文科省 原子力人材育成事業

放射線安全教育大阪府立大学 放射線研究センター
秋吉 優史

講義内容
・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位電磁波の仲間
光子のエネルギー E≒1240/λ[eV], λ:波長[nm]波長10-15m

10-14m

1.24MeV12.4keV10-12m10-10m（1Å）

10-13m10-11m

10-9m

10-8m

10-7m

10-6m
（1μm）

10-5m

10m

102m

103m
（1km）

短波
︵HF︶

中波
︵MF︶

短波放送

AMラジオ

超短波
︵VHF︶

極超短波
︵UHF︶

センチ波

ミリ波

1012Hz 1011Hz（1THz）

1010Hz

FMラジオ︑無線

1013Hzテレビ︵VHF︶

1014Hz

テレビ︵UHF︶

1015Hz

携帯電話︑電子レンジ

1016Hz電波レーダー

1017Hzサウナ

1018Hz

テレビのリモコン︑赤外線カメラ︑
こたつ
非接触温度計1019Hz

果物の酸度・糖度測定機

1020Hz

蛍光灯︑白熱灯︑可視レーザー光

周波数1021Hz

日焼け︑殺菌灯

X線撮影︵レントゲン︶
コンピュータ断層撮影︵CT︶放射光

医療用器具の照射滅菌
ジャガイモの発芽抑制

具体的な例

6 -1- 31022Hz1m

マイクロ波

X線のなかには、ガンマ線より波長の短いものもあります

1023Hz

10-3m
10-2m
10-1m
（1mm） （1cm） （10cm）
サブミリ波

0.4μm 0.8μm
紫外線 可視光線

X線（原子核の外で発生）

10-4m
遠赤外線

赤外線

ガンマ線
（原子核から出る）

1.24eV

109Hz
108Hz（1GHz）

107Hz

106Hz
（1MHz）

出典：（独）日本原子力研究開発機構「放射線ってなんだろう？」

放射線の性質

電離作用

蛍光作用

透過作用

蛍光物質（ガラスの内側）
気体の原子（水銀）

原子核

放 射 線

電子

電子
極

極
紫外線

蛍光灯の仕組み
管 の 両 端に電 圧が加わると、極から極に電 子 が 流 れます 。電 子が管に封入された水銀に衝突す
ると、紫外線が発生します。紫外
線は蛍光物質を光らせます。

6 -1- 4

エックス線
発生装置

放射線の種類
アルファ線（ 42 He原子核）（例）

アルファ（α）壊変（崩壊）

Ra

α222

Na

β 24

226
88

86

Rn

ベータ線（電子）e

ベータ（β）壊変（崩壊）

（例）

24
11

Mg

12

アルファ線

ガンマ（γ）線の放出

ガンマ線
（電磁波）

陽子
電磁波

中性子

エックス（X）線…原子核の外で発生する
ガンマ（γ）線…原子核から出る
ベータ（β）線…原子核から飛び出る電子

放射線

電荷をもった粒子

アルファ（α）線…原子核から飛び出るヘリウム 42 Heの原子核
その他

電荷をもたない粒子

6 -1- 5

中性子…原子炉、加速器、ラジオアイソトープ（放射性核種）などの利用で発生する

放射線の種類と透過力

α線を止める

β線を止めるγ線、Ｘ線を止める

中 性 子 線を止める

ア ル フ ァ（α）線

ベ ー タ（β）線
ガ ン マ（γ）線
エ ッ ク ス（Ｘ）線

中性子線

紙

6 -1- 6ア ルミニウム等の薄い金属板

鉛や 厚い 鉄 の 板

水やコンクリート

電球の能力を表わす単位[ワット(W)]

白熱灯、蛍光灯、LED で同じワット数でも明るさが違う

核種によって同じベクレル数でも人体に対する影響が違う

・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位放射線と物質の相互作用
イオンビーム（α線）

質量が電子に比べてはるかに重いため、電子との衝突によりほとんど曲げられず、少しずつエネルギーを失う。相互作用は電荷の二乗に比例、速度の二乗に反比例（エネルギーに反比例）し、ブラッグピークで急激にエネルギーを放出し、原子核の弾き出しを起こす。

