　　はじめに
　国際核融合実験炉（ITER）の建設場所がどこになるのか、本稿を書いている今は、まだはっきりしない。わが国になれば、核融合研究者はその研究に拍車がかかるだろうし、経済効果も莫大なものになろう。また、一介の保健物理学者、トリチウムの生物影響研究者としても、これまでの我が国での研究成果がようやく本格的に生かされる機会が来るわけで、大いに期待している。
前回はトリチウムの生体内での挙動について述べたが、実際に環境中にトリチウムが放出され、その安全評価をするとなると、複雑な生態環境や地球科学的な環境条件を総合的に取り入れた評価は簡単ではない。安全評価は、その日指すところを精緻なものにすればするほど、面倒で時間を食うものとなる。複雑な系を対象にして、安全評価をするためには、評価の方法そのものを最適化しないと実際の用は足せない。安全評価の質を決めるものは、評価に要する時問、評価に必要な資源（お金と人）、評価の精度をかけあわせたものである。
　環境に放出されたトリチウムが人に取り込まれるまでの過程をモデル化したものは、“トリチウム環境動態モデルと呼ばれ、ＩＡＥＡのブロジェクトＥＭＲＡＳ（Environmental Modering for Radiation Safty）でも、その国際比較がとりあげられている。著者はその中のトリチウムと炭素１４の作業グループに参加している。第１回の会合は昨年の９月にウィーンで開かれ、第２回の会合は、本年４月にカリフオルニアのローレンスリバモア研究所で行われる。モデルつくりはその対象となる核種の動態についてのパラメータ（決定要因とその時間的変動に関するパラメータ）がわからないと出来ないが、実環境においてはわかっているパラメータよりもわからないパラメータのほうが圧倒的に多い。そのため、すでにわかっているパラメータを代用させたり、それらから類推したり、対象とする系を可能な限り単純化するというようなやり方でモデルが作られる。ＥＭＲＡＳでは、トリチウムの環境動態（植物や動物への取り込み）モデルを、モデラーが準備しておき、実験者が実験条件や環境測定の条件（シナリオ）を提供する。測定結果はモデラーに知らされず、モデラーは自分のモデルを使って、答えを出す。その答えが出揃った段階で、測定結果が開示され、モデラーと実験者が集まり、その結果を議論するという方法がとられる。答えがわからない状態で、モデラーはその技術と知恵と競争する訳で大変面白い。ＥＭＲＡＳの前身であるＢＩＯＭＡＳＳ（Environmental Modering and ASSessment）にも参加したが、例えば、煙突からの放出核種の大気拡散ひとつ取ってみても、場合（気象条件や距離、地形）によっては、１０倍以上のモデラー間のばらつきがあり、環境安全評価コードのデータ信頼性は、ログスケールで考えるべきだということを実感する。
　ヒトのトリチウム被ばくを評価するには大きく分けて二つの動態モデルが必要である。ひとつは環境中でどのようにトリチウムが振る舞い最終的にヒトにどれだけ取り込まれろかということを語るためのモデルであり、もうひとつは体内に入ったトリチウムが体内でどう振る舞いどれだけの線量を人体に与えるかを評価するモデルである。
一般に、前者は環境動態モデルと呼ばれ、後者は被ばく線量評価モデルと呼ばれる。トリチウムの内部被ばく線量評価コードは、これまでに多くのものが作られている。
　現在、放射線管理の現場でトリチウムバイオアセイに使われているのは、最も簡単な１コンパートメントモデルである。このモデルは体内のトリチウムがすべて自由水型トリチウム（Free Water Tritium, FWT）であると仮定した時のモデルであるが、将来は環境中から、食物連鎖を介して、有機結合型トリチウム（Organically Bound Tritium ,OBT ）を取り込むこともある。また、長期間定常的にトリチウム水やトリチウム水蒸気に被ばくした場合には、体内でＯＢＴに転化し、長く残留することになる。そのため、ＯＢＴの直接摂取を考えた線量評価モデルが必要になる。以下、代表的なトリチウム体内動態モデルを紹介する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　４．１被ばく線量評価モデル - １コンパートメントモデルと２コンパートメントモデル
　最も簡単なトリチウム動態モデルは１コンパートメントモデルであり、体内の自由水中のみにトリチウムがあるとするモデルである。このモデルはトリチウム水を事故などで、呼吸や皮膚などからの吸収で摂取した場合に役に立つ。しかし、食物連鎖などを介してＯＢＴを摂取した場合にはＯＢＴの体内動態を考えたモデルが必要になる。このようなモデルで最も簡単なのは、図１に示すＳｎｙｄｅｒらの２コンパートメントモデルである　1)。
以下の図で、ＯＢＷとあるのは、Organically Bound Water すなわち有機結合水の意味であり、ＦＷとあるのはFree Water、すなわち自由水のことである。ＦＷＴはＦＷに、ＯＢＴはＯＢＷと共存する。また、コンパートメントの大きさは、そこに含まれる水素原子のグラム数で4000gHというように表現される。
　Ｓｎｙｄｅｒらのモデルで、二つのコンパートメント、すなわち体内水（体内の自由水）を代表する自由水コンパートメントと有機結合水コンパートメントが仮定されている。彼等は事故によりトリチウムを恐らくはＨＴＯとして摂取した４１歳の男性の尿中トリチウム濃度を摂取後２５５日まで測定し、そのデータを２コンバートメントモデルにあてはめ内部被ばく線量の評価を行った。その結果、彼らは、摂取されたトリチウムによる被ばく線量の大部分は、体内水として残留するトリチウムによるものであり、ＯＢＴの寄与は無視できるといっているが、その後の動物を便った研究で、ＦＷＴも体内でＯＢＴに転化し、長期の被ばく線量としては、無視できないことが、明らかになっている。

