社会評論 2014 AUTUMN No.178

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ①が放射能汚染に向き合うときの基本である︒﹁東京はどこへいっても放射性セシウムまみれです﹂と聞かされて︑東京で子どもを育てていいのかと若いお母さん方が考えるのは当然だし︑余計な被曝を避けるために実際に居を移された方々の気持ちは理解できる︒福島原発事故は国や東電に責

１３７であることを考えると︑日本に住んでいる私たちは︑こない放射能汚染が生じ︑汚染の主役が半減期三〇年のセシウム﹁福島原発事故により関東以北の本州太平洋側には無視でき曝を受けながら生活していること︑また一九六〇年代の大気内たちにはある︒しかしながら︑私たちはもともと自然放射線被被曝は１マイクロシーベルトたりともいやだ﹂という権利は私る謂われはなく︑﹁福島原発からの放射能は１ベクレルたりとも︑

任のある不始末であり︑一般の私たちが被曝をガマンさせられれから五〇年︑一〇〇年にわたって放射能汚染と向き合わざる

核実験の放射能汚染が北半球のどこにも残っていることなどを住む場所を選ぶのに自然放射線が強いか弱いかにこだわる方

をえなくなった﹂と私はいつも講演会で言っている︒そして︑の方が自分で考えて判断して下さい︒私の役割は︑みなさんががいないことを考えるなら︑自然放射線による被曝量を尺度に考えると︑﹁被曝ゼロで放射能汚染ゼロ﹂という生活は福島事判断するためのお手伝いをすることです﹂と付け加えている︒

して︑﹁汚染はしゃくだけどしゃーない﹂と言える汚染レベル専門家の一人として︑﹁放射能︑放射線とはなにか︑被曝とは原子力を専門として四〇年以上メシを食ってきた知識と経験や被曝量レベルがあるだろうと私自身は思っている︒今回の連故以前よりそもそも存在しなかった︒医療用の被曝も無視できに基づいて︑被曝というのは微量であってもそれなりの害︵リ載では︑﹁しゃーない﹂と言えるかどうかみなさん自身で判断

どういうことか︑被曝の結果どんな影響が考えられるかは説明スク︶を我々の身体にもたらすと私は考えている︒つまり︑放して頂くため︑ベクレルとは︑シーベルトとは︑被曝リスクとない︒福島原発事故の放射能汚染は︑従来の日常的な被曝の上

射能汚染の中で暮らすとは︑それなりの被曝リスクを受けながはといった︑放射能と放射線についての基礎知識をまとめておできます︒しかし︑どの程度の汚染なら住んでもいいとか︑避ら生きることであり︑問題は結局︑それぞれの人が﹁どこまでく︒に余計な被曝を加えていることになる︒の被曝をガマンするか︑受け入れるのかに帰着する﹂というの難した方がいいとかを私が決めることはできません︒それぞれ

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶〝どこまでの被曝をガマンするか〟の考え方

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ①
59

社会評論 2014 WINTER No.179

放射能汚染と向かい合うための基礎知識
123

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ②

放射能と放射線
今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶称﹂である︒②の説明は︑問題はないが具体性に欠ける︒①の方は︑具体的ではあるが不正確で間違っている︒①に従うと︑病院で受けるＸ線は︑装置で発生するものなの

で放射線に入らないことになる︒またベクレルの業績は︑ウランにＸ線のようなものを発生する能力︑つまり放射能を見つけたことであって放射線の発見ではない︒放射線の発見は一八九

おいが︑この説明は不十分である︒放射能という言葉には二つ

または性質﹂となっている︒広辞苑にケチをつけるのは恐れお﹁放射能﹂を広辞苑で引くと﹁放射性物質が放射線を出す現象

る原子・分子から電子をはぎ取ることのできるエネルギーをもうち︑﹁物質と相互作用を起こしたときに︑その物質に含まれ線に含まれない︒本稿で問題とする放射線は︑広義の放射線の射線である︒しかし︑私たちの日常感覚では︑光や電波は放射

五年のレントゲンによるＸ線の発見に帰するのが普通である︒の使い方があって︑ⓐ放射性物質自体をさす場合と︑広辞苑のった放射線﹂である︒正確には﹁電離放射線﹂と呼ばれ︑定義

ベクレルとシーベルトという言葉になじんでもらう最初のス言うようにⓑ放射線を出す性質・能力をさす場合がある︒﹁放①の放射線にＸ線を加えたものになる︒放射線の発生源は︑放②の広義の意味に従うと︑光や電波も電磁波の一種なので放射能汚染﹂とか﹁放射能もれ﹂といった場合はⓐで︑﹁ コバル

射性物質︵放射能︶︑放射線発生装置︑宇宙から地球に飛び込

テップとして︑﹁放射能﹂と﹁放射線﹂について説明しておこう︒

ト は放射能をもっている﹂といった時はⓑの意味である︒放んでくる宇宙線の三つである︒

も含める︒︵中略︶一八九六年ベクレルにより最初ウラン化合

いうが︑それらと同じ程度のエネルギーをもつ粒子線・宇宙線

線または電磁波︒アルファ線・ベータ線・ガンマ線の三種類を広辞苑によると﹁①放射性元素の崩壊に伴って放出される粒子

放射線の方は︑細かいことにこだわるともっとややこしい︒

つまり放射線被曝を表す単位である︒

方︑シーベルトとは︑人間の身体がどれだけ放射線を浴びたか︑の中で﹁毎秒一回の原子核崩壊﹂が起きていることを示す︒一線を放出している︒一ベクレルの放射能とは︑その放射性物質

