No. 35 October 1, 2011

触媒懇談会ニュース
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触媒学会シニア懇談会

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福島原発事故-7

ベクレルとシーベルト
出口隆

8 月 1 日号の本紙で高橋先生がベクレル話は簡単ではありません。ベクレルは原子と放射性物質の量との関係に焦点を当て核一つ一つに対応しますが、放射性物質にられましたが、まったく同じ問題意識から、よって放射線の種類とエネルギーが異な私もベクレルやシーベルトの｢化学的｣理ります。Sv はそれらを総合して人体に対解を試みていました。また 9 月 1 日号ではする影響を定量化した放射線量の単位でベクレルとシーベルトの関係について解あり、通常の物理量とは趣を異にします。

説していただきましたので、私の方ではで物理学的には吸収線量の単位はグレイきるだけ重複を避けて、私なりに勉強した(Gy = J/kg)ですが、Sv は(1)式の通りこれことを述べさせていただきたいと思いまに法令で定められた表 1 に示す係数(放射す。

線荷重係数)を掛けて計算されます[1]。

福島原発事故放出放射性物質の量

Sv = (放射線荷重係数)×Gy (J/kg)(1)

ところで日本原子力研究開発機構は 8
外部被爆量の評価

月 22 日、福島原発事故で大気中に放出さ高橋先生が内部被ばくにおける Bq とれ た 放 射 性 物 質 の 総 量 は 57 万 テ ラ
12(10 )Bq で、セシウム 137 とヨウ素 131 がSv の関係を紹介されたので、次に外部被それぞれ 44 万、13 万テラ Bq であると報ばくにおける換算について考えます。大気

告しました。高橋先生の報告のとおりセシ中など環境の放射線量は通常μSv/h など

16ウムが 1 京(10 )Bq 当たり 3.12 kg、同様にで表わされますが、危険性の評価のためにヨウ素が 4.58 g なので、放出総量はそれぞはそれで十分であるとしても、その原因とれ 137 kg、59 g ということになります。不なっている放射性物質の量との関係がわ

揮発性のセシウムが意外に多く、ヨウ素がかりません。

重量的には微量であることに驚きます。

放射性物質がどれ程の Sv 値を与えるかを計算するためには、出てくる放射線の種人体の被爆の大きさを表わすシーベルト

類とエネルギーを知る必要があります。まシーベルト(Sv)は、生体の被曝の大きさ

ず 137Cs ですが、これは 94.5%がβ崩壊の単位であり、基本的には重量当たりの吸(0.512MeV)して準安定な 137mBa となり、収放射線のエネルギー量を意味しますが、こ の も の は 半 減 期 2.55 min で γ 線1(0.662MeV)を放出して安定な 137Ba になりとします。1 Bq の 131I から 1 h に出る放射ます。残りの 5.5%はβ線(1.174MeV)を放線のエネルギーは、(0.606 + 0.365)×0.160出して直接 137Ba になります。いずれにし×10-12×60×60 = 5.6×10-10 J であり、これても合計放射エネルギーは 1.174MeV、まを 体 重 50kg の 人 を 仮 定 す る と 5.6 ×

J ですから 1Bq、10-10/50 = 1.1×10-11 Gy/h となります。表１1h 当たりの放射エネルギーは 1.174×から放射線荷重係数はβ線、γ線とも 1

た 1 MeV = 0.160×10-12-120.160×10 ×60×60 = 6.8×10-10J となりなのでやはりそのまま Sv/h となります。

ます。これを体重 50kg の人がすべて吸収すなわち 1 Bq は 1.1×10-11 Sv/h、1000 Bq

したとすれば吸収線量は 6.8×10-10/50 =は 0.011μSv/h に対応します。

-11Gy/h となり、表１から放射線荷外部被ばく量の評価の基準となってい重係数はβ線、γ線とも 1 ですからそのまるのは国際放射線単位測定委員会(ICRU)

ま Sv/h となります。1000Bq で 0.014μSv/hが勧告している ICRU 球の利用[2]で、これです。

は人体組織を模擬した密度 1 g/cm3、直径1.4×1030 cm の球体モデルです。このものを環境

表１．放射線荷重係数 (国際放射線防護委員会 1990 年勧告による)
放射線の種類中に置いたとき、球表面から深さ 1cm の係数

位置での線量が 1cm 線量当量というようX 線、γ線などの光子1β線(電子)、ミューオンなどに定義されています。フィルムバッジや放1

中性子 10 keV 以下

5

中性子 10 - 100 keV10を表示するよう調整されているそうです。

中性子 100 - 2,000 keV

20

これは人体の深い位置にある臓器に影響

中性子 2,000 - 20,000 keV10を及ぼすγ線や中性子線など、電荷を持た中性子 20,000 keV 以上

5ず計測の方向性がない放射線を主な対象

射線管理用のサーベイメータ等はこの量としています。これに対してβ線など電荷をもつ放射線は測定の方向性があり到達深度も浅いので、例えば皮膚を対象として70μm 線量当量のように表わされます。通常発表される放射線量は前者を基準としたものだそうです。
他方 131I は一つの原子核が分裂して安環境中の放射線は主として汚染された定な 131Xe に変化しますが、このときに出地表から来ると考えられます。地表の放射る放射線の種類とエネルギーは次のとお性物質の量は土壌 1 kg 当たりのベクレルりかなり複雑です。

数で発表される例が多いのですが、これで131は地表が全体としてどれほど汚染されてI → 131Xe

いるか分かりません。土壌採取の基準はあβ 線 ： 0.248 MeV (2.1%), 0.334 MeVるよう(深さ 5 cm まで；農地ではその下(7.27%), 0.606 MeV (89.9％), 他30 cm)ですが、面積当たりの汚染量が明示

