平成２９年度
平成２９年度 放射線業務従事者のための放射線業務従事者のための新規教育訓練講習会
新規教育訓練講習会

放射線安全取扱いの基礎
大阪府立大学 放射線研究センター
秋吉 優史

放射線が身体に入ると何が起こるの?
放射線は原子の周りの電子を弾き飛ばしてしまい、結合している手を切ってしまったりする「電離作用」を起こします。

直接DNAを構成する原子を電離して切断するほかに、水を電離して、活性酸素のような化学的に活性なラジカルを作り出します。このラジカルが、間接的にDNAを切断します。

水分子

電離される

間接作用

直接作用

放 射 線

OHラジカル細胞のDNAは放射線以外にも呼吸により発生する活性酸素などで常に攻撃されています。
細胞は切断されたDNAを修復したり、修復しきれないと自殺してしまったりして、間違った情報が残らないようにしています。
余りにも多くのダメージを受けると、修復しきれずにDNAが変異し、場合によっては発がんの原因となったりします。

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

発がんへの影響はどのぐらいなの?
固形ガン発症の過剰相対リスク

30歳の時に被ばくした人が、70歳になったときの過剰相対リスク
同年代の人よりもどの程度上乗せでガンになりやすいか。
（1.0で、被ばくしていない人の2倍の発症となる）

原爆の被害者調査から得られた統計データ
1Svの被ばくで発がん率が1.47倍になる

高い線量を被ばくすると、間違いなく発がん率は増加する
原爆のデータは、ごく短期間に被ばくした場合に相当する。長期間にわたり被ばくする場合は影響はずっと小さくなり、半分程度になると考えられている。

100mSv

被ばく線量 (Sv)ICRPの放射線防護体系
国際放射線防護委員会 ICRP の勧告
放射線防護の基準を決める三つの原則

正当化

Justification
リスクを上回る利益がなければならない

防護の最適化 Optimization
できるだけ被ばくを抑える（経済、社会的な要因の考慮）
ALARA(as low as reasonably achievable)の原則

線量限度

Dose Limit
線量限度を超えてはならない（緊急時と医療を除く）

放射線防護の基本
1.遮へいによる防護

2.距離による防護

3.時間による防護（線量率）＝遮へい体が厚い程低下（線量率）＝距離の二乗に反比例（線量）＝（作業場所の線量率）
×（作業時間）

コンクリート距離

放射性物質（mSv/h）（mSv/h）

（mSv）

12345

コ ン ク リ ート の 厚 さ6（cm）

線 量線 量 率線 量 率00123456（m）

放 射 性 物 質 からの 距 離6 - 3 -1
原子力・エネルギー図面集 2015

00.51.0

作 業 時 間2.0（h）

RI取扱時の遮蔽
コンクリート

鉛ブロック
RIと作業者の間に適切な遮蔽を行い、被曝線量を可能な限り低減する。
→ 作業時間が多少長くかかっても、遮蔽による低減を行った方が有効な場合が多い→ 事前に作業内容を良く確認して適切な遮蔽体の配置を検討する

鉛ガラス8放射線の種類と透過力
α線は紙一枚で止まってしまいますが、逆に言うと紙一枚の厚さの範囲に持っているエネルギーを全部一気に放出してしまうため、体の中でα線を出されるととても影響が大きくなります。
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

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β線は水の中(=体の中)を最大で2mm弱進むことが出来、細胞から見ると比較的広い範囲にエネルギーを落としていき、また体の外から来た場合はほとんど皮膚で止まります。
6 -1- 6γ線は透過能力は高く、遠くから飛んできて体の中までやってきますが、逆に体内で放出されてもほとんど素通りしていきます。

遮蔽
α線
空気中のα 線の飛程 = 3.18E3/2 ( E(MeV) ) mm
→たかだか数cm程度、0.25mmのゴム手袋で止まる

β線
R=0.407E1.38 (0.15MeV < E <0.8MeV)
R=0.542E-0.133 (0.8MeV < E)
R は g/cm2 の単位で、遮蔽体の密度で割って飛程を求める・エネルギーが大きいβ線を、重元素で遮蔽する場合は、制動放射X線が出やすいので注意する（転換率はエネルギーと原子番号に比例）。