壊﹂しながら︑アルファ線︑ベータ線︑ガンマ線といった放射単位である︒放射性物質の中では︑放射性元素の原子核が﹁崩ベクレルとは︑放射性物質がもっている放射能の強さを表す物から発見された︒②広義には種々の粒子線および電磁波の総いが︑一般の方は混乱するかも知れない︒

射能・放射線に慣れている人は使い分けに不自由を感じていな

60

社会評論 2015 SPRING No.180

放射能汚染と向かい合うための基礎知識
59

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ③

なぜ放射性物質から放射線が出るのか ①

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶

やろうという試みである︒ことごとく失敗したものの︑錬金術を通じて得られた知識が後の化学の基礎になったそうだ︒今流に言えば︑﹁錬金術とは︑原子核中の陽子の数を人工的に変えてやろうという試み﹂である︒

前回︑一八九六年にベクレルがウランに放射能があることを発見したと述べた︒これは︑ウランの原子核が自然に﹁壊変﹂︑律表で︑自然界に存在する元素で最も重たいのが九二番目に来の元素を︑一番小さくて軽い水素から順番に並べたものが周期

身体から宇宙の星々まで︑元素の組み合わせで出来ている︒そヘーリーベボクノフネ﹂というやつである︒世の万物︑我々のほしい︒次に︑元素の周期律表を思い浮かべてほしい︒﹁スイて原子核は陽子と中性子が集まって出来ていることを理解して原子核とその周りを回っている電子とで出来ていること︑そし説明するにあたっては︑まず︑原子というものが︑中心にある

ベータ線︑ガンマ線といった放射線が放出される︒この現象をれている中性子は一四三個で︑ウラン２３８では一四六個であれる︒陽子の数は九二個なので︑ウラン２３５の原子核に含ま８とは︑原子核の陽子と中性子を合わせた数で︑質量数と呼ば

ン２３８という二種類のウランが存在している︒２３５や２３然に原子核から飛び出てゆく︒自然界にはウラン２３５とウラと︑中性子が頑張って陽子を引き留めようとしても︑陽子が自で陽子をつなぎ止めているからである︒原子番号が大きくなる

狭い空間に収まっているのは︑そこに中性子があって﹁強い力﹂陽子どうしは反発するはずであるが︑その陽子が原子核という時に中性子が含まれている︒陽子にはプラスの電荷があるので放射性物質からは︑その原子核が壊変する際に︑アルファ線︑ つまり別の原子核に変わる現象である︒原子核には︑陽子と同るウランである︒この順番のことを原子番号という︒原子番号

込めきれない陽子が時々外に飛びだしている︒ただ︑陽子一個を決めているのは︑原子核の中に含まれている陽子の数である︒ る︒ウラン２３５やウラン２３８の原子核では︑原子核に閉じ水素の原子核には陽子が一個︑ウランの原子核には九二個含ま

陽子九〇個と中性子一四四個のトリウム２３４に変身する︒

線である︒ウラン２３８の原子核は︑アルファ線が飛び出すと︑いる︒この現象がアルファ壊変で︑飛び出ているのがアルファれている︒陽子はプラス一の電荷をもっているので︑原子核は︑ ではなく︑﹁陽子二個と中性子二個の塊﹂となって飛び出して
その原子番号に相当するだけのプラスの電荷をもっている︒
中世のヨーロッパでは﹁錬金術﹂というのが盛んであった︒
鉄や銅を︑煮たり焼いたり酸に溶かしたりして金や銀に変えて

社会評論 2015 SUMMER No.181

放射能汚染と向かい合うための基礎知識
117

減って行く︒ウラン二三五の半減期は七億年で︑ウラン二三八は四五億年である︒地球が誕生したのは四六億年前とされているが︑二種類のウランはその時から地球上に存在していた︒い放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ④

なぜ放射性物質から放射線が出るのか②でウラン二三五が〇・七％である︒地球が生まれたときには︑

ま二つのウランの自然界での比率はウラン二三八が九九・三％

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶

ウランの量はいまよりずっと多かった︒簡単な数学で計算でき

前回は︑ウランを例にとって﹁アルファ壊変﹂の説明をした︒ るが︑地球誕生のときのウランの量はいまの二・七倍で︑比率
閉じ込められていたはずの陽子と中性子が﹁陽子二個と中性子

ざましい進歩をとげ︑Ｘ線︑アルファ線︑ベータ線︑ガンマ線

二〇世紀の初頭︑原子・原子核についての物理学の知識はめは二三八が七五・二％︑二三五が二四・八％であった︒

二個からなる塊﹂となって原子核から飛び出す現象であった︒

といった放射線の正体が解明された︒一九三二年には英国のチアルファ線︵粒子︶とは︑アルファ壊変の際に︑原子核の中に原子核がアルファ壊変︵崩壊ともいう︶を起こすと︑その原子実験を行っていたのは化学者のハーンで︑目的はウランの原子ャドウィックによって中性子が発見され︑人工的に中性子を発

いまウランの原子核が一万個あったとしよう︒そのうちどれ

核を人工的に変化させて原子番号がウランより大きな新元素を

核は︑原子番号が二つ減り︑質量数は四つ減った原子核に変身

か一個がアルファ壊変すると残りは九九九九個である︒またど作り出すことだった︒ウランの原子核に中性子をあてて出来た

生させることもできるようになった︒一九三八年︑ドイツの研れかがアルファ壊変すると︑残りは九九九八個︒そして︑九九

物質を化学的な方法で分離してみると︑ウランよりずっと軽い︑する︒自然界に存在するウランには︑ウラン二三五とウラン二九七︑九九九六⁝⁝と数が減って行き︑﹁半減期﹂に相当する

