| 航空機での被ぱく 放射線医学総合研究所宇宙放射線防護プロジェクト 藤高和信 |
はじめに 我々が遭遇する高レベルの中に、高高度を飛行して受ける宇宙線被ぱくがある。宇宙空間に行けば大きいことは分かっているが、より低い所を飛ぶ航空機でも被ぱくを無視できない。宇宙へ出かける人は数が限定されるが、航空機は大衆の乗り物だから誰でも利用でき、現代生活に不可欠になっている。もし今航空機が発明されたばかりで、これから大いに利用しようという場合なら、線量の議論が沸騰して、乗るべきだ、乗らずに済ますべきだ、等々さまざまな意見が巻き起こったであろう。しかし放射線の知見が広がる前に、既に進むことに決まってしまったのである。 最初に結論めいたことを言ってしまうと、通常航空機で被ぱくする線量は大きく見積もっても年10mSv以下である。１年間にそれ以上浴びることはありそうもない。即ち日 本国内だけを飛ぶなら年間200回を越えても年間lmSv以下と予想され、最も被ぱくの大きいニューョーク路線で必死にトンボ帰りを繰り返したとしても（往復５日間で）、年間 6mSv程度以内と予想される。要はそのレンジの線量が生物学的に有害かどうかである。生物学の観点に加えて、正直だったか否かも問われる。そしてそれ以上の高レベルも太陽活動次第であり得る。 宇宙線は自然放射線であり、それゆえに対処が先送りされてきた。今まではそれで済んだ。しかし現在､保健物理に関わる者としては､少しでも正確に評価し､変動要因を明らかにし、有効な防御手段は何かを提示しなければならないだろう。そういう時代になったのである。線量を決める最大の要因は高度だが、時として太陽の磁場ポテンシャル （Heliocentric Potential）も効く。磁場ポテンシャルが強い時は宇宙線が地表に近づき難く、この場合磁場ポテンシャルとは平均的な太陽を表す言語である。一方で、平均からはみ出した太陽を記述する言語がある。フレアである（フレアは単純に太陽活動が盛んになったものと言うより、エネルギーが突出する）。 これは良く出る質問なので繰り返すが、太陽活動が盛んな時期は地球近傍が太陽磁場に覆われ、磁場の壁に跳ね返されるため、宇宙線は近づき難い（太陽活動と宇宙線強度は逆相関）。すなわち地表レベルでは太陽活動極大期の宇宙線は弱い。逆に太陽活動が極小の時期は、宇宙線が自由に近づけるため地表レベルの宇宙線は強くなる。一方太陽フレアの場合はそのフレア粒子の速さが毎秒1,500kmに達するので、磁場の壁なぞ突き抜けてしまう。すなわちフレアが起きるほど太陽が盛んな時は、地表で観測される宇宙線も増大する。これら両者、すなわち「通常の」太陽活動と、「異常に」活発な太陽を区別しなければならない。 実測とモデル 図１は航空機で実測し、校正した線量の値である。各地への距離が伸びるほど線量も大きくなる。すでに各地で発表して来た図である。多くの点がプロットされているが、実はこの各一点を数分おきの時間変化に分解できる膨大なデータ群が用意してある。最も遠いところは成田からニューョークまで飛ぶ路線である。これはシリコン半導体検出器のポケット線量計のデータであり、元来は電離成分しか計測していない。そこで別途に行った３インチNal（Tl）スペクトロメータとの同時測定結果を大量に求め、それから換算係数を出し、その換算係数をポケット線薫計指示値に掛けて評価する。中性子成分も存在するが、幸い通常の航空機の飛ぶ高度範囲は5,000m 14,000mだから、国連科学委員会報告（文献1）にあるように、そこでは中性子の量はほぽ一定である。電離成分と中性子を合計した線量に換算する時は、ポケット線量計の指示値を2.7倍すればよい（文献2 ）。そのようにして求めた結果は概略良く合っている。  一方、宇宙線の被ぱく量データには、測定値の他に計算によるものがある。