身の回りの放射線長島雅裕(文教大学教育学部)

配布した紙の一番上に、番号・所属・氏名を書いてください。

「放射線」「放射能」という言葉から思いつく言葉や事柄を、10個以上挙げてください

グループで見せあい、面白いと思ったものを人数分挙げてください

書いた紙は、今日の授業の感想を下半分に書いて、授業の終わりに出してください(出席確認の代わりです)。
番号・所属・氏名を忘れないこと!

放射線に興味を持った人は、ぜひこの本を読んでください(PDFで無料公開もされています)『やっかいな放射線と向き合って暮らしていくための基礎知識』田崎晴明、朝日出版社
http://www.gakushuin.ac.jp/~881791/radbookbasic/ミクロの世界を見てみよう●
より単純なものはなんだろう？
動物・植物→細胞●植物の細胞科学技術振興機構 理科ねっとわーく

動物の細胞複雑な分子：DNA

もっとミクロの世界●

単純な分子：水(H2O)
水素原子2つと酸素原子1つ●►

http://bio.nagaokaut.ac.jp/~mbp-lab/intro.html

さらに、原子核と電子にわかれる

4～5桁小さい陽子・中性子を結ぶ力：核力←湯川秀樹

原子核は、陽子と中性子からなる►原子はどうなっているか？

水分子=酸素原子1個+水素原子2個

分子・原子よりもさらにミクロへ
●
●

●

►

電気の力(クーロン力)
は「距離の自乗」に反比例→原子核中の陽子同士
は、原子核と電子の間にはたらく引力の1億～100億倍の反発力がはたらいている

http://shibayama.issp.u-tokyo.ac.jp/one_point/atom.html

クォーク
►

小林－益川理論により6種類のクォーククォーク間にはたらく力が「強い力」

q「核力」は、クォーク間の力が染み出したもの

qq●
核子（陽子、中性子）は「クォーク」３つからなる粒子（中間子は２つ）●●クォークには6種類ある
1973年に理論的に予言した小林・益川両氏が2008年にノーベル賞受賞

特に重要：α線、β線、γ線

なかなか衝突しないすぐに原子と衝突

放射線から身を守る際、この区別は重要

電磁波や、電子・中性子などの物質の流れ

放射線
●
●

電子
高エネルギー(短波長)の電磁波
波長<10-14m、周波数>1019Hz

田崎 p.24

►►►

放射線を出す物質(不安定原子核を含む物質)

放射線を出す能力「放射性物質漏れ」と「放射線漏れ」は違う!!

花の匂いは…

►しっかり区別して使おう

しばしば、「放射性物質」の意味で「放射能」が使われる
たまに、「放射線」の意味で使われることも!
cf. ゴジラ

しかし、実際には、「放射能」の意味は曖昧

つまり、「放射性物質」=「放射能を持つ物質」

►放射能

►

放射性物質

放射性物質と放射能
●

●

●
●

●

●

保安院「作業のやり方十分ではなかった」
2011年3月25日2時9分『朝日新聞』

作業員被曝

東京電力福島第一原子力発電所で２４日、復旧作業中の作業員３人が被曝し、うち２人が病院に運ばれた。東電は、くるぶしまで水に漬かったために足の皮膚に放射線を浴び、やけどを負った可能性も否定できないとしている。
２人は救急車で福島県立医大病院（福島市）に搬送された。自衛隊のテントや病院内で体の外側の放射性物質を取り除く「除染」を受け、専門医らの診察を受けた。
吐き気など、全身に大量被曝した際に起きる急性放射線障害の症状はないが、水に漬かった部分には、局所的に高線量の放射線を浴びる「局所被曝」が起きた可能性がある。これは放射性物質に直接触れた場合などに起こる。
東電は、水に浮いた汚染物質が足の皮膚に付着し、被曝による「ベータ線熱傷」が起きた可能性もあるとみる。ベータ線は放射線の一種。
島崎修次・日本スキンバンクネットワーク理事長（救急医学）は「表皮よりも深い部分まで傷つく熱傷で、場合によっては皮膚移植などの治療が必要になる可能性もある」と指摘する。
東電によると、２３日には同じ場所の放射線量は毎時数ミリシーベルトで、床の水も少なかったため、２４日は線量を測らずに作業を始めた。被曝線量が毎時２０ミリシーベルトを超えると警報音が鳴るアラームを着けていた。警報音が鳴ったかどうかは不明。一緒に作業していたもう１人は長靴をはいていて汚染がなかったが、２人はくるぶしくらいまでの短靴だった。 (後略)原子核崩壊の例

田崎 p.32

中性子はもともと単体では不安定で、半減期約10分で電子(β線)を放出して陽子に変わる
田崎 p.16

ウラン(U)に中性子(n)が吸収され、不安定になってセシウム(Cs)とルビジウム(Rb)に分裂

セシウム(Cs)中の中性子(n)がβ崩壊を起こし、陽子(p)が一つ増え(原子番号が一つ増える)、バリウム(Ba)になる

核分裂によるエネルギー生成

放出された中性子が、次の核分裂を引き起こす
中性子を放出分裂→分裂片同士は離れてしまい、核力は働かない
中性子を吸収→強力な反発力→不安定になる(クーロン力)←核力は到達距離が短いので隣同士でしか働かないが、クーロン力は全体で働く凄まじい勢いで分裂片が飛ぶ→他の原子に当たり、運動エネルギーが熱に変わる