電子線
（β線）

物質中の電子との衝突によって、簡単に方向やエネルギーが変化するため、まっすぐに進まず、広い範囲に広がる。このため、平均的な飛程という物は求めにくく、最大飛程で評価される。重元素に入射すると、原子核周辺の強い電場で急激に曲げられることにより、制動放射X線の発生割合が大きくなる。

γ線、X線

物質を進むにつれて指数関数的に強度が弱くなっていくが、その際の線減弱係数は光子のエネルギーによって関与する素過程の違いが変化するため大きく異なる。数MeVの領域では
高エネルギーの方が透過力は高い。光電効果、コンプトン効
果により物質中で電子線を生成するため、高エネルギーの光子はごく僅かではあるが原子核の弾き出しも起こす。

イオンビーム（α線）の場合
Primary Knock-on Atom
(PKA)

物質に入射したイオンビームはそのほとんどのエネルギーを電子励起により徐々に失い、それに伴い阻止能が増加し（粒子の速度の二乗に反比例）、最終的に核的な衝突を起こす。
弾性散乱された物質の原子はさらに他の原子をはじき飛ばし
カスケードを形成する。
ee-

e-

電子励起

弾性散乱
（弾き出し）

ee-

e-

核的衝突

イオントラック
入射粒子がエネルギーを失う過程では極めて多数の電子が励起・電離され、その一部は照射後も残る電子的欠陥として蓄積される。
この電子的欠陥を多く含む、入射イオンの通り道を
イオントラックと呼ぶ。

阻止能

ブラッグピーク

α線の飛程Q: ウラン系列の核種を含むラジウムボールから放出されるα線の空気中での最大飛程を求めよ。

・ウラン系列の核種のうち、最大のエネルギーのα線を放出するのはPo-210 でそのエネルギーは 7.69MeV である。
・α線の空気中での飛程は R = 0.318E3/2 で表わされる（R: 飛程(cm), E: エネルギー(MeV)）。

A: 6.78cm

電子線（β線）とα線の比較

霧箱での飛跡の観察
トリウム含有マントルからのβ線の飛跡と空気中ラドン由来核種からのα線の飛跡の比較

霧箱のしくみ液体のアルコール

温度が高いとたくさん蒸発します

アルコールの蒸気

液体のアルコールの小さな粒
温度が低いと蒸気では居られません
ドライアイスやペルチェ素子でとても冷たく冷やされています

過飽和の蒸気温度が低くなると、蒸発した気体のアルコールは液体に戻ろうとします。
霧のように見える白い点々は液体のアルコールの小さな粒です。
でも、温度が下がったのに液体の粒を作らずにためらっている蒸気も漂っています（過飽和状態と言います）。そこにちょっとした刺激を加えてやると、過飽和の蒸気は次々に液体の粒に変化していきます。

どうして白い筋の様に見えるの?
放射線が空気中を走ると、たくさんの電子を弾き飛ばして
プラスとマイナスのイオンのペアを作ります。
このイオンが過飽和の蒸気の中に出来ると、そこを中心核にして小さな液体の粒になります。
この液体の粒が放射線が通った後にたくさん出来るので、白い筋の様に見えるのです。（放射線の飛跡と言います）
e-

+
e-

e-

+

+

e-

+

e-

+

放射線

+
e-

過飽和の蒸気は冷やされている容器の底に薄く広がっているだけなので、底に平行に走った放射線しか見ることができません。
また液体の粒はすぐ蒸発してしまって、数秒で見えなくなってしまいます。

電離によるイオン対の生成放射線として飛んで行っている原子核や電子は小さすぎてとても目では見られませんし、とても素早いので超スピードのカメラでも追いつきません。
でも、飛んでいった跡が残って、目で見えるのです。
これは、空の上の飛行機雲と同じです。飛行機が飛んでいった後にもしばらく
飛行機雲が残っているのを見ることができます。飛行機雲は、空の上の寒いところで過飽和になった水蒸気が、飛行機のエンジンから出てきた排気ガスなどが刺激になって小さな液体の水の粒、つまり雲になった物です。

