Assessments of Radiological Risks in the Buildings and Surroundings of Federal University Wukari (FUW) Campus, Taraba State, Nigeria

技術要約：ナイジェリア連邦共和国タラバ州、フェデラル・ユニバーシティ・ウカリ（FUW）キャンパスの建物および周辺における放射線学的リスクの評価

問題提起
本研究は、約3万人の教職員と学生を擁する施設であるフェデラル・ユニバーシティ・ウカリ（FUW）キャンパス内における、地上ガンマ線被曝に関する重要な知識の空白に対処するものである。ナイジェリアのタラバ州における先行研究では、ウラン鉱床や採掘現場の近くで地上ガンマ線線量率が高まっている地域が特定されているが、本学の建築環境に特化した系統的な評価はこれまで行われていなかった。タラバ州は癌の発症率が高いことに関連しており、また現地の地質（ビマ砂岩およびコンティネンタル・グリット）には天然の放射性物質が含まれていることから、著者らはキャンパスの放射線学的状況を判断することを目的とした。本研究の目的は、初生核種（$^{40}\text{K}$、$^{238}\text{U}$、$^{232}\text{Th}$）の屋内および屋外の放射能濃度を評価し、関連する放射線学的ハザードパラメータを算出し、放射能濃度と放射線学的リスクとの間に有意な関係は存在しないという仮説を統計的に検証することであった。

方法論
評価は、学術棟、職員宿舎、研究室、およびオープンフィールドを含む200ヘクタールのFUWキャンパス全域で実施された。

• 計装: 測定には、ポータブルNaI(Tl)/BGOガンマ線サーベイメーター（GF Instruments社製 Compact Gamma Surveyor, 2016年）および位置特定用のGarmin GPSを使用した。
• 測定プロトコル: 測定は、屋内（講義室、オフィス、寮）および屋外（オープンフィールド、路傍）の両方で行われた。検出器は地上1メートルの高さに設置された。統計的な信頼性を確保するため、各地点で5分間の測定を5回行い、その平均値を算出した。
• データ変換: 生の濃度値は、IAEAの変換係数を用いて放射能単位（$\text{Bq/kg}$）に変換された。
• リスク評価: 本研究では以下の放射線学的パラメータを算出した：
  • ラジウム等価放射能 ($R_{eq}$): ガンマ線線量の均一性を評価するため。
  • ハザード指数 (HI): 安全限界に対するガンマ線放射リスクを評価するため。
  • 吸収線量率 (ADR): $\text{nGy/h}$ で測定。
  • 年間有効線量 (AED): 滞在係数（屋内は0.8、屋外は0.2）および換算係数を用いて推定。
  • 過剰生涯癌リスク (ELCR): リスク係数0.05および平均寿命55年を用いて算出。
• 統計分析: 核種の放射能濃度と放射線学的パラメータとの関係を分析するために、ピアソンの相関係数を用いた。また、建物の階層（地上階 vs 上層階）および換気の質に基づいた比較分析も行った。

主要な結果

• 放射能濃度:
  • 屋内: 平均濃度は、$^{40}\text{K}$ が $785.3 \pm 30.7 \text{ Bq/kg}$、$^{238}\text{U}$ が $44.5 \pm 2.1 \text{ Bq/kg}$、$^{232}\text{Th}$ が $37.2 \pm 1.9 \text{ Bq/kg}$ であった。
  • 屋外: 平均濃度は、$^{40}\text{K}$ が $561.1 \pm 30.4 \text{ Bq/kg}$、$^{238}\text{U}$ が $35.7 \pm 1.5 \text{ Bq/kg}$、$^{232}\text{Th}$ が $31.1 \pm 1.4 \text{ Bq/kg}$ であった。
  • 比較: 屋内の $^{40}\text{K}$ および $^{238}\text{U}$ のレベルは世界平均を超えていたが、$^{232}\text{Th}$ のレベルは世界平均を下回っていた。
• 放射線学的パラメータ:
  • ラジウム等価放射能 ($R_{eq}$): 平均的な屋内および屋外の値はそれぞれ $158.2 \pm 6.4 \text{ Bq/kg}$ および $123.3 \pm 4.5 \text{ Bq/kg}$ であり、いずれも安全限界である $370 \text{ Bq/kg}$ を十分に下回っていた。
  • 吸収線量率 (ADR): 平均的な屋内ADRは $76.4 \pm 3.1 \text{ nGy/h}$、屋外は $59.3 \pm 2.1 \text{ nGy/h}$ であった。屋内・屋外比は1.3であった。
  • ハザード指数 (HI): 平均的な屋内HIは0.5、屋外は0.3であり、両者とも単位閾値を下回っているため、低リスクであることを示している。
  • 年間有効線量 (AED): 平均的な屋内AEDは $0.37 \pm 0.02 \text{ mSv/y}$、屋外は $0.07 \pm 0.00 \text{ mSv/y}$ であった。キャンパス全体のAED（$0.45 \text{ mSv/y}$）は、ナイジェリアの公衆線量限度（$1.0 \text{ mSv/y}$）および世界平均（$0.52 \text{ mSv/y}$）を下回っている。
  • 過剰生涯癌リスク (ELCR): 平均総ELCRは $1.23 \pm 0.05 \text{ mSv}$ であった。これはUSEPAの閾値である $0.106 \text{ mSv}$ を超えているものの、世界平均の $1.45 \text{ mSv}$ は下回っている。
• 影響要因:
  • 階層: 上層階は、地上階と比較して放射能濃度および放射線学的パラメータが約33〜35%低かった。
  • 換気: 換気が不十分な建物は、換気が良好な構造物と比較して、放射線学的パラメータが大幅に高く（ADRで最大48%高い）、顕著な差が見られた。
• 統計的相関: 屋内の核種放射能とすべての放射線学的ハザードパラメータとの間に強い正の相関（$p=0.01$）が認められた。屋外では、$^{40}\text{K}$ が強い相関を示し、$^{238}\text{U}$ と $^{232}\text{Th}$ は中程度の相関を示した。

意義および主張
著者らは、本研究がFUWにおける地上放射線被曝に関する最初のベースライン・データベースを提供し、立法者、環境衛生当局、および大学管理部門にとって重要な参照資料になると主張している。

• 安全性の評価: 本研究は、現在の放射線学的条件は、ハザード指数および線量率が概ね国際的および国内的な安全基準内に収まっていることから、大学コミュニティに対して「無視できる」即時的な健康リスクをもたらすと結論付けている。
• 長期的影響: 即時的なリスクは低いものの、著者らはELCRの値がUSEPAの閾値を超えていることに触れ、長期的な被曝による確率的健康影響（癌）の可能性を示唆している。
• 実用的な推奨事項: データに基づき、著者らはキャンパスでの将来的な建設において、上層階の場所と優れた換気を優先することを推奨している。彼らは、これらの措置（階層による上昇および換気による効果）によって、放射線学的ハザードをそれぞれ約33%（階層）および48%（換気）低減させ、放射性ガスおよびその娘核種の蓄積を大幅に軽減できると主張している。
• 今後の課題: 本論文は、より包括的な地域の放射線プロファイルを提供するために、キャンパス内の水源および周辺の町における放射線学的リスクを評価するためのさらなる研究を明示的に求めている。

本研究は、初生核種の放射能と、キャンパス環境内の関連する放射線学的リスクとの間に有意な統計的関係があることを確認し、帰無仮説を棄却した。