原子番号五六のバリウムが出来ているようだった︒ハーンは︑究所でウランの原子核に中性子をあてる実験が行われていた︒

時間が経つと残りは五〇〇〇個になる︒原子核の数が半分にな研究所の元同僚で︑当時ナチスから逃れてスウェーデンに亡命

三八の二種類があってどちらもアルファ壊変する︒

るということは︑アルファ線を出す強さ︑つまり毎秒当りのア﹁ウランの原子核分裂が起きている﹂ということだった︒

して︑マイトナーと甥の物理学者フリッシュの出した結論がルファ線放出数も半分になる︒そして︑次の半減期が過ぎると︑ していた物理学者マイトナーに実験結果の解釈を相談した︒そ五〇〇〇個の原子核は二五〇〇個になる︒さらに半減期毎に残っている原子核の数は一二五〇個︑六二五個⁝⁝というように

社会評論 2015 AUTUMN No.182

放射能汚染と向かい合うための基礎知識
113

線を出さない安定同位体となる︒ただ︑コバルト６０が安定な

ニッケル６０へ〝変身〟するプロセスで︑原子核の余分なエネ

ルギーが電磁波の形で放出される︒これがガンマ線である︒

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑤

なぜ放射性物質から放射能が出るのか③

八年に発見されたと述べた︒核分裂の際には︑原子核が二つに前回︑ウランに中性子を当てて核分裂が起きる現象が一九三

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶がひとつ増えて原子番号は２８︑中性子はひとつ減って３２にタ線︵電子︶を放出して︑陽子に〝変身〟する︒すると︑陽子起きるのがベータ崩壊である︒中性子のどれかひとつが︑ベー〝中性子の数が多めでちょっと不安定〟な状態にある︒そこでバルト５９がコバルト６０になる︒コバルト６０の原子核は︑の原子核に衝突して吸収されると︑中性子がひとつ増えて︑コるため大量の中性子が飛び交っている︒中性子がコバルト５９

子炉では︑核燃料︵普通はウラン︶の核分裂連鎖反応を維持す

めには︑天然のコバルトを原子炉の中に置いておけばよい︒原

陽子と三二個の中性子が含まれている︒コバルト６０を作るた︵周期表での順番︶は２７なので︑コバルト５９には二七個のト５９で非放射性︵安定同位体︶である︒コバルトの原子番号放出するが︑天然に存在するコバルトはその一〇〇％がコバル源である︒コバルト６０は半減期五年でベータ線とガンマ線をたことがあろう︒ガンの放射線治療などに使われている放射線

たいていの方は︑〝コバルト６０〟というコトバを耳にされに至って安定同位体となる︒

次々とベータ崩壊を繰り返し︑原子番号４４のルテニウム９９

セリウム１４０になって安定同位体となる︒クリプトン８９も出来るランタン１４０も半減期二日でベータ崩壊し︑５８番の三分でベータ崩壊する︒バリウム１４０のベータ崩壊によってバリウム１４０とクリプトン８９で︑それぞれ半減期一三日とう︒そうすると︑この核分裂によってできる核分裂生成物は︑

ムに八四個︑クリプトンに五七個の中性子が配分されたとしよは︑︵１４３＋１ ︱３＝︶１４１個となる︒ここでは︑バリウンとなる︒このバリウムとクリプトンに配分される中性子の数

生成物の片割れは︑原子番号︵９２ ︱５６＝︶３６のクリプト

新たに三つの中性子が放出されたとしよう︒このときの核分裂

ン２３５の核分裂によって原子番号５６のバリウムができて︑３５には︑陽子九二個と中性子一四三個が含まれている︒ウラ破片︑いわゆる核分裂生成物について考えて見よう︒ウラン２裂連鎖反応〟が成立する︒ここでは︑核分裂して出来る二つの

うまく隣のウランも核分裂を起こすように工夫できれば〝核分

割れて︑中性子が二個か三個放出される︒この中性子を使ってなる︒原子番号２８はニッケルで︑ニッケル６０となり︑放射社会評論 2016 WINTER No.183

64

核分裂によってどんな放射能ができるかは︑ウラン２３５に中性子がぶつかって︑﹃九二個の陽子と一四四個の中性子﹄がどのように二つの核分裂生成物に配分されるかで決まってくる︒

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑥

原子炉の中でできる放射能 ︵放射性物質︶①は︑半減期三〇年のセシウム１３７︵陽子五五個︑中性子八二

福島原発事故による放射能汚染で最も問題となる核分裂生成物

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶

六％である︵これには︑半減期三・八分のキセノン１３７が最個︶であるが︑核分裂の際にセシウム１３７が出来る確率は約
原子炉の中では︑中性子を媒介役としてウランの核分裂連鎖

二トンのウラン２３５に含まれる原子の数は何個だろうか︒

初に出来て︑ベータ崩壊してセシウム１３７に変身するように︑

まずは︑重さ︵質量︶で考えてみよう︒原発の型や出力によ︵化学の授業で習ったように！︶二トンのウラン２３５のモル反応が続いていて︑核分裂した核燃料の分だけ核分裂生成物がって違うが︑日本で使われているタイプの原発では︑濃縮度三