霧箱での飛跡の観察

α線の飛跡

直線的ではっきりとした飛跡を示す。
気流の関係で生成した霧がたなびく事で曲がって見えることがあるが、散乱や磁石による偏向ではない。

β線の飛跡

霧の液滴の密度が低く、うっすらとした
飛跡しか示さない。電子線の入射方向と関係なく様々な方向に飛び、空気中でも散乱されている様子を確認できる。

電子線（β線）の飛程
β線は、そもそも放出される時点でエネルギーが一様ではない。
これはベータ崩壊の際に反電子ニュートリノが絡む三体崩壊であり電子のエネルギーが決まらないためである。
さらに物質に入射後は非常に複雑な散乱過程を示すのであるが、概ね物質の厚さの増加に伴い指数関数的に強度が減少する。
なお、入射する物質が変わっても質量衝突阻止能はほとんど変わらない。
数MeV程度のβ線では制動放射に伴う放射阻止能は衝突阻止能よりずっと小さいが、ターゲットの原子番号 Z に比例して大きくなるため、遮蔽の際には低Zの材料を使用する。

入射電子線のエネルギー E (MeV),
最大飛程 R (g/cm3) とすると、アルミ中での最大飛程は以下の様に与えられる

R = 0.542 E - 0.133( 0.8<E )R = 0.407E 1.38
( 0.15<E<0.8 )電子線（β線）の飛程
Q: ウラン系列の核種を含むラジウムボールから放出されるβ線を遮蔽するのに必要なアルミ板の厚さを求めよ・ウラン系列で最も大きいエネルギーのβ線
は Bi-214 からの 3.27MeV である。
（Tl-210 4.21MeVもあるが分岐比率0.021%でほとんど出ていない）
・アルミの密度は 2.70g/cm^3 である。

A: 0.607cm

ガンマ線と電子・原子核・原子との反応
散乱光子
θ
ϕ

光子

電子対生成

e 光電子

光子

e 電子

核

電子

コンプトン散乱

光子

散乱光子
e

e

L殻

e

e

e K殻 e
e

e

L殻

核

e

核

光電効果

e+

光子
e

原子

陽電子

e
原子

e

e K殻 e ee

レイリー散乱KEK 放射線科学センター
波戸芳仁 2008年八戸高専での講義資料より

γ線・X線と物質の相互作用
レイリー散乱弾性散乱。入射光のエネルギーが変化しない散乱過程。

光電効果

軌道電子に入射光子のエネルギーを全て与えて、軌道エネル
ギーを差し引いたエネルギーを持つ高速電子（光電子）を生成する。断面積は入射光子のエネルギーの-3.2乗に比例する。

コンプトン散乱

軌道電子に入射光子のエネルギーの一部を与えて、高速電子（コンプトン電子）を生成する。散乱後のエネルギーは散乱角に依存し、連続スペクトルとなる。

電子対生成

入射光子のエネルギーが 1.022MeV 以上の場合、原子核近傍のクーロン場中で電子と陽電子の対を生成する。入射光子
は全エネルギーを失い消滅し、電子・陽電子の静止質量エネ
ルギーの残りは運動エネルギーとして分配される。

光核反応

高エネルギーの光子が原子核と直接反応し、様々な素粒子が放出される。Z=50程度の核種では中性子の結合エネルギーが10MeV程度であり、これ以上のエネルギーの光子の入射により(γ、n)反応を起こして中性子が放出される。

γ線・X線の減衰

ターゲットとなる物質の原子番号 Z の増加と共に、
線源弱係数は
光電効果 Z4～5 に比例コンプトン効果 Zに比例
電子対生成 Z(Z+1) に比例となって Z が大きくなると急激に遮蔽能力が高くなる。

入射光子のエネルギー増加と共に、物質との相互作用を起こす効果が変わっていく。
比較的低エネルギーではレイリー散乱、光電効果が主であり、次第にコンプトン散乱が支配的となる。
高エネルギーでは電子対生成が主となる。
光核反応は12-24MeV 付近で最大断面積となるがμへの寄与は5%程度である。
また、低エネルギーではK殻電子やL殻電子の電離エネルギー以上になると光電効果を起こせるがそれ以下では起こせないため、光電効果の効率が不連続に変化する。これをK吸収端、L吸収端と呼ぶ。