Cariというモンテカルロ計算コード（文献3）を米国の連邦航空局が用いているが、これは大気中の衝突・崩壊を記述するO'Brienのモンテカルロ計算コードLuinに基づいている（文献4）。Cariには色々なヴアージョンがあり、少し前までVer｡2が良く使われていた。現在は Ver.6である。全体的にみれぱ実測とよく一致しているので、まずこの計算モデルは正しいと考えられる。細かい所までは合わないが、余り細かいことを言わなければいいのである。Cari-6で計算するには飛行コース、時刻､、高’度の情報、そして太陽の磁場ポテンシャル情報が必要である。線量への影響が大きいのは高度だが、いつ、何回、飛行高度を変更したか、を詳しく入力する必要がある。この場合の飛行コースは大圏コースを仮定する。すなわち２点間を結ぶ最短距離を飛ぶのである｡磁場ポテンシャルは2002年７月まで月平均値が発表されているから、それを入力すれば良い。あとは具体的に出発点と終点の空港名を入力するだけである（例えば成田空港はRJAA、ヒースロー空港はEGLL 、ケネディ空港はKJFK等）。最終結果は電離成分寄与ど中性子寄与の和としてSv単位で与えられる。図２にCari-6で計算した場合と実測結果を比較したものを示すが、このように両者は良く合う。ただ計算値の方がやや高めである。以下の議論ではCari-6計算を信用して進める。  二つの往復飛行の例 ここでロンドンとシンガポールを中心とした活動圏を考える。共にビジネスが活発な地域であり、ここから関係の深い所へ飛び、また戻って来る時の、平均片道飛行時間を用いてモデル計算を実行した結果が図３である｡磁場ポテンシャルは最新の2002年７月のものである。飛行コースは大圏コースだから､２点を最短距離で結ぶ距離を地表に沿って測る必要がある。ここでは簡単化を図って、地球儀表面を糸で計測する方法を選ぶ。それでも距離の誤差はほぼ5％以内に収まっており、5％精度なら世界中に拡大して適用できる（但し極く近距離の場合は誤差が増えて使えない）。その間の上昇下降を詳しく与える必要があるが、ここでは上昇に30分、下降に30分、途中は最大37,000ftとして処理した（その結果、最終的には20％程度の過大評価になる：文献5）。さらに偏西風に逆らうコースと偏西風に乗るコースで飛行時間が異なるので､これを処理する方策として､両者を平均した飛行時間を選んだ｡この際、西向きと東向き飛行への線量換算係数は、成田＝ロスアンゼルス（97年）、成田＝パリ（97年）、成田＝ニューョーク（97年）、成田＝シカゴ（99年）、成田＝ロンドン（99年）の実測結果を平均して決めた。  まずシンガポールを中心とした路線を評価した。ここと上海の間を飛ぶと約8.6μSvを被ぱくし、カルカッタでは約6.2μSVである。以下バンコクで約2.3μSv、ジャカルタは僅かに0.9μSv以下であった。一方ロンドンを中心にした路線ではモスクワが最遠距離で約10.8μSv、イスタンブールで約9.7μSv、アイスランドのレイキャビクでは約7.5μSv、 ヘルシンキで約7.3μSv、リスボンが約4.9μSv、ウィーンで約3.5μSv、ベルリンが1.6SVであった。両者を比較すると、シンガポールよりロンドンを中心とする方が、被ぱく線量は大きい。これから各地の特性を考えて、下記のように各空港をグループ化してみた。 片道飛行の例 計算時間を節約するため、ロンドンを基幹港としてそこから各地への片道の「行き」コースを飛んだ場合を調べた（図4）。するとモスクワヘ飛んだ時が最大で約10.8μSv、近くのベルリンまでは約1.6μSvであった。さらに遠くに飛ぶ場合を考え、それらを遠方ビジネスの地とすると、例えば成田までは約53.2μSvであった。また休暇を過ごす土地としてダカール、アルジエ等を選ぶとそれぞれ約15.9μSvと約5.5μSVであった。