数は︑二百万ｇ ÷二三五ｇ ＝八五〇〇モルである︒どんな元素

質量数が同じで半減期の短い核分裂生成物が順にベータ崩壊し〜五％の濃縮ウランが約一〇〇トン入っている︒︵濃縮ウランについても︑一モルに含まれる原子の数は六・〇二×一〇の二

溜まって行く︒では︑原発の原子炉︵炉心︶にはどれくらいのとは︑天然ウランに含まれているウラン２３５とウラン２３８

三乗と決まっているので︑二トンのウラン２３５が起こした核てからセシウム１３７になったものも含む︶︒という二種類のウランのうち︑核分裂しやすいウラン２３５の分裂の数は︑五・一×一〇の二七乗で︑できたセシウム１３７

量の放射能︵放射性物質︶が溜まっているだろうか︒

割合を︑もともとの割合である〇・七％から増やしたウランのことである︒︶電気出力一〇〇万 の原発が一日運転されると︑ の原子核数は︑その六％の三・一×一〇の二六乗となる︒

うことは︑何年も運転を続けている一〇〇万 の原発の核燃料の定期検査のときに全体の約四分の一を取り替えている︒とい六五倍で約一〇〇〇㎏ ということになる︒原発の燃料は年一回約三㎏ のウラン２３５が核分裂を起こす︒一年間では︑その三るセシウム１３７の放射能量︵ベクレル︶は︑︵三・一×一〇二×一〇のマイナス一〇乗である︒従って︑原発に溜まっていこす︒その確率は︑半減期から計算でき︵プロセス省略︶七・セシウム１３７の原子核は毎秒一定の確率でベータ崩壊を起〇の一七乗︵二二京︶ベクレルと見積もることができる︒の二六乗︶×︵七・二×一〇のマイナス一〇乗︶＝二・二×一

成物の質量は約二トンということになる︒

は︑平均して約二年原子炉の中にあり︑溜まっている核分裂生

kw

kw

SYAKAIHYORON 2016 冬社会評論 2016 SPRING No.184

96

階で︑核分裂によって生成する量とベータ崩壊して減る量とが釣り合って蓄積量は一定︵平衡状態︶になる︒メルトダウンを起こした福島第一原発１〜３号機の電気出力を合計すると約二

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑦

原子炉の中でできる放射能 ︵放射性物質︶②

月十一日時点で三つの原子炉に溜まっていた放射能量の合計は︑〇〇万ｋｗ で︑原子力保安院のデータによると︑二〇一一年三

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶
これまでに︑原子炉の中ではウランの核分裂にともなって一〇の一五乗を〝ペタ〟で表すと︑七一〇ペタベクレルと︑七１で七・四×一〇の一八乗ベクレル︑などなどである︒︵ 一×

セシウム１３７で七・一×一〇の一七乗ベクレル︑ヨウ素１３
様々な放射性物質︵核分裂生成物︶ができることを説明した︒

千種類を越える︶︒ウランが核分裂を起こした際に︑新しくど積されている︵半減期が一ミリ秒といった短いものも含めるとるので︑運転中の原子炉の中には数百種類の核分裂生成物が蓄の原子番号︵元素︶には︑中性子の数が異なる同位体が複数あ

臭素から六二番のサマリウムの範囲に広く分布する︒それぞれ

原子番号︵原子核の中の陽子の数︶で言えば︑周期表三五番のて蓄積される核分裂生成物の放射能量はその約一億倍となる︒〇〇四ペタベクレルにしかならない︒原子炉の運転にともなっウランが装荷されていたが︑もともとの放射能量は全部で〇・重さ当りの放射能は弱い︒１〜３号機合わせて約三〇〇トンの長い分︵ウラン２３８は四五億年で︑ウラン２３５は七億年︶核燃料であるウランも自然の放射性物質であるが︑半減期が核分裂生成物の蓄積量を合計すると三八万ペタベクレルになる︒

原子番号九二番のウランの核分裂によってできる放射性物質は︑ 四〇〇ペタベクレル︒︶保安院のデータにでている五〇種類ののような原子核ができるかの確率︵核分裂収率と呼ばれる︶は

わたしは︑原発用核燃料の成形加工工場を見学したことがあ近くで毎時二マイクロシーベルト程度だったと記憶している︒

るが︑新しくできた燃料集合体ひとつからの放射線量は︑表面分かっていてる︒たとえば︑セシウム１３７の収率は六％で︑ヨウ素１３１の収率は三％である︒
原子炉の運転にともなって︑炉心の燃料棒の中には核分裂生転時間︶に比例して溜まって行くと考えてよい︒一方︑ヨウ素

半減期三〇年のセシウム１３７の場合は︑核分裂量︵出力×運

放射性物質を莫大に作り出すことである︒とになる︒原子力をエネルギー源として利用するとは︑新たなを四シーベルトとすると一分余りで死に至る被ばくを受けるこ

成物がどんどん蓄積される︒蓄積放射能量を考えるにあたって︑ その一億倍とは毎時二〇〇シーベルトであり︑人間の致死線量

１３１の場合は半減期が八日と短いので︑ある程度溜まった段

SYAKAIHYORON 2016 春

社会評論 2016 SUMMER No.185

放射能汚染と向かい合うための基礎知識
97のときの後始末の問題である︒国の計画では︑廃炉にともなって発生する︑解体された原子炉圧力容器など放射能の強い構造

物は︑地下五〇〜一〇〇ｍ に埋めることになっている︒

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑧

原子炉の中でできる放射能 ︵放射性物質︶③

よばれるもので︑核燃料であるウランが中性子を吸収したりし原子炉の中でできる三つめの放射能は︑〝超ウラン元素〟と今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶
原子炉の中で生まれる放射性物質は︑核分裂生成物だけではで︑核分裂を起こしにくいウラン２３８が九九・三％である︒