コリメーター
入射光強度
I0

透過光強度
I

γ線源
厚さ x
単一エネルギーで狭い平行線束γ線・X線の減衰は、
I=I0 exp(-μx)
で表わされる。ここでI, I0 は光子のフラックスであり、散乱、吸収により試料の厚さ x に伴って指数関数的に減衰していく。
線減弱係数μの単位はm-1 などで、密度で除したμmが様々な物質、エネルギーに対して与えられている。

・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位様々な検出器による測定• 放射性同位元素を用いた実験を行うにあたり、自分が使用する核種に合わせた測定器を用いて、空間線量と汚染の測定を行う必要がある。
• 線種やエネルギーの違いによる検出器の応答の違いを理解していないと、正しく評
価できなかったり、全く測定することが出来ない場合がある。

Ge半導体検出器• 放射性物質はそれぞれの核種に固有のエネルギーを持った γ線を放出するため、そのγ線のエネルギーを測定することにより未知試料中に含まれる核種を同定することが可能である• Ge半導体検出器はp層/空乏層/n層から構成されており、 p-n 接合部の空乏層に電荷のキャリアがほとんど存在しないため、逆電圧を印加してもほとんど電流が流れないが、空乏層結晶中に高速の荷電粒子が入射すると、価電子帯にある電子は伝導帯におしあげられ、多数の電子-正孔対が生成される。
• ただし、β線は（もちろんα線も）検出器を覆うステンレス製のハウジ
ングを透過できないため、検出することは出来ない → γ線が結晶中に入射した後に発生する光電子などを検出する。
• 一組の電子-正孔対を作るのに要するエネルギーはGe の場合
2.96eV であり、これがエネルギー分解能となる。

非常に高価だが詳細なスペクトルを得ることが出来る

γ線スペクトル測定の一例

ガンマ線スペクトルの見方
Ge 半導体検出器（プリアンプ）AMP

エネルギー大波高大ADC高チャンネル側へ

波高大
低チャンネル側へエネルギー小波高小Ge 半導体検出器（プリアンプ）AMP

数100mV 程度

検出
時間経過と共に次々と検出する

波高小

MCA
ADC

数V 程度

増幅

デジタル変換
1ch

2ch

3ch

4ch

5ch ・・・

集計

MCA（マルチチャンネルアナライザー）で得られるスペクトルは、有限の幅のエネルギーの大きさごとに分類した、小さな棒グラ
フの集合で出来ている。

GMサーベイメーター• 最も一般的に用いられるサーベイメーターであり、GM 管からの出力パルスをそのまま計数する。β線と γ線の両方に対して用いることが出来るが、検出器の前面を覆っている雲母の膜を透過することが出来ないような低エネルギーのβ線やα線は検出することが出来ない。さらに、50keV 以下のγ/X線に関しては急激に感度が落ちる。
• 計測を行う単位は、放射線を何発検出したかを示す count であり、機器により count/ s (CPS) の場合と、count/m (CPM) の場合がある。
放射線がどれだけエネルギーを持っていたのかにはほとんど関係が無く、検出器が何発検出したか、だけの計測であるため、空間線量などの定量的な測定には向いていない。μSv/h の単位が書いてあるサーベイメーターも存在するが、良く見ると (137Cs) とあり、目盛値
は137Cs からの 662keV γ線を使った校正値であるため、それ以外の場合では目安程度にしかならない点に注意する必要がある。
• また、検出を行った後の不感時間が 100μs 程度有るため、比較的低い計数率でも数え落としが起こり、せいぜい数100cps 程度までしか正しく計数出来ない。さらに強い放射線場では GM 管の中の芯線の周りに発生したイオンのさやが取り除かれる暇が無くなり、計数率が逆に下がってしまうという窒息現象を起こすため、注意を要する。

電離箱サーベイメーター• 原理的には最も単純な、気体電離箱式のサーベイメータ
ーは、放射線により気体が電離した量を電流としてそのまま取り出すため、良好なエネルギー特性と、均一な方向特性、各種サーベイメーターのうちで最も強い放射線場でも用いることが出来るという特徴を持つ。
• しかし、感度が比較的低く、1μSv/h 程度が測定限界であるため、バックグラウンドレベル (0.05μSv/h 程度) の測定を行うことは出来ない。
• また、回路が安定するまでやや時間を要し、使用する10分程度前には電源を入れる必要がある。