γ線：0.284 MeV (6.14%), 0.365 MeV(81.7%), 0.637 MeV(7.17%), 他されないからです。今、深さ 5 cm の土で計 算 を 簡 単 に す る た め に β 線 は 0.606

1000 Bq/kg の放射能があったとすると、土MeV が 100%、γ線は 0.365 MeV が 100%の見かけ比重を仮に 2 とすれば深さ 5 cm、面積 1 m2 の土の重量は 100 kg ですから面

2

積当たりのベクレル数は105 Bq/m2 となります。これがすべて 137Cs であり、これから出たγ線(線量の53% で 、 残 り は β 線 ) がICRU 球の断面積に比例してすべて深さ 1cm に達すると仮定すると、その放射線量は 105×π(0.3/2)2×6.8×10-10×0.53 = 2.5×10-6 J/hとなり、これを ICRU 球の重量 14.1kg で割ると 0.18

図．土壌の Cs 放射能濃度と空間線量率の関係（MEXT）μSv/h となります。図は分解を考えてみましょう。H2O の H と OH

MEXT が報告している土壌中の 137Cs の濃への開裂エネルギーは 493 kJ/mol ですか

度と空間線量率(μSv/h)の関係[3]ですがこら、1 個の H2O 分子を分解するために必要の計算結果とよく一致しています。いろいなエネルギーは、493×103/(6.0×1023) = 8.2

ろな仮定による誤差が相殺した結果でし×10-19 J となり、5 J のエネルギーが分解ょうが、おおよその考え方はこのような整5/(8.2×10-19) = 6.1
できる H2O 分子の数は、理法でよさそうです。

×1018 個です。人には 60 兆個(6×1013)の細胞があるといいますから細胞当たりにシーベルトと健康に対する影響の関係

すると(6.1×1018)/( 6×1013) = 10 万個の最大の関心事は放射線の健康に対するH2O 分子を分解することになる。実際には影響です。100 mSv で健康に対する影響が放射線化学では G 値という指標があり、出る危険が高まり、7 Sv で 100 %の人が死

これは吸収放射線 100 eV 当たりの変化ま亡するといいます。Sv は重量当たりのエたは生成分子数をいいます。γ線で H2Oネルギー(J/kg)ですが、これらは具体的にが分解して OH ラジカルが生成する場合どれほどのエネルギーなのでしょうか？の G 値は 2.8 であり、これから計算すると50 kg の人が 100 mSv (0.1 J/kg)の放射線を5 J のγ線で生成する OH ラジカルの数は受けたとすれば、そのエネルギーの大きさ

細胞当たり 15,000 個となります。100 mSvは、0.1×50 = 5 J (1.2 cal)にしかなりません。
7 Sv でも 350 J (84 cal)です。健康に影響をを 1 年間で受ける場合(11μSv/h、0.27 mSv/日)、細胞 1 個、1 日当たりの OH 発生量は与える放射線の量は、エネルギーとして見40 個となります。これがある確率で DNAるとまことに微々たるものであることにを傷つけることになります。

驚きます。

ところが表 2 に示す通り、DNA は放射

放射線は細胞中の DNA に損傷を与える線がなくても自然の中で活性酸素などにことが健康被害の主な原因で、放射線が直よりかなりのスピードで損傷を受けてい接 DNA を傷つける場合(1/3)と、細胞の大るそうです[5](そういえば OH も活性酸素)。

半を占める水(H2O)分子を分解してラジカ

これが通常問題にならないのは DNA の修ル化し、それが DNA を損傷する場合(2/3)

復速度がそれなりに大きいためです。表 2があるそうです[4]。簡単のために H2O の3

によると 1 日に 1 mSv (1 時間に 40μSv、[2] 原子力百科事典 ATOMICA,

年間 365mSv)の放射線を受けても DNA 損

http://www.rist.or.jp/atomica/index.html,

傷の程度は自然におこる損傷の 1％以下(2(09-04-02-06)本鎖切断)です。年間 100mSv を健康に影[3]

響が出る可能性が高まるレベルとされ、さについて 平成 23 年 6 月 19 日 原子力安全

らに 20mSv を避難区域の目安とするのは基盤機構 廃棄物燃料輸送安全部

安全へのゆとりを見ても妥当なものと考[4] 原子力百科事典 ATOMICA,えられます。

http://www.rist.or.jp/atomica/index.html,

災害廃棄物の放射能濃度の推定方法(09-02-02-06)[5]

表 2．細胞中の DNA 損傷
自然の傷

放射線による傷*(／細胞／日)(／細胞／1mSv)

塩基損傷20,0000.3

1 本鎖切断50,00012 本鎖切断10 (推定)0.03

近藤宗平 ｢人は放射線になぜ弱いか｣ (講談社ブルーバックス) pp. 238.

* 原著の表から比例換算

安全と安心
これこれの理由で安全であるということが納得できれば人は安心できますが、安全であるとは証明できていないと言われれば不安になります。幼い子を持つお母さんたちの多くがこのような不安を持っていると思われます。一方、大文字の送り火に陸前高田市の松を使うことが中止されたとか、福島産の花火の打ち上げが中止されたとか悲しいニュースがあります。しかしながらどれだけ少なくても危険は危険という説が正しいならこれらの中止は正しいということになります。私はこのような言説は罪深いと思います。健康に害を与える放射線量の閾値の有無が問題になっているようですが、仮に閾値がない場合でも例えば年に何 Sv 以下なら自然に癌になる確率の何%以下であり、何%であれば自然変動の誤差の範囲であるというような数字を出すべきであると思うのですがいかがでしょうか？
[1] シーベルト－Wikipedia

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