　　４．２　３コンパートメントモデル（ＮＣＲＰモデル）
　食物連鎖を介してトリチウムを摂取する場合には、食物中のＯＢＴを直接体内に取り入れることを考えたモデルが必要になる。多分、最初に知られた３コンパートメントモデルはベネソトのモデルで　2) ＮＣＲＰにも採用され別名ＮＣＲＰモデルと呼ばれている（図２）のモデル．では摂取されたトリチウムはすべて一且半減期9.6日の体内水コンパートメントに入る。第二、第三のコンパートメントはそれぞれ３０日及び４５０日の半減期を持ったＯＢＴコンパートメントである。胃腸管に入った食物は水にまで酸化されたのちＯＢＴコンパートメントにはいると仮定されている。しかし、このモデルは、自由水としてのトリチウム摂取だけを考慮している。体内に取り込まれた有機物がすべて完全に体内で撚やされて水と炭酸ガスになるのであれば、このモデルが使えるが、長期にわたる環境トリチウムの摂取の場合には使えない。
　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　４．　３コンパートメントモデル（ＥＴＨモデル）
　４コンパートメントモデル　3) （Etnier,Travis,Hetrikによるモデル，以下ＥＴＨモデルと略する）は（図３）では人体内でトリチウムの体内動態を説明するために人体を四つのコンパートメントに分けて考え、有機結合型トリチウム（ＯＢＴ）の人体への直接取りこみも考慮する。この直接取りこみはこれまでの多くの実験観察結果から明らかになっていることである。
　ＥＴＨモデルでは従来のＮＣＲＰモデルの三つのコンパートメントに速く代謝される脂肪のコンパートメントが加わっている。ＮＣＲＰモデルではＯＢＴも全てコンパートメントＡに入るがＥＴＨモデルではＯＢＴの大部分が二つのコンパートメントＢ及びＣに直接取りこまれ、残りは人体への取りこみ後ただちに酸化されて体内水コンパートメントＡに入る。
　ＥＴＨモデルにより、各コンパートメントに存在するトリチウムの由来、即ち食物中のＯＢＴによるもの、ＴＦＷＴ及び飲料氷からの供給によるものの寄与を計算することができる。ＥＴＨモデルは、ＯＢＴの直接体内取り込みを想定した最初のモデルである。ただ、その中で必要なトリチウムの移行パラメーターを個々の場合に、Ｉ個人の代謝データをもとに決めることは難しい。

　　　　　　　　　　　　　

　　４．４　ＯＢＴの直接摂取を考慮した３コンパートメントモデル（ＭＴＣモデル）
　モデルの有用性は、そのモデルで使われる水素代謝についてのパラメーターがどのくらいの確かさで対象集団を代表できるかということと、個々の内部被ばくのケースについてのパラメータ修正の容易さできまる。ＥＴＨモデルをわれわれ日本人の場合に適用しようとする時にはこれらの点で以下のような難しさがある。
　ＥＴＨモデルではＩＣＲＰ標準人における水素動態のパラメータを基礎にしており、日本人にそのままあてはめることは出来ない。また、ＥＴＨモデルの中で用いられる水素原子の移行定数の決定過程は３コンパートメントモデルに較べて複雑である。
　実際ＥＴＨモデルで移行定数を決めるために行われたように、ＴＦＷＴの残存曲線を４成分以上の指数曲線の和として近似することはモデルを複雑にし得られるパラメータの値の不確かさを増すだけで、実用上の利益は少ない。
　実際の管理の現場で役立てるには、それぞれの被ばくケースについての被ばく線量評価を容易に早く行えるようなモデルを作っておく必要がある。
　すなわち、それぞれのケースに応じてモデルのパラメータを容易に修正して使えるようにしておくことが望まれる。この点で３コンパートメントモデルは４コンパートメントモデルに較べて格段に取扱が容易である。
　このようなトリチウム体内動態モデルとして、体内水素収支にもとづいた３コンパートモデル（Modified three compartment model,MTCモデル）が作られた 4)。
　ＭＴＣモデルの基本的構成と最終的に決定されたパラメーターの値を図４に示す。体内TFWT（体内自由水）コンパートメントをＴＦＷ、第一のＴＢＷＨ（組織結合水）コンパートメントをTBWH‐１第二のＴＢＷＨコンパートメントをＴＢＷ－２と書いてある。飲食物中のFWHはすべて直接体内自由水コンパートメントに取込まれる。一方飲食物中の有機結合型水素（ＯＢＨ）の一部は直接有機結合型水素としてＯＢＨ－１コンパートメントに取込まれ、一部は体内取込後直ちに酸化され自由水コンパートメントＴＦＷに取込まれる。