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。

代表的なγ線源の実効線量透過率

被ばくと汚染の違い

被ばく

汚染

放射線を受けること

放射性物質が皮膚や衣服に付着した状態

放射線

放射性物質
外部被ばく

内部被ばく

6-3-6
原子力・エネルギー図面集 2015

汚染

α線

水中での最大飛程: 50μm程
狭い範囲に一気にエネルギーを放出する
止まる直前は特に沢山エネルギーを落とす

β線

水中での最大飛程: 1cm 程度

所々にぽつぽつとエネルギーを落とす
実際にはまっすぐ進まず跳ね返されながらジグザグに進む

γ線

途中ほとんど素通り

所々で電子を弾き出す

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。

放射線加重係数の説明
実効線量(Sv) = 吸収線量(Gy) × 放射線加重係数 × 組織加重係数→ α線: 20, β、γ線: 1相互作用の違いを反映

体内の放射能 *体重60kgの日本人 年間に被ばくする実効線量

K-40: 4,000Bq

170μSv/年

β・γ線のみPo-210: 20Bq

800μSv/年

α線を放出

空気中のラドントロンもα線を放出 → 世界平均で 1.26mSv/年
日本は木造建築が多く比較的被ばく量は少ない → 0.48mSv/年*そもそもの吸収線量、組織加重係数なども異なる内部被ばくはずっと体内で放射線を出すから危ないんじゃないの?

内部被ばくによる影響

・どんな放射線の種類か（α、β、γ）
・どのぐらいのエネルギーか・物理的な半減期・排出されやすさ（生物学的半減期）
・どんな臓器に蓄積されやすいか・蓄積される臓器の感受性50年間にわたる影響を積算して、摂取した時点でいっぺんに被ばくした物として管理する（預託線量）

実際には、少しずつ長い期間に被ばくするのと、同じ量をいっぺんに被ばくするのとでは、損傷修復のメカニズムがあるため、ゆっくり被ばくした方が影響は小さい。

様々な放射性核種（Sr-90, Cs-137, Pu-239 など）に対して、1Bq 摂取すると何mSv内部被ばくするかという、実効線量係数が求められている。（Cs-137 では 1.3×10^-5 mSv/Bq）
精米された状態で1kg あたりCs-137 を100Bq 含む米を、一食あたり1合（精米で150g、炊きあがりでは330g）食べるものとし、一日三食、365日毎日食べたとして1年間でどの程度内部被ばくするでしょうか? → 答えは 0.21mSv

長期間の被ばくの方が危険じゃないの?
合計で同じ線量を被ばくするなら、時間をかけた方が影響は少ない
1950年代に行われた、700万匹にも及ぶマウスを用いた、「メガマウスプロジェクト」からのデータ。

●高線量率（ 900mGy/分 X線）○低線量率（～8mGy/分 γ線）

同じ線量を被ばくしても、影響が小さい

細胞にはDNAを修復する力があるが、一気に被ばくすると修復が間に合わない。
100R = 1000mGy
放射線必須データ32、創元社、p.20. （メガマウスプロジェクトの論文より引用）

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。

GMサーベイメーター

一般人向けのサーベイメーター
・シリコン半導体センサー（フォトダイオード）を用いた計測器
フォトダイオードは、本来逆電圧をかけると電流が流れないダイオードに、光が当たると電流が流れるという、太陽電池と同様の効果を利用してフォトンを検出するセンサーである。これを光を通さない膜で包み、放射線を検出するようにしたもので、安価なサーベイメーターはほとんどこれを使用している。
エステーが発売しているエアカウンターSはその代表格で、3000円程度と非常に安価であるが、複数の核種を用いた実験で、理論値及びNaIシンチレーションサーベイメーターと比較してほぼ同じ値を示しており、かなり優秀である。
ただし、正確な測定には数分を要する。

♪
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。

実効線量 [Sv]

GM管の計数値 [count]

人体に与えられたダメージ→ 各臓器へのダメージを合計

検出器が捕捉した放射線の数（種類やエネルギーは分からない）
ほとんど検出器を透過してしまう

高い透過力で全身にダメージを与える（検出効率1%以下）

γ線
β線

γ線
ほぼ100%で検出するGM管の計数値はほとんどがβ線によるもの

ほとんどが皮膚近傍で止まってしまう

β線

外部被ばく線量はγ線によるもの

実効線量率を表示する検出器 →Cs-137のγ線の検出効率から逆算して計数値から実効線量を計算している

皮膚自体へのダメージは、別途、等価線量[Sv]（組織ごとのダメージ）として管理されている（窓材での吸収を除く）

β線は遮蔽されていることが前提

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。

液体シンチレーションカウンター

2πガスフローカウンター

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!