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放射線について色々メモ

下記サイトから引用を行っています。

放射線医学総合研究所
http://www.nirs.qst.go.jp/information/news/2013/0729.html
電気事業連合会
http://www.fepc.or.jp/nuclear/houshasen/index.html
東京電力
http://www.tepco.co.jp/life/custom/faq/faq_02s_01-j.html

少し気になったので放射線についてまとめてみました。
趣味もありますが、時事だと北朝鮮の核ミサイル云々ですか。
そういうこともあるので、無駄にはならないかなと。

書くにあたってですが、自分が学校で真面目に勉強していなかったおかげで、化学とかの授業内容を綺麗サッパリ忘れています。
調べながら書き進めるので、おかしな部分があれば、コメントでも何でも良いので教えてください。

もくじ
◆放射性物質とは
◆放射能とは
 *ベクレルについて
◆放射線とは
 *アルファ線
 *ベータ線
 *ガンマ線
 *中性子線
 *シーベルトについて
 *グレイについて
◆放射性崩壊とは
◆半減期とは
◆放射線障害について
◆放射線の計測


◆放射性物質とは
放射性物質は、放射能を持つ物体の総称です。
良く耳にする物だと、ウランやプルトニウムなど。

◆放射能とは
放射線だ放射能だとニュースなどで流れて、どっちが何なんだと混乱することがしばしばありますが、「放射線を出す力」、これを略して放射能です。
難しい言葉をWikipediaから引用しますと...

すべての物質は原子から構成される。さらに原子は負電荷を持つ電子と正電荷をもつ原子核からなる。原子核の種類を核種というが、核種によってはその量子力学的バランスの不釣り合いから、放射線(α線、β線、γ線など)を放出して放射性崩壊と呼ばれる崩壊現象を起こして他の核種に変化することがある。

要は、「特定の不安定な元素(放射性同位元素)が放射性崩壊を起こして別の元素に変化する性質」との事。
全然わからないですね。
ここで出た放射性崩壊については、また後で記します。

*ベクレルについて
放射能の計量に使われるベクレル[Bq]、という単位。
これは、放射性物質が1秒間に崩壊する原子の個数(放射性崩壊の速さ)を表しています。

ここまで来て、読んでいる方の中には「何ベクレルだと人体に宜しくないか」、と考える人も居るかもしれません。
しかし、ベクレルだけではそういった事は分かりません。
「放射線をこれぐらい出せるよ」、という数値なので、同じ量でも放射線はその種類や人体までの距離、環境によって影響が変わってきます。
「お酒を500ml飲んだらどれ位酔うんだろう」と考えても、酒が酎ハイなのかワインなのかウォッカなのか消毒液なのか、飲んだ人は酒に強いのか弱いのかなどが分からないので答えようが無いのと同じです。
今思いつきました

ベクレルの例題として、8秒間に原子が370個だけ崩壊するのであれば、その放射性物質の放射能は46.25ベクレル(Bq)になるそうです。
370÷8ですね。

◆放射線とは
放射線は、高いエネルギーを持ち高速で飛ぶ粒子であったり、高いエネルギーを持つ波長の短い電磁波の総称です。
いくつか種類があるので、それぞれの特徴を書いていきます。
線から粒子に呼び方が変わったりしますが、小さい粒子が早く動くから線に見えるんだと思えば問題ありません。

*アルファ線(α線)
アルファ粒子は、高い運動エネルギーを持つヘリウム4の原子核です。
核種にもよりますが、秒速1万5000キロから2万キロとかなり早く飛んでいますが、電離作用が強く透過力が小さいため、紙一枚や数センチの空気層で止められます。
四天王の中では最弱クラスですね。
電離については取りあえず、「もげそうだったのがもげてスッキリするんだね」っていう適当な解釈で落ち着きました。

*ベータ線(β線)
ベータ粒子は、原子核の中性子がβ崩壊する際に放出される電子または陽電子の事。
これも透過力は弱く、数ミリのアルミ板や1センチ程度のプラスチック板で遮蔽出来ます。
ただし、ベータ粒子が遮蔽物によって減速する際に制動放射という減少が起き、X線が発生します。
X線は鉛などの高原子番号の物質でないと遮断できません。

*ガンマ線(γ線)
ガンマ線の正体は、波長がおよそ10pmよりも短い電磁波です。
10pmがどんなものかはさて置き、ガンマ線はX線と波長が一部重なるものの、発生の仕方が違うため区別されています。
Wikipediaから引用すると...