あって︑核分裂を起こしやすいウラン２３５の割合は〇・七％て変身して出来る放射性物質である︒天然のウランには二種類ない︒連載の第五回でコバルト について説明したことを思いのコバルト ︵陽子二七個と中性子三二個︶だが︑コバルトを出して欲しい︒自然界にあるコバルトの一〇〇％は安定同位体

燃料として用いている︒

普通の原発では︑ウラン２３５を三〜五％に濃縮したものを核60

同位体のコバルト ︵陽子二七個︑中性子三三個︑半減期五年︶

原子炉の中に入れておくと︑原子核が中性子を吸収して放射性８の方はもっぱら中性子を吸収してしまう︒するとウラン２３

原子炉の中でウラン２３５は核分裂を起こすが︑ウラン２３59て鉄 ︵半減期二・七年︶︑コバルト ︑ニッケル ︵同一〇

大量の鉄やステンレスが用いられているので︑運転にともなっに変身する︒原発のお釜︑いわゆる原子炉圧力容器の材料には中性子一四六個︶に変身し︑ネプツニウム２３９は半減期二・半減期二〇分でベータ崩壊しネプツニウム２３９︵陽子九三個︑９︵陽子九二個︑中性子一四七個︶ができる︒ウラン２３９は60

少しずつ溶け出してくることである︒そうした放射能は液体廃

つは︑通常運転時に原子炉材料の腐食にともない︑冷却水中に化生成物の放射能量は多くはない︒放射化生成物の問題のひとていた核分裂生成物の量三八万ペタベクレルに比べると︑放射ペタベクレル程度と言われている︒福島１〜３号機に蓄積され発が四〇年間運転されて蓄積される放射化生成物の量は一〇〇〇年︶といった放射化生成物が蓄積される︒一〇〇万ｋｗ の原

ラン元素が原子炉に貯まってゆく︒超ウラン元素はアルファ線

４１といった︑原子番号がウランより大きな︑さまざまな超ウ

さらに中性子を吸収してプルトニウム２４０やアメリシウム２

中にどんどん貯まってゆくことになる︒プルトニウム２３９がを起こすがその半減期は二万四〇〇〇年と長いので︑原子炉の子一四五個︶に変身する︒プルトニウム２３９はアルファ崩壊

三五日でベータ崩壊しプルトニウム２３９︵陽子九四個︑中性63を出して半減期が長いものが多いので始末が悪い︒

60

棄物となって温排水と一緒に放出される︒もうひとつは︑廃炉55♫఍ホㄽ 2016 AUTUMN No.186
放射能汚染と向かい合うための基礎知識
137

発生させるエネルギーの大きい電磁波﹂と承知して欲しい︒医療用のレントゲンでは︑真空管内に約一〇万ボルトの電圧をかけて︑電子を加速し︵つまり運動エネルギーを与え︶︑高速電

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑨

放射線と放射線被曝①

ご承知のように︑電波︑赤外線︑可視光線︑紫外線も電磁波で子をターゲット電極の金属原子に衝突させてＸ線を発生させる︒

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶
かについて説明してきた︒放射性物質︵放射性同位体︶の原子

これまでの連載では︑もっぱら放射能︵放射性物質︶とは何から電子をはぎ取ることのできるエネルギーをもった放射線﹂と相互作用を起こしたときに︑その物質に含まれる原子・分子い︒連載２回目で述べたように︑ここで扱う放射線は︑﹁ 物質

あり︑放射線の一種であるが︑この連載では放射線には含めな

核は︑核内の陽子の数と中性子の数のバランスが悪く不安定なでは︑どれくらいのエネルギーをもつと放射線に分類されるである︒正確には﹁電離放射線﹂と呼ばれるべきものを︑放射へと変身︵崩壊︶する︒中性子過剰の場合はベータ崩壊が起きかについて︑正式に決まっている値とかはない︒空気分子︵窒ので︑ベータ線︵電子︶を出したりアルファ線︵陽子二個と中て︑陽子過剰の場合はアルファ崩壊が起きる︒ガンマ線という素や酸素︶を電離︵イオン化︶させるのに必要なエネルギーは線と呼ぶことにしている︒のは︑変身直後の出来たてホヤホヤの原子核内の陽子や中性子性子二個の塊︶を出したりして︑より安定な他の元素の原子核が〝新たな座席に落ち着くプロセス〟で︑余ったエネルギーが︶で︑水︵ H2O︶の電離には一〇数電子
約三〇電子ボルト︵ eV︶が必要とされる︒感覚的には︑一〇〇〇 eV︵一ボルト︵ eV

電磁波として放出されるものである︒﹁放射能︵放射性物質︶︶を越えると放射線である︒一〇万ボルトのレントゲン装
keV置で発生するＸ線の最大エネルギーは一〇万電子ボルト︵一〇︶に決まっ
ネルギーは六六万二〇〇〇電子ボルト︵６６２ keVている︒電磁波というと︑いかにも〝波〟を思わせるが︑エネとは何か？﹂と聞かれたら﹁原子核の崩壊にともなってアルフ
ァ線︑ベータ線︑ガンマ線といった放射線を出す物質﹂と答え〇なるが︑この連載で扱う放射線は︑アルファ線︑ベータ線︑ガルギーが大きくなると︵衝突して散乱したりする︶〝粒子〟とし︶である︒セシウム１３７から放出されるガンマ線のエkeVて間違いない︒

