NLだより 2021年 5月・No.521

放射線の存在〔第1 回〕

東北大学名誉教授 工藤 博司
はじめに物 質（気体、液体、固 体）のことで、その 量 を放量の放射性物質が東京電力福島第一原子力発電所身の周りの放射線

2011 年 3月に重大な原子力事故が発生し、莫大な射能（単位はベクレル「 Bq」）と言います。
図に示すように、私たちは普段の生活で 1 年間に約から放出されました。そのため、原子力発電所がなければ「世の中に放射線はなく、怖い思いをしなく（mSv）の放射線を受けます（日本の2 ミリシーベルトて済む」と思った人は少なくありません。一方、その平均）。その内訳は、上空からやってくる宇宙線が約時「放射線は医療で広く使われている」ことを思い起

0. 3 mSv、大地から受ける線量が約 0.4 mSv です。大こした人もいると思います。

地には、花こう岩のようにウランやトリウムなどの放射放 射性物質があれば、そこから放 射線が出ます。

性原子を含む岩石があり、常に放射線が出ています。

私たちの身の周りには微量ですが放射性物質が存

野菜や魚介類などの中にもごく微量の放射性カリ在しますから、日常生活ではわずかながら常に放射ウム- 40 やポロニウム- 210 などが含まれていて、食品線を受けています。また、私たちの身体の中にも放を通して体内に摂り込まれ、その線量は 1 年当たり射性物質が存在します。

約 1 mSv になります。

放射性物質でないところから出てくる放射線もあ

鉄筋コンクリート造りの建物の中にいると、空気中ります。その一つは、レのラドンという放射性物ントゲン撮影に使われ質から約 0 .4 mSvの放 射るエックス線（X 線）で、線を受けます。ラドンと健 康診 断や空 港 の手はコンクリートの骨材に荷物検 査などに広く使含まれるごく微量のウラわれています。

ンやラジウムから発 生する放射性の気体です。

この連載では、放射身体の中の放射性物質線の正体とそのはたら私たちの身体の中にきについて勉強します。
放射線とは何者かといは微量の放射性物質がうことを知れば、「大量常に存在します。前述のの放射線を浴びると危カリウム- 40（40 K）とポロ険だが、私たちの体内

図 日本国内での生活で 1 年間に受ける平均的放射線量（mSv）

ニウム- 210（210 Po）の他14に炭素 - 14（ C）もあります。にある放射性物質から出る放射線が健康に害を及ぼすことはない」ということが分かります。医療で使カリウムは農業に欠かせない重要な肥料の一つでう放射線はどのようなはたらきをするのかも理解ですが、私たちにとっても筋肉を動かしたり、神経 細きます。他にもいろいろな使い方があることも紹介

胞による情報伝達に欠かせない栄養素です。天然のします。

カリウムの大部分は放射線を出さないカリウムです
が、1 万個に 1 個の割合（0 . 01%）で放射性の 40 K
（13放射線と放射能

次回以降に「放 射線の正体」と「放 射線のはたら億年の半減期でβ線とγ線を放出）が含まれます。
体 内のカリウムの 量は体 重に 比例し（約 0 . 2 %）、き」について述べますが、用語の意味を知らないと混乱することがあります。先ず、放射線と放射能の区40別をはっきりさせましょう。

人は約 4 ,000 Bq、体重 30 ㎏の子供なら約 2 , 000 Bq

K はさらにその 0 . 01% で すから、体 重 が 60 kg の放射線とは「空間を移動するごく微小の粒子か目の 40 K をもっています。14 C や 210 Po など他の放射性に見えない光」です。少し難しい表現ですが、次回物質と合わせると、体重 60 ㎏の人は総計で約 6 , 000に詳しく説明しますから、今回は聞き流してください。

Bq の放射性物質を常にもっています。個人差はあり放射線の量は 線量 と言い、色々な単位で表されまますが、体重 1 ㎏当たり約 100 Bq です。私はもってすが、皆さんが一番気にする放射線の人体への影響いないという例外はなく、誰もがこれらの放射性物はシーベルト（Sv）という単位で表されます。

質を体内にもっています。しかし、これは大昔から続くごく自然な状 態であり、病気の原因になる心配

放射線は放射性物質から出てきます。放射性物質は全くありません。とは放射線を出す原子（放射性原子）を含んでいる‐3‐

NLだより 2021年 6月・No.522

放射線の正体〔第 2 回〕

東北大学名誉教授 工藤 博司
放射線の発見

取されますが、実は、地中にあるウランやトリウムか

放 射線は1895 年 11月8日に突然 発見されました。

ドイツの大学で物理学を教えていたレントゲン教授

ら出た 線がヘリウムガスとなって地下に溜まったものです。このように、 粒子が原子核を飛び出して動は、図 1 にあるような実 験装置を使って毎晩ある実いているときは放射線ですが、止まってしまえばもう放射線ではありません。

