日本核能研究開發機構核能基礎工學研究中心的研究副主任太田雅和等人組成的研究團隊於1月6日宣佈，開發並公開了詳細預測福島第一核能電廠事故對森林資源造成的放射性銫污染的計算模式「SOLVEG-R」。透過加入傳統的模式中沒有考慮到的程序，實施了只要是有氣象資料的森林，在任何地方都可以計算預測放射性銫的動態分佈情況。將該模式應用於福島縣内的森林後發現，在木質部成長帶來的稀釋效應下，放射性銫的濃度比單純的放射性衰減要低3%。該成果有助於林業生產的恢復。相關内容已經發布在國際科學期刊《Science of the Total Environment》上。
圖1：利用新開發的「SOLVEG-R」模式計算東京電力福島第一核能電廠（1F）事故後森林樹木中的放射性銫。各種吸收途徑的百分比是根據事故發生後50年的累計預測結果計算的。（供圖：日本核能研究開發機構）
在福島第一核能電廠事故中遭到放射性銫污染的福島縣森林設定了單位乾重的放射性銫濃度的出貨侷限值，例如洋菇原木爲50Bq/kg、木柴爲40Bq/kg。判斷能否重啓林業生產需要對未來進行預測。另一方面，目前世界各國的研究機構基於此前切爾諾貝利核能電廠事故開展的研究，大都是利用被評估森林中的放射性銫濃度變化觀測結果來調整計算模式内的參數進行預測的。另外，其中很多計算模式是以受事故影響的地區爲物件構建的，無法用於在福島縣林業中佔重要地位的、土壤和植被不同的落葉林和黏土質土壤。而且也不清楚對這些樹木品種的污染機制。
爲此，研究團隊此次的目標是開發可用於福島縣森林的計算模式，並搞清楚導致木質資源中至關重要的木質部被放射性銫污染的機制。
新開發的計算模式「SOLVEG-R」將樹木的地上部分按部位分成若干部分，並且爲各部位設定放射性銫的大氣沉降和降雨淨化連串裝置等參數，由此能同時用於發生事故時有樹葉的常綠樹和沒有樹葉的落葉樹。另外，還引入了現有模式沒有考慮的放射性銫與分佈於福島縣森林中的火山灰源黏土質土壤之間的相輔作用。將這些放射性銫的動態變化情況納入了以氣象資料爲輸入值計算水循環和樹木成長的模式。由此實施了只要是有氣象資料的森林，就能應用於任何地方的計算模式。
研究團隊將該模式應用於福島縣大玉村的人工杉樹林（發生事故時大氣中的放射性銫沉降量爲68kBq/平方公尺）和川内村的天然枹櫟林（發生事故時大氣中的放射性銫沉降量爲510kBq/平方公尺）兩處森林。杉樹是被用作建材的樹木品種，枹櫟是被用作洋菇原木和木柴的樹木品種。
計算結果顯示，從事故發生後開始，不僅是事故發生時放射性銫直接附着的樹葉、樹枝和樹皮，位於樹幹内部的樹幹木質部的放射性銫含量也在不斷增加，並且還預測到樹幹木質部的增加持續了10年。這表明，發生事故時沉降在樹上的放射性銫被杉樹的樹葉和枹櫟的表面吸收，之後在樹内的不同部位之間循環，其中一部分被積累到了樹幹木質部，這就是事故後也會持續產生污染的機制。另外還發現，切爾諾貝利的森林氣候寒冷，從樹上掉落的放射性銫在土壤表層積累，經過一定年月後來自根部的吸收量增加，但在福島，放射性銫吸附並固化在粘質土壤中，根部的吸收量不多。
研究團隊還預測了事故50年後樹幹木質部的放射性銫濃度，結果顯示，杉樹在2020年、枹櫟在2017年迎來峰值，之後開始逐年降低。這是因爲降雨產生的表面沖刷和落葉去除了沉積物在樹上的放射性銫。濃度降低不僅僅是因爲銫發生了放射性衰變（每年約2％），木質部成長帶來的稀釋效應（每年約1％）也爲此做出了貢獻。預測顯示，兩種樹的濃度都以每年約3％的速度持續降低。枹櫟將在2079年達到出貨侷限值50Bq/kg的標準。
太田研究副主任表示：「計算與實際觀測之間仍有差距，而且用於驗證的觀測資料只有事故後6年内的，因此今後也需要繼續操作觀測，以進一步驗證開發模式的預測結果是否正確並提高預測精度。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