崩壊は確率的に起こり、過去の履歴は無関係

半減期●1回目：約16名がボールを捨てる。残り約84名
2回目：84×(1/6)=14名がボールを捨てる。残り70名
3回目：70×(1/6)=12名がボールを捨てる。残り58名
4回目：58×(1/6)=10名がボールを捨てる。残り48名
5回目：48×(1/6)=8名がボールを捨てる。残り40名
6回目：40×(1/6)=7名がボールを捨てる。残り33名
7回目：33×(1/6)=5名がボールを捨てる。残り28名
8回目：28×(1/6)=5名がボールを捨てる。残り23名
9回目：23×(1/6)=4名がボールを捨てる。残り19名
10回目：19×(1/6)=3名がボールを捨てる。残り16名
11回目：16×(1/6)=3名がボールを捨てる。残り13名●100人がボールを持ってサイコロをふり、1が出たらボールを捨てるとしよう►►►►►►►►►►►指数関数的に減少

半減期3.8回として線を引いてみる

半減期●●

の間に崩壊する原子核の個数を十分短い時間間隔であれば、これらは比例するとする

を決める

は、当然元の原子核の個数 に比例する減少する量なので、マイナスをつけておくで割ると、微分方程式になる

寿命=指数関数的に減少していく

これを解くと、►「∝」から「=」にするために、比例定数

►

時間

半減期
●●

●

●
●
●
●

これより、と、なので、という関係があることがわかるの時に半減期 =元の個数の半分になる時間

半減期
●

●

●

1回サイコロをふると数が5/6になる
n回ふったら半分になったとすると…

これより、

田崎 p.23

様々な種類の元素は、どうやってできたのか？

元素と宇宙
●

http://www.kochi-wu.ac.jp/~isshiki/isshiki/gadget/periodic.html

：約7億年(広島型原爆や普通の原発の燃料、全Uの1%未満しかない(なので精製して濃度を上げて使う)：約45億年(全Uの99%以上)

他には、主な放射性物質の半減期●►►

半減期と放射能短時間に崩壊するため、大量の放射線が出る●
同じ物質量(mol)なら、半減期が短い方が放射能が強い►●
しかし、問題になるのは、単位時間にどれだけの放射線が出るか…つまり放射能の強さ

1秒当たりに崩壊する原子核の個数：[Bq] (ベクレル)●
従って、「単位時間に崩壊する原子核の個数」を考えるとよい►通常はエネルギーに比例するから、Gyと同じ値とするα線などは同じエネルギーでも影響力が大きいのでGyを20倍したりする
低線量被曝の場合、ICRP(国際放射線防護委員会；国際標準)によると、自然放射線に1Svを追加で被曝すると、癌による生涯死亡リスクが5%上乗せされるリスクは実効線量に比例する

Sv(実効線量)：被曝による体への影響を示す量

Gy(吸収線量): 1kg当たり吸収したエネルギー[J]Gy(グレイ)とSv(シーベルト)
●
●

►►►►

電離放射線により、管内のガスが電離し、電流が発生

シンチレーションカウンター►ガイガーカウンター(ガイガー・ミュラー計数管)

放射線の測定●●►電離放射線がプラスチック等のセンサーに当たって出した
蛍光を、光電子増倍管で検出

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Geiger.png

►►

ホメオスタシスバナナ一本当たり約15Bq、預託実効線量0.1μSv

バナナ等価線量：バナナはカリウムを豊富に含む。

体重60kgの人で、常に4000Bqほど抱えている►人間にとって必須元素。常時体重の約0.2%

半減期12.5億年
軌道電子捕獲によりArになるか、β崩壊によりCaになる

不安定同位体(主なもの)：40K (0.012%)

安定同位体：39K (93.3%)、41K (6.7%)

カリウム(19K)
●
●

●

●
●

►

●
減塩塩：塩化ナトリウム(NaCl)を減らし塩化カリウム(KCl)を入れている[Bq] (ベクレル):1秒当たりに崩壊する原子核の個数

238Uの崩壊系列トリウム(90Th)ガスランタン用マントルに使われる(融点が高い)●
すべて放射性同位体だがトリウム232は比較的安定(半減期140億年)。地殻中に豊富に存在(cf.モナザイト)

●

α線

β線

自然放射線
田崎 p.58

田崎 p.57

上空では大気による遮蔽が効かないので被曝量が増える→国際線乗務員や宇宙飛行士は要注意

世界平均は2.4mSv/年

なお、日本の平均被曝は2011年に改訂。それまでは1.5mSv/年だった(Poの内部被曝の評価が改善された)

花崗岩が多い地域は放射線量が高い(ウラン、トリウム、カリウムを豊富に含むため)

http://www.geosociety.jp/hazard/content0058.html

霧箱

発明者：ウィルソン(1986)、ノーベル物理学賞(1927)

エタノールを染み込ませる→エタノール蒸気の発生
底をドライアイスで冷やす→エタノールが過飽和に放射線が通過→空気が電離しエタノールが凝結→雲の発生

簡易霧箱

►

●
エタノールを過飽和状態にし、電離放射線が通過した後に発生するイオンを凝結核として発生する「雲」を観察する方法●►►►