NaI シンチレーションサーベイメーター• NaI(Tl) シンチレーターに光電子増倍管（フォトマル）を組み込んで、その出力パルスを計数するサーベイメーターで、感度が高く、エネル
ギー特性がよいことが特徴としてあげられる。
• もともと NaI シンチレーター自体はエネルギー依存性（入射γ線エネ
ルギーに対する検出効率の依存性）はフラットではないのだが、出力波高から検出したγ線のエネルギーを求められるため、電子回路を用いて線量等量率(Sv/h)を求めることが出来る。このため、空間線量の測定に適している。
• 構成元素の原子番号が大きく比重も大きいため検出効率が良く、バックグラウンドレベル (0.05μSv/h 程度)でも測定可能である。
• しかし、 NaI 結晶は吸湿性があるため密閉する必要があり、ステン
レスハウジングをβ線は通過できず、また 50keV 以下の γ線も補償回路によりカットされてしまうため測定することは出来ない。このため、強度が強くてもエネルギーの低い X線や、遮蔽体による散乱線は測定することが出来ないため、注意を要する（そのような場合は電離箱を用いる）。

♪
ピッ

高エネルギーの放射線
ズバッ!

高エネルギーの場合♪
ピッ
低エネルギーの場合

GM管や、シリコン半導体検出器（フォトダイオード）

一発は一発!
ひょろひょろ～低エネルギーの放射線

放射線のエネルギーって何?
α線やβ線など、粒子が飛んでくる放射線の場合はその粒子のスピードと思って頂ければ理解しやすいと思います。
もちろんスピードが速いほどエネルギーは高くなります。
γ線、X線は光の仲間で、エネルギーはその光の波長と言うことが出来ます。赤外線、可視光線、紫外線とだんだん波長が短くなるに従ってエネルギーが高くなります。
ここで光の強さ（明るさ）と、エネルギーの大きさは違います。
光の強さは放射線の本数に相当します。
低いエネルギーの光が何本集まっても、高いエネルギーの光になることはありません。
高いエネルギーの放射線ほど、物質を突き抜ける透過力が強くなります。

入射する放射線のエネルギーによらず、同じ大きさのパルスを出力します。
一定時間内に何発放射線が飛んできたか、と言う情報だけを知ることが出来ます。
一部の製品は、Cs-137 の 661keV のγ線が飛んできた、と言うことにして線量を評価しています。

ピ ッ♪
高エネルギーの場合♪
ピッ

低エネルギーの場合

シンチレーターや、Ge半導体検出器

きちんとエネルギーを区別
入射する放射線のエネルギーによって、出力するパルスの大きさが異なります。
どのぐらいのエネルギーの放射線が何発来たかという情報を合わせて、線量を評価します。

ZnSシンチレーションサーベイメーター• ZnSシンチレーターは透過型電子顕微鏡やイオンビーム加速器で蛍光板として多用されているが、多結晶の粉末としてしか利用できない
ため、透明度が低く、薄い膜としてしか利用できない。
• しかし、高い検出効率を持ち、バックグラウンド計数が殆ど無いなどの特徴から、α線用のサーベイメーターとして用いられている。測定はパルス波高が閾値を超えるかどうか0か1のカウントのみであり、CPMなどの単位で出力される。
• シンチレーター表面は薄いアルミ箔で覆われており、光を通さないよ
うにしているが、容易に破れるため、突起物等に注意して使用する必要がある。
• なお、ZnS粉末をシート状に形成しているため、線エネルギー付与(LET)の低いβ線や、γ線はほとんど素通りして発光しないため検出することが出来ない。（弱く発光したとしても内部のパルス波高弁
別回路によりカットされる）→このためバックグラウンドが殆ど無い。

中性子サーベイメーター• 熱中性子検出器には 3He 比例計数管、10BF3 比例計数管、LiI シン
チレーターなどが存在する。
• それぞれ、3He(n, p)3H 、10B(n, α)7Li 、6Li(n, α)3H などの中性子を吸収する核反応により放出される高速荷電粒子が検出される。
• 厚さ10cm程度のポリエチレン製減速材で覆い、検出器の感度を線
量当量換算係数に合わせてあるため、熱中性子から約 15MeVまでのエネルギー範囲で正確な中性子による線量当量を指示することが可能である。（白い減速材で丸く覆われて、重さを支える足が四本付いていることから、白豚と呼ばれることが多い）• γ線のパルスも検出されるが、中性子線によるパルスの方が大きい
ため内部の波高弁別値の設定によって計数しないようになっており、中性子だけを検出することができる。