ンマ線に︑Ｘ線を加えた四つで間に合うと思っている︒ガンマての性質が強くなるので︑〝光子︵フォトン︶〟とも呼ばれる︒

一方︑﹁放射線とは何か？﹂となると︑結構ややこしい話に線︑Ｘ線はともに電磁波であるが︑Ｘ線とは︑﹁ 装置を使って♫఍ホㄽ 2017 WINTER No.187
放射能汚染と向かい合うための基礎知識
35

一方︑私たちの身体を構成している原子や分子が結びついている強さ︵化学的な結合エネルギー︶は数電子ボルトからせいぜい一〇電子ボルトである︒︵たとえば︑水分子のＯ︵酸素原子︶

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑩

放射線と放射線被曝②

私たちは︑生命活動を維持するため︑毎日食事をとって消化・とＨ︵水素原子︶の結合エネルギーは約五電子ボルト︒︶また︑

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶
放射線がいやらしいのはまず第一に目に見えないこと︑つまでＡＴＰ︵アデノシン３リン酸︶が作られる︒そして︑筋肉収ー源は︑細胞内のミトコンドリアにおいて分解され︑その過程吸収してエネルギー源としている︒ブドウ糖といったエネルギ
り五感で感じることができないことだろう︒そして︑五感で感ギーが大きいことである︒︵ガンマ線︑Ｘ線は︑ここでは光子

マ線︵Ｘ線︶といった粒子のひとつひとつがもっているエネル

放射線を特徴付けているのは︑アルファ線︑ベータ線︑ガン

射線粒子のもっているエネルギー量は︑生体組織や生命維持活

際に消費されるエネルギー量は約０・５電子ボルトである︒放とにより賄われている︒ＡＴＰ分子ひとつがＡＤＰに変化する細胞内でＡＴＰがＡＤＰ︵アデノシン２リン酸︶に変化するこじられないままに︑私たちの身体に害を及ぼしていることだろう︒ 縮や物質代謝といった生命活動に必要なエネルギーのすべては︑という粒子として考える︒︶放射線のエネルギーの大きさを表ているエネルギーが一〇〇電子ボルトである︒セシウム１３７に飛ばし︑電場で加速されて陽極まで達したときの電子がもっ真空管に一〇〇Ｖの電圧をかけて︑陰極を熱して電子を真空中構成されていることは以前に説明した︒ざっくり言って︑原子子は︑プラスの電荷をもつ中心の原子核とその周辺の電子から組織に限らず︑万物は原子の組み合わせであり︑それぞれの原

放射線が身体組織に飛び込んだ状況を想像してほしい︒身体

すには︑電子ボルト︵ｅ Ｖ︶という単位を用いるのが普通である︒ 動でやりとりされている量に比べとんでもなく大きい︒の原子核がベータ崩壊を起こしてバリウム１３７に変身する際〇〇電子ボルトである︒︵ベータ線のエネルギーはゼロから最一一八万︶電子ボルトで︑ガンマ線のエネルギーは六六万二〇そのときのベータ線のエネルギーは平均一八万七〇〇〇︵最大は︑もっぱら個々の電子か原子全体である︒

ものなので︑放射線が物質に飛び込んで相互作用を起こす相手ルである︒つまり︑原子核の大きさは原子に比べると微々たる

子核のまわりの電子軌道の大きさ︶は一億分の一センチメートには︑︵原子核から︶ベータ線︵電子︶とガンマ線が放出される︒ 核の大きさは一兆分の一センチメートルで︑原子の大きさ︵原大値まで連続的にいろいろで︑ガンマ線のエネルギーは一定︒︶

♫఍ホㄽ 2017 SPRING No.188
放射能汚染と向かい合うための基礎知識
113の身体組織での飛程は約四ミリメートルである︒ベータ線に比べ重くてスピードが遅く︵約一〇〇分の一︶︑電荷が大きい︵二倍︶アルファ線の飛程は︑ベータ線より短い︒五〇〇万電子ボ

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑪

放射線と放射線被曝③ートル︶である︒荷電粒子が電子をひとつはじき飛ばすのに使ルトのアルファ線で約五〇マイクロメートル︵〇・〇五ミリメ

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶

成されていること︑原子核の大きさは約一兆分の一センチメー

み合わせで構成され︑原子は中心の原子核とまわりの電子で構

前回までに︑私たちの身体を含め︑物質はいろんな原子の組で止まり︑ベータ線はアルミ板一枚で止まるが︑そのことは︑

ルトのアルファ線では五〇〇〇個となる︒アルファ線は紙一枚発生するはぎ取り電子数は平均十二・五個で︑五〇〇万電子ボ〇〇万電子ボルトのベータ線の軌跡一マイクロメートル当りにわれるエネルギーを二〇電子ボルトとしよう︒そうすると︑一トルで︑原子の大きさは約一億分の一センチメートルと説明しそれぞれの電子はぎ取り能力の違いを反映している︒

ガンマ線︵電磁波︶には電荷がないので︑物質中を通過してもガンマ線と物質との相互作用は︑少しややこしい︒というか︑た︒つまり︑私たちの身体を微視的に眺めると︑電子が集まった大きな雲の中に︑原子核が見えるか見えないぐらいの点状に散在しているような状態にある︒

なる︒飛び込んでから止まるまでの距離を飛程と呼ぶ︒飛程の子二つをとりこんで︑電気的に中性な︑ただのヘリウム原子とには︑ベータ線の場合はただの電子に︑アルファ線の場合は電エネルギーは徐々に小さくなり︑やがて止まってしまう︒最後