　　　　　　　　　　　　　　　

　　４．４　水代謝に関する標準日本人の想定条件
　上で述べたトリチウム体内動態モデルのそれぞれについては、詳しく述べなかったが、ヒトでの水収支に関する基礎データがないとモデルは作れない。つまり、どれだけの水をのみ、食物として体内に摂取し、また、有機物に含まれる水素原子をどれだけ毎日体内に取り込んでいるかという基礎データである。しかし、意外と、このようなデータをまとめるのは難しい。
　水収支に関して、摂取さる全水量（代謝水も含む）の値は生活習慣、気候条件等によって大きく左右されるが、ＭＴＣモデルではＩＣＲＰ標準人を基準にとり１日あたりの自由水およびＨの摂取量は体重に比例すると仮定する。その時、標準日本人の１日あたりの全水分摂取量はＩＣＲＰ標準人の場合（3000ml　d-1 ）の６０／７０すなわち2571(gd-1)となる。脂肪及び炭水化物が酸化され自由水成分として自由水コンパートメントに取込まれる割合はＥＴＨモデルに於いて使われている値を使う。即ち炭水化物の４３％と脂肪の２０％が体内で取込後直ちに酸化されて自由水となり、残りの脂肪と炭水化物はコンパートメントＯＢＷ‐１に取り込まれると仮定する。また取込まれた蛋白質はすべて直接ＯＢＷ－１に取り込まれ細胞構成成分となると仮定する。

　　４．５　モデルの相互比較：ＯＫＴＡＶｌＡＮモデルとの比較
　環境動態モデルにせよ、体内動態モデルにせよ、モデルはモデラーがどの側面から現象を見、どのような目的でそのモデルを使うかによって、その形とパラメータはさまざまである。同じ物体でも、見方が違えば丸にも三角にも見えるが如くである。
　ＭＴＣモデルとは独立に、古田により開発されたＯＫＴＡＶｌＡＮモデルがある　6)。このモデルは、トリチウムをターゲットして用いるコックロフト・ワルトン型加速器ＯＫＴＡＶｌＡＮ周辺でトリチウムを吸入、皮膚吸収などで摂取した作業者の尿中トリチウム残留曲線を説明するために、開発されたものである。２番目のＯＢＴコンパートメントと自由水コンパートメントとの間でトリチウムの移行がなく、二つのＯＢＴコンパートメント間でトリチウムの移行があるとしている点で、ＭＴＣモデルと異なる。また、ＯＢＴコンパートメントから自由水コンパートメントヘの移行率は、ＭＴＣモデルに比べて約１０倍大きい。ＯＫＴＡＶｌＡＮモデルは、作業者による実際のトリチウム体内動態データを基にしていて、かつ体内とリチウム量を時問的に追跡予測できる点で、有用なモデルである。
　ＭＴＣモデル記述されるＯＢＴ濃度は全身の平均濃度であるが、ＯＫＴＡＶｌＡＮモデルでは尿中ＯＢＴとＦＷＴでの比濃度（Bq/g dry）の変化をもとにして、コンパートメント間のトリチウム移行係数を決めている。そのために、体内に長期残留するＯＢＴ成分の被ばく線量への寄与がＭＴＣモデルに比べて低く見積もられる。定常的にトリチウムを摂取したときの年問被ばく線量を較べて見ると、Ｒ値（ＯＢＴ／ＨＴＯ比）が１より大きくなると、ＭＴＣモデルでの評価線量はＯＫＴＡＶｌＡＮモデル（Ｙｏｓｈｉｄａモデル）での評価線量よりも大きくなる。Ｒ二２０では、その差は約２倍になる。
　図６．に示すのは、１ｋＢｑ（１０００Ｂｑ）のトリチウム水を一回摂取した後の体内濃度をそれぞれのコンパートメントについて、ＭＴＣモデルを用いて計算した結果である。ＨＴＯのみを摂取した場合、体内の総トリチウムは最初、自由氷成分トリチウムの減少を反映して、指数関数的に減少するが、やがてＨＴＯからＯＢＴへの転化により、ＯＢＴレベルが高くなり、この長期残留型ＯＢＴの変化に支配されるようになる。この傾向はどちらのモデルでも変わらない。
　ＯＢＴが被ばく線量への寄与において重要な意味をもつことは、飲食物中のＯＢＴＦＷＴ比（Ｒ値）を変えて、被ばく線量を評価してみるとよくわかる。図７に示すのは、毎日１２０ｋＢｑのトリチウムを飲食物として摂取したときの、年間の被ばく線量をＲ値の関数としてあらわしたものである。毎目１２０ｋＢｑのトリチウム量は、我が国での放射性排水中トゾチウム規制濃度６０Ｂｑ／ｃｃをもつ飲料水を毎日２リットル（日本人の平均的な摂取量）飲んだ場合のトリチウム量に相当する。
　ＭＴＣモデルでの計算によると、Ｒ値が大きくなり、取り込みトリチウムのほとんどがＯＢＴである時（Ｒ＝２０）の被ばく線量はＨＴＯのみの摂取（Ｒ＝０）に較べて約３倍になる。我が国の、排水中ＯＢＴ規制濃度は、ＨＴＯ規制濃度の１／３であるが、その妥当性を裏付ける計算結果である。武田らの動物実験の結果も、ＯＢＴの線量寄与はＨＴＯの約３倍であることを示している。一方、ＯＫＴＡＶｌＡＮモデルで同様な計算をすると、Ｒ値が大きくなっても、被ばく線量の増加は少なく、約５０％の増加にとどまる。この意味で、ＯＫＴＡＶｌＡＮモデルはＯＢＴ摂取時の線量を過小評価しているのかもしれない。