放射性核種が崩壊して質量や陽子・中性子の比率が変わっても、その原子核には過剰なエネルギーが残存している場合がある。このとき、残存しているエネルギーをガンマ線として放出することで原子核は安定に向かう。この現象をガンマ崩壊と呼ぶ。

へぇ...って感じですね。
ガンマ線はアルファ粒子・ベータ粒子と比べると透過能力は高いものの、電離作用は弱く、人体への害は少ないです。
少ないと言っても、αβと比べたらの話であって、ガンマ線の電離作用にはDNAを傷つけることによる発がん作用があり、致死線量は6グレイ前後となっています。
ガンマ線の遮断にはX線同様に、10cmの鉛板が必要。

*中性子線
よく原子のモデルで真ん中に○が固まってますよね、陽子と中性子が塊になってその周りを電子が~、というあの中性子です。
これも良く飛び回るのですが、中性子は自分に近い軽さの原子核と衝突すると飛び回るエネルギーが吸収されていきます。
では、地球上で一番軽いヤツは何か。
水素ですね。
陽子1個と電子1個をPPAPしただけのシンプルな水の素。
なので、原子力発電所などではコイツが飛び回っては困りますから、使用済み核燃料を水中にて管理しています。
プールなのは、発電する際に発生する熱を冷却にも使っているためです。
また、水分を多く含んでいるコンクリートで分厚い壁で遮ることも出来ますね。

*シーベルトについて
シーベルト[Sv]は、生物が放射線を受けた場合にどれだけ影響が出るかを表した単位です。
放射線を受けることを被曝といい、受けた放射線の量を線量あるいは被曝線量といいます。
シーベルトは、この被曝線量の単位になります。

*グレイについて
ある物質が放射線に照射されたとき、その物質の吸収線量を示す単位がグレイ(記号 Gy 定義 J/kg)です。
臓器に対する等価線量の調べ方は、Sv = 修正係数 × Gy
修正係数はX線、ガンマ線、ベータ線は1、 陽子線は5、 アルファ線は20、 中性子線はエネルギーにより5から20までになります。
覚えられる気がしません。
グレイの前にはラド(rad)という単位が使われており、1グレイ=100ラドとなっています。

時間あたりのシーベルトからグレイへの変換ですが、1 Gy/h = 0.8 Sv/h で可能です。
毎時間1グレイの放射線量は、毎時間0.8シーベルト。

また、放射性セシウムを例に、ベクレルからシーベルトへ変換する例もあったので、引用しておきます。

(例1)100Bq(ベクレル)/kgの放射性セシウム137が検出された飲食物を1kg食べた場合の人体への影響の大きさ
100[Bp]×1.3×10-5=0.0013mSv

(例2)100Bq(ベクレル)/kgの放射性セシウム134が検出された飲食物を1kg食べた場合の人体への影響の大きさ
100[Bp]×1.9×10-5=0.0019mSv



◆放射性崩壊とは
簡単に言えば、訳あって不安定になった原子核が余計なものやエネルギーを放射線として捨てて、安定しようとする現象のこと。
上で書いた「~線」とかをポイ捨てしてスッキリしようとしてる訳ですね。
迷惑なやつです。
この放射性崩壊には、アルファ崩壊ベータ崩壊ガンマ崩壊と種類がありますが、詳細は割愛。

◆半減期とは
では、いつまでも放射性物質(放射性同位体)は放射能を撒き散らすのかと言われると、そんなことはありません。
放射性物質の原子は一定の確率で放射性崩壊を起こし、別の物質へと変化します。
例えば、10個不安定な核があったとして、そのうちの5個が安定するのは何時になるの、という話。
原子力発電所関連で出てくる元素の場合。
ヨウ素131: 8日
セシウム134: 2年
セシウム137: 30年
プルトニウム239: 24000年
ウラン235: 7億年
ウラン238: 45億年



◆放射線障害について
はじめに、人体が放射線を浴びることを被ばく(被曝)、と言います。
被曝には2種類あり、体の外部にある放射線源から放射線を浴びる外部被曝
呼吸などで体内に取り込んだ放射線源から放射線を浴びる内部被曝があります。

短期間に浴びた場合の話ですが、100mSv以上から細胞やDNAが傷つき、癌や白血病(血液の癌)、不妊などになる確率が上がり始めます、1Gy以上であれば急性放射線症候群になるため、過剰に浴びることは大変危険です。
一度破壊された細胞は壊死、再生しなくなるため傷が治らず出血も止まりません。
100Gy以上だと中枢神経が破壊され、全身を焼かれるような感覚に襲われ昏睡、3日後に死亡するなどろくな死に方をしません。
気になるのでしたら、東海村の臨界事故で調べてみると資料らしきものが出てきます。

そうはいっても、普段の生活でそんなに大量の放射線を浴びることはありませんから、不安にならなくてもいいかと思います。
CT検査一回で10mSvですからね、0.01Sv
日本では一人あたりの年間被曝量は2.1mSvとの事なので、~ミリシーベルトならそこまで気にする必要も無いでしょう。
作業員の感覚で書くならば、1年間に20ミリシーベルトまでなら大丈夫です。
今のところ

ちなみに、2月頃の話になりますが、福島第一原子力発電所の2号機の格納容器内調査では、気中で毎時650シーベルトとのこと。
...係数が1なら...650Gy?
合ってるなら間違いなく即死ですね。

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◆放射線の計測
放射線の計測にはガイガーカウンターなどが使われます。
実際に使ったことがないので詳細は分かりませんが、一時間当たりの被曝量を計測できて、決まった量の被曝を検知するとアラームが鳴るらしい。
普通に売られているようなので、マイガイガーカウンターとか持っている人、結構居ますね。






長いこと書きました。
お勉強しながら記事を書くだなんて、なかなか珍しいことをしている気がする。

...そうでもないか。
また、後々思うことがあれば記事にしようと思います。
今回の記事は、使えそうならレポートの参考なり何なりとお使い下さい。
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