はじき出したりしながら進むことになる︒その分︑荷電粒子の道︵軌跡︶で出くわした電子を︑元の位置から引っぱがしたりしよう︒アルファ線やベータ線は︑電気的な力によって︑通り

ベータ線といった荷電粒子が私たちの身体に飛び込んで来たとで︑ベータ線と同じ挙動をする︒

が放出される︒この電子は︑大きなエネルギーをもっているのガンマ線エネルギーの全部またはかなりの部分が移行した電子線が原子や電子と衝突すると︑ガンマ線の吸収や散乱が起きて︑や電子と衝突︵相互作用︶を起こしたガンマ線である︒ガンマ

さもしない︒被曝として問題になるのは︑物質を構成する原子

合︑ガンマ線の約三〇％は何もせずに通過するだけで︑何の悪のガンマ線︵六六万二〇〇〇電子ボルト︶が垂直に入射した場

一五センチメートルの水とみなし︑そこにセシウム１３７から︵プラスの電荷をもつ︶アルファ線や︵マイナスの電荷をもつ︶ 〝何も起こさない〟ことがある︒たとえば︑人間の胴体を厚さ

長さは︑エネルギーによるが︑一〇〇万電子ボルトのベータ線

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放射能汚染と向かい合うための基礎知識
163

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑫

放射線と放射線被曝④
今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶と︑臓器としての機能を果たせなくなり臨床症状が現れ︑被曝がさらに大きくなると個体そのものが死んでしまう︵急性障害︶︒

また︑ＤＮＡの傷の量が︑細胞が死んでしまうほどでなくても︑後になって白血病やガンになったりする︵晩発性障害︶︒

被曝の影響を分析するためには︑放射線をどれだけ浴びたか︑

標としては︑ひとつの細胞をガンマ線が何本通過したかといっ

つまり被曝した量を数字で表すことが不可欠である︒被曝の指
前回は︑放射線と原子・分子との間で起きる相互作用についたことを単位にすることもできるが︑セシウム１３７とコバル

ものや小さいものがある︒できるだけ一般性を持つように選ばてミクロに考えてみた︒今回は︑もう少しマクロに考えて︑被放射線が身体組織で最初に引き起こすことは︑軌跡に沿ってれたのが︑原子・分子との相互作用を通じて放射線が組織の重ト６０ではガンマ線のエネルギーが違うし︑細胞だって大きい

原子・分子から電子を引きはがすことだった︒電子を引きはがさ︵㎏ ︶当りに与えるエネルギー量である︒この単位は﹁吸収曝した量を測る物差し︵被曝量︶について説明する︒

された原子・分子は︑﹁ラジカル﹂と呼ばれる反応性の強い〝暴

線 量 グ レ イ︵︶﹂と名付けられ︑﹁組織１㎏ 当り１ジュール

れ者〟になる︒反応性が強い分︑大部分は直ちに回りの原子・分子と結合して大人しい安定物に戻るので害をもたらさないが︑ ︵Ｊ ︶のエネルギー付与が１ ﹂と定義されている︒これまでGyりする︒また︑活性酸素のような生成物がＤＮＡと反応してＤ

うと︑ＤＮＡの切断がおきたり︑ＤＮＡの並びに変化が起きたのはＤＮＡである︒放射線がＤＮＡから電子をはぎ取ってしまらす︒放射線による害の標的として最も重要と考えられている

一部は﹁活性酸素﹂などを生成したりして身体組織に害をもた一〇の七乗︑つまり一六〇〇万ｅ Ｖのエネルギー付与である︒〇の十二乗︶となる︒１グレイの被曝とは︑細胞当り一・六×ている︒体重を六〇㎏ とすると︑１㎏ 当りの細胞数は１兆︵一一九乗ｅ Ｖである︒人間ひとりの細胞数は約六〇兆個と言われロな量Ｊ とミクロな量ｅ Ｖとの関係は︑一Ｊ ＝一・六×一〇の放射線のエネルギーは﹁電子ボルトｅ Ｖ﹂で表してきた︒マクの被曝とは１細胞当り八〇万個のラジカル生成に相当し︑１マＮＡ損傷をもたらすこともある︒前者は放射線の﹁直接作用﹂
放射線をたくさん浴びると︑ＤＮＡがズタズタになってしま

イクログレイでは１細胞当り〇・八個のラジカル生成となる︒

電子はぎ取り当りのエネルギーを二〇ｅ Ｖとすると︑１グレイ

い︑その細胞は死んでしまう︒ある臓器で死んだ細胞が増えると呼ばれ︑後者は﹁間接作用﹂と呼ばれている︒

Gy♫఍ホㄽ 2017 AUTUMN No.190
放射能汚染と向かい合うための基礎知識
119

は︑ガンマ線やベータ線に比べ︑ガン誘発効果は大きい︶と︑②頭や肺だけといった部分被曝と全身の被曝とを統一的な尺度で比較したいということからだった︒

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑬

放射線と放射線被曝⑤係数ＷＲが導入され︑ベータ線とガンマ線については一︑アル

等価線量シーベルト ①の問題に対処するため︑放射線荷重

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶
で︑アルファ線・ベータ線・ガンマ線︑ベクレルという放射能・