液体シンチレーションカウンター• シンチレーターとは放射線が入射すると発光する性質を持った物質の総称であり、固体の物と液体の物があり、後者は液体シンチレー
ションカウンターとして使用される。
• 試料をシンチレーターに浸して測定するため、非常にエネルギーの低いβ線(3Hからの18.6keVのβ線など)も検出可能である。
• 液体シンチレーターは一種の有機溶媒であり、測定毎に捨て、バイ
アルを洗浄する必要があるため、手間と費用がかかるが、3H や、14C による汚染の恐れがある場合、この液体シンチレーションカウン
ターか、後述のガスフローカウンターを用いて検査する必要がある。
• シンチレーターであるため、発光強度からエネルギーを評価できる。
このため、ある程度の核種同定が可能である。

ガスフローカウンター• 原理はGMサーベイメーターと同じであり、放射線による気体分子の電離に伴う電子雪崩をパルスとして測定するが、クエンチガスを雲母の膜などで密封したGM管と異なり、試料を入れたチャンバーの中に流し込んで測定を行うため、液体シンチレーションカウンター同様、非常にエネルギーの低いβ線(3Hからの18.6keVのβ線など)も検出可能である。
• 据置のチャンバーに試料を回転台などを用いて挿入する、2πガスフ
ローカウンターと、ハンディタイプのプローブに小型のガスボンベからクエンチガスを供給し、プローブ表面のメッシュから垂れ流し続ける
サーベイメーターが存在する。
• GMサーベイメーター同様にエネルギー評価はできず、countだけが出力される。

直接測定法とスミヤ法• 汚染検査を行いたい場所の空間線量率が高かったり、通常のサーベイメーターでは測定できな
いトリチウムなどを測定したい場合、その場で対象物を測定する直接測定ではなく、スミヤろ紙で表面をぬぐって、バックグラウンドの低い場所で測定を行う、スミヤ法が用いられる。
• 対象物の表面汚染密度を求める場合には、拭き
取る面積と、どの程度の効率で表面の汚染を拭き取ることが出来るかという拭き取り効率を知る必要がある。

放射線計測の際の注意

Radiation? 空間線量率が問題か、表面汚染が問題か?
orContamination?
非密封の RI を使用する実験で、GM サーベイメーターや、NaI シンチレーションカウンターなどで空間線量率を測定して大した値でなければ問題無い、というのは大間違い!
表面が少しぐらい汚染されていても空間線量率は大して変わらないが、汚染によって内部被ばくの危険があり、RIを「管理」して使用する施設で有ってはいけないところに汚染が広がると、大問題!

場所に対する防護基準

1週 = 40h (8h × 5day)
3月 = 500h

常時人の立ち入る場所
実効線量率 1mSv/週
表面汚染密度
α核種 4Bq/cm2
それ以外 40Bq/cm2

管理区域の境界
実効線量率 1.3mSv/3月
表面汚染密度 α 0.4Bq/cm2, 非α 4Bq/cm2
事業所の境界 250μSv/3月

・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位天然の放射性核種
地球が誕生して約50億年、未だに天然の放射性核種が残る。
放射性核種の半減期則より10半減期の後では元の1024分の1、40半減期では1兆分の1 となるため、半減期の短い核種は既に消滅している。

壊変系列をつくる放射性核種
親となる核種の寿命が長く(U-238 45億年, Th-232 140億年)、
α崩壊に伴って質量数が親核種から4ずつ小さくなる。

系列を作らない核種
大気上層で宇宙線により 3H (1018Bq/y)、14C(1.3x1015Bq/y)が生成される。
3H は半減期12.3年、14Cは5730年と短い。
一方、地球誕生時から存在したものとして以下の核種などが知られている。
40K（半減期12.8億年，天然のK中の存在比 0.0117％）、
87Rb（480億年、27.8％）
147Sm（1060億年，15.1％）
148Sm（8000兆年，11.3％）
115In（510兆年，95.7％）
113Cd（9000兆年，12.2％）
187Re（400億年，62.6％）
144Nd（2100兆年、23.8％）
http://www.shse.u-hyogo.ac.jp/kumagai/eac/chem/radiochem.htm