験をくり返していましたが、その日の実験で写真乾板に自分の手の骨が写り驚きました。彼は、装置か地球上のウランの大半を占めるウラン- 238（238 U）ら目に見えない光（?）が出ていると考えましたが、その半減期は 45 億年で、地球の年齢は46 億歳ですかの時はまだ正体をつかめなかったため、 謎 の意をら、地球が誕生したときに存在したウランの量は今込めてエックス（X）線と名付けました。X 線は発見のでは半分に減り、その分ヘリウムガスが地下に溜りま翌年にはヨーロッパで広く医療に利用され、彼は Xした。ウランは 線を出して次々と別の原子に変身し線の発見によって19 01 年にノーベル物理学賞を受ます。キュリー夫妻が発見したラジウムもその途中でけました（ノーベル賞第 1 号）。

現れます。ラジウムは 線を出してラドンになり、そのラドンはまた 線を出してポロニウムにというように変身が続き、最後は放射線を出さない鉛になって一連の変化は終ります。

β線の正体は電子（e ‒）です。ただ、この電子は原子核から飛び出して動いています。図 2 の左下に放射性のセシウムがβ線を出してバリウムに変化する様子を示します。中性子を出すと陽子になるので、図 1 レントゲン教授の実験装置とレントゲン夫人の手の X 線写真

原子番号（陽子の数）が 1つ増えてバリウムになりま

この発見に刺激を受けたのが、パリ理工科大学のす。こうしてできたバリウムはもう放射線を出しませベクレル教授でした。放射能（放射性物質の量を表ん（安定元素）。

す）の単位であるベクレル（Bq）は彼の名に由来します。彼は1896 年にウラン鉱石からX 線のような目に見えない 何か が常に出ていることを発見し、 放射線 と名付けました。その 何か は後にアルファ線と呼ばれるものでした。パリの別の大学で 1898 年にラジウムとポロニウムを発見したキュリー夫妻は、これらの原子からも放 射線 が出ていること突き止め、原子が放射線を出す性質あるいはその現象を 放射能 と呼びました。この 3 人は、放射能の発見で 1903年にノーベル物理学賞を受賞しました。
放射線の正体放射線の正体を図 2 に示します。高いエネルギー

図 2 放射線の正体（図中のn は中性子、p は陽子、e ‒ は電子）状態にある原子核がエネルギーの低い状態に移ると正体不明のX 線でしたが、実は光の仲間です。光き、その差に相当するエネルギーを放射線として放には目に見える可視光と目に見えない赤外線や紫外出します。放 射線は目に見えない粒子や光ですが、線があります。紫外線はやや高いエネルギーをもっその違いによってアルファ（ ）線、ベータ（β）線、ガていて日焼けの原因になりますが、皮膚の下で止まっンマ（γ）線、中性子線などに分類されます。てしまい透過写真を撮ることはできません。X 線は4原子の中にある電子がその軌道を変えるときに発生子ともいいます）。ヘリウムの原子核は陽子（p ）2 個とします。紫外線の 1, 000 倍ほどのエネルギーをもち線の正体はヘリウム（ He）の原子核です（ 粒

中性子（n ）2 個からできていて、+ 2 の電荷をもちます。

容易に人体や物質を通過しますから、レントゲン写

その原子核の外側に電子が 2 個付くとヘリウム原子真を撮ることができます。γ線も目に見えない光ですになります。お祭りなどで手にする風船に詰めるヘリが、原子核から直接出るので、そのエネルギーが Xウムガスです。このガスは米国のガス田などから採線の 1, 000 倍以上になることもあります。

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NLだより 2021年 7月・No.523

放射線のはたらき〔第3 回〕

東北大学名誉教授 工藤 博司
放射線のはたらき（作用）な軽い金属の薄膜でも止まります。γ線は、軽い金

放射線は物質に吸収されてはじめて 何か を起

属を通過しますが、鉄や鉛のような重い金属ブロッこします。通過するだけでは何も起きません。そのクで止めることができます。止まってしまえば放射何か が作用です。図 1 の左側の絵は物質中の原線ではありません。放射線を止めることを 遮蔽子で、原子核の周りを電子が回っている様子を示しと言います。

ます。そこに放射線がやってくると、電子が軌道の歯科医院で歯のレントゲン写真を撮るときに、ゴ外に飛び出すことがあります。飛び出した電子はマム製のエプロンを着けた経験 があると思います。

イナスの電荷をもちますから、残された原子はプラその時、ゴムにしては重いと感じたはずです。エプスのイオンになります。この現象を電離と言います。

ロンに使われているゴムの中に鉛の粉をまぶしてあ他方、電子は飛び出さず外側の軌道に移ることがるからです。X 線が誤って体の別の部位に当たってあります。これを励起と言います。

