線量についての研究もあった。(図8)[29-73]
−   岡野は、NaIシンチによる計測を継続中。
   
図
図7　1981年の飛行の検出器の配置[32]

図
図8　Nakamuraらによる中性子スペクトラム[73]

・   放医研グループ
−   1991年ごろから藤高、古川らにより、TLDや電子線量計で計測。[74-78]
・   他グループ
−   日本文理大学・姫野らによるNaIシンチや3Heカウンタによる計測[79]や大分看護大学・甲斐らによる計算コードと実測値の比較[80]。

これまでの計測のまとめ

・   1990年代から現在まで、被ばく線量測定は組織的に実施され、非常に多くの測定データが得られ、高度、地磁気緯度、太陽活動との相関がえられた。(図9)また、それらの結果を基に、計算コード（EPCARD、PC-AIRE、Luin（Cari）、Sievertなど[17-20,26-28,81-88]）が開発され、航路ごとの線量推定も容易にできるようになった。
   
図
図9　地磁気緯度と高度による実行線量率の分布。電離箱とレムカンターを組み合わせて測定。[10]

・   しかし、例えば、DOSMAXグループでは、“中性子と重イオンデータの不確定性を減らすために、および太陽フレアによる線量増加の知識を改善するために、さらに研究が必要”と総括。[5]

測定における課題(1)　　中性子エネルギースペクトラム測定

・   計測による違いが大きく[21-22,73,89-90]、100メガエレクトロンボルト付近のピークについては、Goldhagenらによるデータしか存在しない。(図10,11)　この領域の中性子は線量に大きく貢献する（10メガエレクトロンボルトより大きいEが1センチメートル周辺線量当量で39%、実効線量で69%程度）。[22]
   
図
図10　Hessら、Nakamuraら、Hewittら、Kroffらによる中性子スペクトラムデータの比較。[21]

図
図11　Goldhagenによるボナーボールで測定した中性子スペクトラム。[22]

・   10メガエレクトロンボルトより大きいEの領域では、現在適用されているフルエンスからの換算計数を使用すると周辺線量当量が実効線量を下回ってしまうことが指摘されている。[91] 高エネルギー領域の中性子のエネルギースペクトルを正確に把握する。

測定における課題(2)　　日本発着便のデータの収集

・   DOSMAX（図12）など海外の計測は、日本と欧米を結ぶ便の計測が不足。
・   理研のデータは国内便がほとんどだった。日本発の北米便や欧州便は、線量率が高い高磁気緯度地方を飛行するため総被ばく線量が高く、より正確に線量を取得しておく必要がある。
   
図
図12　DOSMAXによる測定

日本、韓国便も測定しているが便数は他に比べて極端に少ない。[5]

測定における課題(3) 　　太陽フレアによる線量の評価

・ 巨大な太陽フレア時に、高いエネルギーの粒子が放出され、地球に到達し、航空機高度での線量を増加させることが、非常に希であるが観測される。
・ これまで測定された線量の増加は2倍程度(図13)であるが、高エネルギーへの加速、太陽フレアの発生位置などの条件が重なった場合には、一事象での被ばくが数100マイクロシーベルトに達するという予測もある。[93]
・ その信憑性を含めて、今後の調査研究による慎重な議論が必要である。
 
図
図13 2001年4月の太陽フレア時の線量率の増加。[94]


今後の計測の意義

・   高エネルギーの中性子のエネルギースペクトルを、ガンマ線、陽子と完全に区別してより正確な測定を行うとともに、過去のデータを検証する。
    例えば、ホスウィッチ検出器(図14、15) [95-97]
   
図
図14　ホスウィッチ検出器。
液体シンチとプラスチックシンチを1個の光電子増倍管で測定。
図
図15　ホスィッチ検出器による中性子、陽子、ガンマ線の弁別。
・   日本発着の国際便の測定を上記中性子計測と結びつけて実施する。
    容易に機内で測定できるポータブルタイプの計測器
例えば、シンチ検出器やTEPC
・   突発的な太陽フレア現象の発生に備えて、計測を準備しておく。
    上記ポータブルタイプの計測器、あるいは、航空機常設の計測器
例えば、LIULIN（小型シリコンスペクトロメータ）[78,94,98-99]

計算を得意とするところと、実測を得意とするところが協力して、多数の日本人が搭乗する航路について、よりきめ細かく線量を評価する。



参考文献

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