バックグラウンド放射線のスペクトル(5～10cmの鉛で遮蔽)

511keV消滅γK-40放射壊変系列 1: ウラン系列 (4n+2)

親核種: U-238

空気中のラドンの娘核種の捕集と崩壊曲線
10000

市販の掃除機吸入口先端にガーゼ（ベンコット）をかぶせて5分ほど吸引し、広窓型
GMサーベイメータ TGS-136のスケーラーモードで1分間計数した

計数率 / cpm

T1/2 = 44.7min
1000

y = 1789.5e -0.0155x

100
0

10

20

30

40

50

経過時間 / min

60

70

80

90

Cs-137 と Cs-134 から放出される放射線の実効線量率の経過年数に伴う減少

線量率 / μSv/h

1
Cs-137
Cs-137 + Cs-134

0.8

放出量
Cs-134 15 PBq
Cs-137 18 PBq
半減期
Cs-134 2 y
Cs-137 30 y
実効線量率係数 Γ0.6
0.4（μSv・m2・MBq-1・h-1）

0.2
0

Cs-137: 0.078
Cs-134: 0.21

0

10

20
経過年数

30

40

当初はCs-134の寄与が大きい

事故当初の合計の線量率を1μSv/hとして規格化。
実際には、2011年6 月の福島市街地で0.4μSv/h程度。

・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位放射線の人体への影響
急性障害（紅斑、脱毛）

身体的影響

胎児発生の障害（精神遅滞）

確定的影響（組織反応）（しきい値※がある）

（白内障）
晩発障害
（がん・白血病）

確率的影響
遺伝性影響

（しきい値※はないと仮定）

遺伝性障害（先天異常）※しきい値：ある作用が反応を起こすか起こさないかの境の値のこと

6 - 3 -2
原子力・エネルギー図面集 2015

放射線を一度に受けたときの症状
凡例

ミリシーベルト

局部被ばく
皮膚

急性潰瘍

部位

症

状

全身被ばく

10,000以上

10,0009,000

全身100％の人が死亡

全身50％の人が死亡

1,000

全身

悪心、嘔吐（10％の人）

500

全身

末梢血中のリンパ球の減少

100

全身

臨床症状が確認されず

8,000
7,000
6,000

皮膚

紅斑

水晶体

白内障

5,000

生殖腺

永久不妊

4,000

皮膚

脱毛

3,000
2,000

水晶体

水晶体混濁

（注1）がんや遺伝性影響を除く確定的影響（組織反応）について記載（注2）一般の人の線量限度1.0 mSv/年、原子力発電所周辺の線量目標0.05 mSv/年

6-3-3

出典：（公財）放射線影響協会「放射線の影響がわかる本」より作成

原子力・エネルギー図面集 2015

放射線防護の考え方
確定的影響（組織反応）は、しきい線量 ※以下に抑えることで影響をなくす。
確率的影響は、しきい線量は無いと仮定し、影響の現れる確率が容認できるレベル以下の線量に抑える。
〔確定的影響（組織反応）：脱毛・白内障等〕
影 響の現 れる確 率