も、鉛 が X 線を止めるので「安心してください」ということです。
中性子線には面白い性質があります。電気的に中性で電荷をもたないため物質との相互作用の度合いが小さく、どこまでも飛んでいきます。鉛のような重い金属でも平気で通り抜けますが、水があると止まってしまいます。原子炉の中心部は冷却のために水に浸けておきますが、水には中性子線を止めるという重要な役割も課せられています。
中性子線は空からも降り注いでいます。太陽な図 1 放射線のはたらき（作用）放射線が物質に吸収されると原子や分子の状態が変化する（電離と励起）

どからやってくる宇宙線（主に陽子）が大気中の酸素や窒素に衝突して発生し、ごく微量ですが地表

私たちの身体の約 70 % は水です。体 内の水ににまで届きます。

放射線が吸収されると、電離や励起を経て反応性

中性子は水素を除くすべての元素の原子核にあに富む分子（ラジカルや活性酸素などの 活性化りますから、水素、酸素、炭素、窒素、カルシウム、学種 ）が発生して、それがさまざまな生物学的効リンなどを主成分とする私たちの身体の中にも存果を引き起こします。その一つが放射線障害です

在します。しかし、その中性子は原子核の中に閉じが、うまく使えばがんの治療にも役立ちます。また、込められていて動き回ることはないので、中性子物質から飛び出した電子を捉えると、放射線を計線（放射線）とは呼びません。

測することができます。
放射線の透過と遮蔽作用ではありませんが、放射線はいろいろな物体を透過します。X 線は医療で診断によく使われますが、工業分野でも機器や製品を分解せずに内部の様子を調べる 非破壊検査 として広く利用されています。身近なところでは、空港の手荷物検査にも使われています。
放射線が物体を透過する度合いは放射線の種類や対象とする物質によって異なります。図 2 に示すように、 線はコピー用紙 1枚でも止まってしまい

図 2 放射線の透過と遮蔽（止める）ます。β線は紙を通過しますが、アルミニウムのよう‐3‐

NLだより 2021年 8月・No.524

放射線の健康への影響〔第4 回〕

東北大学名誉教授 工藤 博司
人体への影響同じ線量でも全身被ばくと局部被ばくとでは臨

大量の放射線は確かに危険ですが、どのくらま

床 症 状 に 大 きな 違 い が あります。全 身 に 4 , 000で 許 容 できるの でしょうか。
「1ミリシー ベルト

mSv の放射線を受けると死に至りますが、皮膚の（mSv）以下なら安心だが、それを超えたら危険

一部や指先の被ばくでは脱毛（3 , 000 mSv）や紅斑だ」とよく言われますが、本当はどうなのかを考え（5 , 000 mSv）のような症状が現れるものの、死亡てみることにします。

することはありません。
医療による被ばく

図 1 に人体が 全身 に放射線を受けた（被ばくと関 連 事 象を示します。
した）ときの 線 量（mSv）

日本人の医療被ばく（治療は含めない）は一人当

広島・長崎の原爆投下から 75 年以上にわたって蓄たり年に約 4 mSvと世界で最も高いのですが、そ積された多くの科学的データの分析結果ですが、れが世界でトップクラスの長寿国であることにもつながっています。図 2 に示すように、X線断層診断（CT）では腹部で 13 mSv、最近話題のでは全身に 3 . 5
P E T（陽電子放出断層診断）

mSvの放 射線を受けます。P E T では、がん細胞に集まりやすい糖分子に放射性フッ素を付けた（標識した）（18 F : 半減期 2 時間弱）
放射性薬剤（F D G -18 F）を被 験者に注射し、18 F から出るガンマ線を測定してがんの位置を可視化します。その際、2 億ベクレル（Bq）ほどの 18 F が 全身を巡るので内部 被ばくは3 . 5 mSvくらいになります。
がん 治 療 で の 被 ばくは 60 , 000 mSv（60とかなり高い線量に達します。全身被ばSv）

図 1 被ばく線量 ( 全身 ) と関連事象

くなら死に至る線量ですが、何回かに分けて、200 mSvまでは影響の有無の明確な医学的知見は

がん 細 胞に焦 点を絞って（数ミリメートル内に制得られていません。しかし、500 mSv を超すと、白御）放射線を当ててがん細胞だけを死滅させ、通血 球 が 減 る など の 明 ら か な 影 響 が 現 れ ま す。