この連載を始めて三年がたち︑今回で一三回になる︒これま二〇シーベルトとする︑といった具合である︒

シーベルトだが︑アルファ線によって被曝した場合は二〇倍のガンマ線によって一グレイの被曝を受けたときの等価線量は一

ファ線については二〇という値が採用された︒たとえば︑肺が︑放射線の話をして︑前回は被曝量グレイの説明をした︒今回か
世 界 各 国 の 放 射 線 防 護 基 準 の 元 締 め を や っ て い るＩ Ｃ Ｒ Ｐ

導入された︵ＷＴの総和は一︶︒甲状腺のＷＴは〇・〇三で︑器・組織に分けてそれぞれに重みをつける組織荷重係数ＷＴが実効線量シーベルト ②の問題に対処するため︑全身を各臓︵国際放射線防護委員会︶がシーベルトという被曝単位を導入

甲状腺だけが一シーベルトの被曝を受けたときの実効線量は

ら被曝量の〝真打ち〟︑シーベルトの話に入ろう︒

したのは一九七七年勧告のときだった︒その勧告を読んで私は場ではないが︑将来得られる知見次第で変わってくる可能性がは複雑なうえに︑根拠あいまいな恣意性が入っており︑為替相というのは︑物理的な定義が明確なグレイに比べ︑シーベルト

甲状腺のＷＴについて言えば︑七七年勧告で〇・〇三だったもＴの値が︑時代とともに変わっているからである︒たとえば︑シーベルトが恣意的な単位である理由のひとつは︑ＷＲやＷされていたが︑最新の〇七年勧告では一四に区分されている︒﹁よくまぁ︑こんないい加減な単位を作ったもんだ！﹂と思った︒ 〇・〇三シーベルトとなる︒七七年勧告では身体は七つに区分あったからである︒いまでは少なくとも五種類の異なった被曝のが︑九〇年勧告では〇・〇五︑〇七年勧告では〇・〇四と変わっている︒実体は同じ甲状腺被曝に対して︑時代によって実量が同じ〝シーベルト〟という単位名で表現されている︒
読者の頭が少々混乱するのは承知でシーベルトの説明に移ろ

個人線量当量シーベルトについて説明する︒

次回は︑預託実効線量シーベルト︑周辺線量当量シーベルト︑う︒一九七七年にＩＣＲＰがシーベルトを導入した主な理由は︑ 効線量シーベルトが違うという奇妙なことが起きている︒①同じグレイの被曝を受けても︑放射線の種類によって出てく
る健康被害の大きさが違ってくること︵アルファ線や中性子線♫఍ホㄽ 2018 WINTER No.191

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取では一九マイクロシーベルトとなっている︒

これまで説明した三つのシーベルト︑つまり等価線量︑実効線量︑預託実効線量はいずれも直接には測定できない︒これら

放射能汚染と向かい合うための基礎知識 ⑭

放射線と放射線被曝⑥で﹁防護量シーベルト﹂と呼ばれている︒一方︑これから説明

は︑被曝管理のために測定と計算を組み合わせて算出される量

今 中 哲 二 ︵京都大学原子炉実験所助教︶

する﹁周辺線量当量﹂と﹁個人線量当量﹂は︑防護量を見積も﹁等価線量シーベルト﹂と﹁実効線量シーベルト﹂を説明した︒︵携帯測定器︶をもって放射線量を測定している場面がしばし

周辺線量当量シーベルト テレビニュースでサーベメータ

るための測定値で﹁実用量シーベルト﹂と呼ばれている︒

今回は︑﹁預託実効線量シーベルト﹂
︑ならびに﹁周辺線量当量ば出てくるが︑そのときに測っているのが周辺線量当量である︒

シーベルトには少なくとも五種類があり︑前回はそのうち︑シーベルト﹂と﹁個人線量当量シーベルト﹂を説明する︒

預託実効線量シーベルト 〝預託ナントカ〟と言われると︑ その場所に人体組織があったとして︵どの方向から放射線がきても︶皮膚表面から深さ一ｃｍ のところでの等価線量を示すよ

個人線量当量シーベルト 福島の汚染地域では子ども達にお金をどこかに預けたりすることを思い出すが︑このシーベル表す︒内部被曝は︑核種によっては臓器に蓄積され長期間の被ガラスバッジを支給して個人被曝量のモニタリングが行われてうに作られている︒

曝をもたらすが︑被曝量を毎年に分けて計算するのは面倒なのいる︒ガラスバッジや放射線管理区域に入る際に装着するポケ

トは︑内部被曝にともなう先々の被曝まで考慮した実効線量をで︑〝長期間にわたる内部被曝を︑放射能を取り込んだ時点でベクレルのセシウム１３７を経口摂取した場合には〇・〇一マ

託実効線量を表で示している︒たとえば︑一〇歳の子どもが一プ別に︑さまざまな核種について一ベクレル摂取したときの預ともなって取り込んだ場合︵吸入摂取︶に分けて︑年齢グルーＩＣＲＰでは︑飲食物で取り込んだ場合︵経口摂取︶と呼吸に

ジは小さめの値を示すことになる︒

では︑背中側からの放射線は人体で減衰するため︑ガラスバッている︒福島のように四方八方から放射線を受けるような状況したときに深さ一ｃｍ の等価線量を示すように工夫して作られので︑前方からやってくる放射線を対象に︑測定器を胸に装着である︒もともと放射線作業従事者の被曝管理を想定している

一度に被曝したことにしよう〟というのが預託実効線量である︒ ット線量計によって測定しているのが個人線量当量シーベルト

イクロシーベルト︑一ベクレルのプルトニウム２３９の吸入摂SYAKAIHYORON 2018冬