　　　　　　　　　　　　　

　　４．７　モデルを使った被ばく線量評価
　モデルを適用して被ばく評価を行うには、ヒトの水収支のデータがまず必要である。人体内の水素原子の代謝速度（Turn over rate）は水素原子の存在様式、すなわちその化学形や存在する場所に大きく依存する。体内トリチウムの線量評価の目的からすると、そのような化学的存在様式や分布場所の違いを可能な限り単純化して近似的に扱わなければならない。
　定常被ばくは、一定のトリチウム環境下に長期間生活している場合の被ばくであって、大気中のトリチウムが一定の比放射能値をもって存在している状況下での内部被ばくである。この場合の平衡条件下では環境中、飲食物中および人体中のトリチウム比放射能は一定の比例関係を保つので人体の内部被ばく線量は環境中のトリチウムの比放射能をもとに一義的に評価することが出来る。
　急性被ばくは短期問にトリチウムを吸入、皮膚からの吸収、飲食物からの摂取等により体内に取込んだ場合の内部被ばくである。この場合は体内に残留したトリチウム量の時間的変化についての情報を得てそれをもとに内部被ばく線量を評価しなければならない。
　事故による緊急時には、当面は、上述のように複雑な食物連鎖を考慮する必要はない。むしろ、いかに早く退避し、緊急の治療などを行うかが重要であり、被ばく評価も一次近似としての評価が当面は重要となる。そのため、尿中や血液中のトリチウム量を評価し、それらをもとに被ばく線量を評価することになる。モデルを使うことにより、各コンパートメントのトリチウム濃度と、組織分布係数ＴＤＦを求められる。ＴＤＦと摂取量が分かれば、前回のべたように摂取量とTDFから吸収線量（Ｇｙ）を評価できる。

　　　　　　　　

（以下次号）

参考文献
1) Snyder,W. et al :Urinary excretion of tritium following exporsure of man to HTO-a two compartment model.Phys.Med.Biol.13,547-559(559)
2) NCRP:NCRP Report No.63,Tritium and other radionuclide labeled organic compounds incorporated into genetic material(1979)
3) Etnier,E.L,;Travis,C.C.,Hetric,D.M. Metabolism of organically bound tritium in man. Radiat.Res.100:487-502;1984
4) Saito,M. :A modified three-compartment model for tritium metabolism in man. Radiation Protection Dosimetry,42,17-24(1992)
5) Tanaka,G., Kawamura,H., and Yamahara,Y. :Reference Japannese Man-1.Mass of organs and other charactristic of normal Japannese. Health Phys.36 333-346(1979)
6) Yoshida,S.and Takahashi,A. :tritium behavior and a modified three-compartment model in man.In Proceeding of the International Workshop on Environmental Behavior and Biological Effect of Tritium,p184-194,KURRI-KR-61,(2000)

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