このように、遠方ビジネスをする場合を除いて、普通のビジネスではせいぜい10μSV以下の被ぱくと思われる。これで２日毎にモスクワを往復すると、ビジネス起源の線量は年間で約2.0mSvになる。  同様にニューョークを基幹港とする「行き」コースでは、ビジネス飛行ではサンフランシスコ行きが約22.1μSv、モントリオールヘは約1.6μSv浴びる（図5）。またバカンス地では米国ではニューヨークからラスベガスまで約18.0μSv、プエルトリコのサンファンまで約9.9μSv、オーランドまで約5.6μSvであり、その値は欧州でロンドンを中心として評価したバカンス便の値と大差ない。これで２日毎にサンフランシスコを往復すると、ニューョークからのビジネス起源の線量は年間約4.0mSVになる。 以上の計算では意図的に相手都市を選んでいない。正直に選んだ結果がこれである。ここにピックアップされていない都市も、その近郊のどこかに網羅されているはずである。結果的にビジネスでは、ニューョーク圏はロンドン圈の２倍の線量を浴びるようである。米国ではビジネス路線を頻繁に飛ぶだろうから、かなり大きな値になると思われる。バカンスで受ける線量はニューヨーク圈とロンドン圏で大差ない。参考までに、成田→ニューヨーク→ロンドン→成田という東向き世界一周路線を飛ぶと、合計145.1μSV を受ける。また逆に成田→ロンドン→ニューヨーク→成田という西向き世界一周路線を飛ぶと合計153.5μSV受ける。もしこれを繰り返すと、１年間に約11.2mSv程度（5日間毎に一周）となる。  まとめ 簡単化したモデル計算だが、それでもこのように欧州とアジアでビジネス飛行に２倍の差があり、また片道だけ調べた線量でも平均２倍の差があづた。実際バカンスに行くほど余裕のある人は、どこに住んでいても１回当引こ受ける被ぱく線量は大きいのである。それより繰り返しのあるビジネス線量の方が問題である。 線量評価はもっと積み上げなけれぱならないが、その精度には十分注意を払うのが賢明である。幾ら一生懸命に精度をあげても、飛行パターンがあいまいならその程度の結果しか出ない。太陽の状態を記述する磁場ポテンシャルに一ケ月平均値を用いるのなら、始めからその程度の精度しかない。何よりも、各飛行は同じコースという保証もなく、 それを承知して計測しないと、無駄な力を使うことになりかねない（図２を例にとると各プロットを正確に計測できても、全体のぱらつきは別の解釈を要する）。特定の事例については万全の計測がありえても、その一般性の保証はない。実際に人々が浴びる線量で、しかも大衆席の中で隣人による遮蔽効果を受けて浴びる線量を計測しなければな らない。一事例の結果を一般化するには分散を示す必要があり、そのためには物理学から見ると異質とも思える作業（席をあちこち移ったり、立ったり座ったり寝たりして被ぱく条件が変わること、ドリンクを大量に飲んで遮蔽が変わること等を、それも有り得るとして受容すること）を要す。そういうことをするのが保健物理だと考えている。 ようやく概要を掴んだ段階である。これを試算として捉え、今後さらに計算例と実測データを増やす予定である。ここの被ぱくはやや過大評価と思われるが、まだ線量影響の報告は出ていない。 参考文献 (1)国連：国連科学委員会報告、2000. (2)岡野箕治：私信 (3)WFriedberg et al. :Aviat.Space Environ｡Med.,60,1104,,1989 (4)Keran O'Brien : J.Geophys｡Res.,75,4357,1970. (5)藤高和信：日本保健物理学会第36回大会、金沢、2002. |
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