しきい線量

0
影響なし

線量

〔確率的影響：がん・白血病等〕
影 響の現 れる確 率

自然発生率
仮定
容認できる
レベル

0

線量

※しきい線量：ある作用が反応を起こすか起こさないかの境の値のこと

6-3-5

出典：（公財）放射線影響協会「放射線の影響がわかる本」より作成

原子力・エネルギー図面集 2015

線量限度について
区分

実効線量限度（全身）

等価線量限度（組織・臓器）放射線業務従事者
一般 公 衆

平常時

100mSv/5年※1
50mSv/年※2
女子 5mSv/3月間※3
妊娠中の女子 1mSv
（出産までの間の内部被ばく）

眼の水晶体 150mSv/年※2
皮膚 500mSv/年※2
妊娠中の女子 2mSv
（出産までの間の腹部表面）

緊急時

100mSv※4眼の水晶体 300mSv
皮膚 1Sv※5

平常時

1mSv/年※2眼の水晶体 15mSv/年※2
皮膚 50mSv/年※2（注）上記表の数値は、外部被ばくと内部被ばくの合計線量
自然放射線による被ばくと医療行為による被ばくは含まない※1 平成13年4月1日以後5年ごとに区分※2 4月1日を始期とする1年間※3 4月1日、7月1日、10月1日、1月1日を始期とする各3月間※4 平成23年3月14日に福島第一原子力発電所の緊急作業に従事する者は、250mSvに引き上げられた（平成23年12月16日廃止）※5 1Sv（ シーベルト）＝1,000 mSv（ ミリシーベルト）＝1,000,000 μSv（マイクロシーベルト）

6-4-4

出典：実用発電用原子炉の設置、運転等に関する規則の規程に基づく線量限度等を定める告示

原子力・エネルギー図面集 2015

放射性ヨウ素による内部被爆

ヨウ素131を用いた治療

原子炉事故時、気体になりやすいヨウ素が広がり、食物や呼吸を通して体内に。
131I(t132I(2.3h),133I(20.8h)
1/2=8d),特に甲状腺に集まる。
体の中のヨウ素の量が少ないほどその割合が大きくなる。→昆布などを日頃から食べることである程度の予防が可能

バセドウ病などの甲状腺機能亢進症や、一部の甲状腺癌の治療に用いられる
数GBqの I-131→等価線量数10Sv→ 甲状腺細胞の死滅

甲状腺への集中を防ぐための対策：
妊婦および小児への安定ヨウ素剤（ヨウ化カリウム）投与が重要。一方，成人では甲状腺がんのリスクは小さく，特に40歳以上の成人に対する安定ヨウ素剤投与の必要性はない。
逆に、過剰摂取による害が知られており、公衆に対するヨウ素剤の投与にはリスクが存在する。
32

・放射線とは何か
・物質と放射線の相互作用
・放射線の検出・天然の放射性核種と半減期・放射線の人体への影響
・放射線の単位この場合は実効線量を表わす

シーベルトにも色々あることに注意!

被ばく管理に用いられる量（防護量）
等価線量 equivalent dose, Sv
放射線加重係数×吸収線量(Gy) (組織、臓器で平均）
放射線加重係数: （≠生物学的効果比 RBE、線質係数→空間のある一点）
X線、γ線、電子線→1
中性子 → 5～20（エネルギーにより異なる）
α線、重イオン → 20

実効線量

effective dose, Sv

組織加重係数×等価線量(Sv)
組織加重係数: 全身被ばくの場合を1とし、各組織単体での被ばくの影響を相対評価

被ばく管理に用いられる量（実用量）
等価線量や実効線量は実際には直接測定することが出来ない
周辺線量当量ambient dose equivalent, Sv

ある放射線場の中に置いたICRU球の深さ 1cm, 70μm での線量当量 → 1cm線量当量、70μm線量当量
線量当量(Sv) = 線質係数×吸収線量(Gy) (空間の一点）
線質係数: 放射線の水中における衝突阻止能= 線エネルギー付与 LTE の関数

被ばく管理に用いられる量（外部被ばく）
実効線量率定数 Γ
γ線源
実効線量率定数 Γ（mSv・m2・MBq-1・h-1)

241Am

0.00576

effective dose rate constant,mSv・m2・MBq-1・h-1
137Cs

0.0779

192Ir

0.117

226Ra

60Co

0.217

0.305

娘核種を含む

実効線量率定数がΓ である核種の放射能をQ (MBq)としたとき、・距離 r (m) における実効線量率 E を以下の様に求められる。
・E = Γ × Q / r2
Γ は、線源が放出するγ線のエネルギー、本数、放出確率を加味している。
γ線のエネルギーと線束が求まれば実効線量率は一義的に求められる。
Bq とは、一秒間の壊変数であり放射線の放出回数ではないことに注意。

核種による違い
同じ 1Bq でも核種によって人体に与える影響（Sv）
は全く異なる!

1Bq とは、ある核種が1秒間に1回別の核種に壊変する、という量で、核種によって放出する放射線の種類（α、β、γ）、エネルギー、本数が異なり、さらにそれぞれの放射線を放出する確率も異なっている。