常の細胞への影響（放射線障害）を極力抑えるよう

4 , 000 mSvでは半数の人が 30日以内に死亡します。に工夫されていますから過度の心配は要りません。

被ばく線量が増えると間違いなく危険です。とはいえ、医療被ばくのリスク低減に注意を払うこ

放射線による健康被害を防ぐことを目的とするとも大切で、その上で恩恵にあずかりたいものです。

国際放射線防護委員会（ICRP）は、全身被ばくを 100 mSv以下に抑えるよう勧告しています。これを受けて日本では、放射線を扱う職業人（放射線作業従 事者）の被ばく限 度を 5 年間で 100mSvと法律で定めています。公衆の許容 線 量として、ICRP は日常生活におをける被ばく（日本では年に約 2 mSv）除いて年間 1 mSvという値を提示しています。これはあくまでも 安心 の目安であって、それを少しでも超えたら
図 2 医療による被ばくと PET 診断の概要

危険ということではありません。

‐3‐

NLだより 2021年 9月・No.525

放射線の利用

〔第 5 回〕

東北大学名誉教授 工藤 博司
リスク（危険性）とベネフィット（便益）かせません。注射器を 1 個ずつポリエチレン製の袋に放射線の量が増えればリスク（危険性）は増大しま

封じ、数百本をまとめて段ボール箱に詰め、箱の外かすが、リスクを知った上で放射線をうまく利用すればら丸ごとガンマ線を照射して滅菌します。袋を開封す

大きなベネフィット（便益）が得られます。特に医学利るまで滅菌状態が保たれるので、医療現場で安心し用の便益は大きく、私たちの健康維持に欠かせないて使用できます。

ものになっていますが、放射線が他の分野でも広く利研究開発での利用用されていて、私たちの生活に役立っていることはあ

研究用原子炉の中性子、加速器で発生する高エネまり知られていないようで す。そこで今 回は、農 業、ルギーの電子、陽子、重イオンなどは最先端の科学研工業、研究開発の分野における放射線の利用例を紹究に不可欠な 放射線 です。また、原子炉や加速器介します（図）。

を用いてつくられるラジオアイソトープ（放射性同位農業利用体）は環境や生体内での物質移動の研究などに使わ農作物の品種や土壌の改良、動植物の代謝研究なれます。前 回 述 べ た PET 診 断 に使う放 射 性 薬 剤

どに広く利用されています。常陸大宮市（茨城県）には（FDG -18 F）の 18 F はサイクロトロン加速器を用いて製ガンマフィールドと呼ばれる放射線育種場があります。

造します。2016 年に日本発の新元素として世界に認

直径100 mの圃場の中められた 113 番元素ニ

心 に設 置され た塔 にホニウム（Nh）
は理化学

納 められて いる線 源研究所
（RIKEN）の直60（コバ ルト‒ 60 [ Co] ）線加速器を利用して合から出るガンマ線を作成されました。最近話物に照 射 する施 設 で、題の放 射 光 施 設 では、大学、都道府県、企業

微 量 物質の構造 解 析などの研究に供されてに欠かせない強力なXいます。

線が得られます。
おわりに放 射 線を照 射 すると加熱しなくても食品

この 連 載 で は 放 射の殺菌ができます。香線の正体とその作用を辛料 や乾 燥 野菜の 殺

中 心 に、「放 射 線とは菌に最適で、海外では46ヵ国 以 上で 使 わ れ

図 多様な放射線利用何か」について学びました。放 射線は 得体ていますが、わが国では未承認です。現在、わが国の知れない怖いもの ではなく、地球が誕生した時かで唯一許可されている食品照射はジャガイモの発芽らどこにでも存在し、私たちの身体の中にもあること防止のためのガンマ線 照射で、士幌農協（北海道）を知りました。目に見えないから怖いのではなく、そで実施され長期保存に役立っています。の量が問題になることもわかりました。日常生活では工業利用

誰もが年に 2 mSv ほどの放射線を受けますが、それ製鉄、製紙、製薬、プラスチック製造などで広く使で 健 康を害することはありません。しかし、全身にわれていて、製造工程での鋼板や紙の厚み測定、容500 mSv の放 射線を受けると変 調をきたし、4 , 000

器内容物の容量測定、製造装置や製品の欠陥の非破mSv 以上では死に至るので大変危険です。一方、放壊検査など多岐にわたります。身近なところでは、自射線は医療をはじめ私たちの生活の質の向上に役立

動車のダッシュボード用発泡ポリエチレン、ラジアルっています。

タイヤ、エンジン周りの耐熱電線（被覆）の製 造、テ私たちの身の周りには、常に放射線が存在します。

ニスやバドミントンのガットや三味線の糸の強化など

その放射線の量に危険はないか、便益を得るためににも使われています。

どこまで許せるかなどを、一人一人が適切に判断でき医療機器の滅菌にも有効で、注射器の滅菌には欠るようになることを願ってやみません。

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