主題４ 放射線
強いエネルギーをもつ
粒子の流れと電磁波（１）2-4-1-1

４．放射線－強いエネルギーをもつ粒子の流れと電磁波（１）－どうして？
「正しく怖がろう」と言われる。でも見えない放射線を
正しく怖がるとはどういうことだろう
放射線の種類と特性

１．放射線と放射性物質

透過と吸収

放射線には、物質を通り抜ける性質（透過）と物質の原子や分子の軌道電子をはじき飛ばす能力（電離作用）がある。電離作用を起こして放射線（のエネルギー）は物質に吸収される。波長の短い電磁波であるＸ線やγ線は透過する性質が強い。一方、粒子線であるα線やβ線には強い電離作用があり、容易に物質に吸収される。

放射性物質の特性
ウランなどの重い原子核や、陽子と中性子の数のバランスがよくない原子核は、放射性崩壊を起こして別の物質に変わる性質がある。崩壊に伴い放射線が発生するのでこれらは放射性物質と呼ばれる。
放射性崩壊は放射性物質に固有な半減期で起こる。
放射性崩壊
アルファ崩壊（重い原子核の場合）

ベータ崩壊（中性子過剰核の場合）
中性子

α線(ヘリウム原子核)
γ線 α線やβ線放出後もエネルギーが余っていると、γ線が出る。
β線(電子)

半減期：ある放射性物質が半分になる期間

陽子

γ線＜放射線・放射性物質と放射能の関係＞「放射能」とは、「放射性物質」が「放射線を出す能力」のことである。

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――＜放射線の分類＞
放射線には電磁波と粒子線がある。物質に電離作用を引き起こす強さ以上のエネルギーがあるもの（電離放射線）を、一般
的に単に放射線と呼んでいる。
・電磁波の放射線：Ｘ線とγ線・粒子線：α線、β線、中性子線など＜放射線の電離作用＞

放射線によって原子の周りの電子が原子の外へはじき飛ばされ、電離(イオン)原子になる現象のこと（軌道が上側になるだ
けであれば励起）。人や動植物に放射線が当たると、電離作用によって細胞の遺伝子（DNA 分子）が切断され、修復がうまくいかなければ、DNA に異常をもたらす恐れがある。

2-4-1-2

（注）放射線を体に受ける（浴びる）ことを「被曝」と言う。常用漢字ではないため「被ばく」と記される。爆弾を受けた「被爆」とは意味が異なる。

２．身の回りの放射線や放射線の利用【体内に取り込んだ放射性物質から】【体外の放射線から】

空気中から：1.26mSv/年

宇宙から：0.39mSv/年
太陽や太陽系外からの宇宙線に由来

吸引したラドン（Rn-222 や
Rn-220）が崩壊

食べ物から：0.29mSv/年

大地から：0.48mSv/年
地中のウラン（U-238）、
トリウム（Th-232）、
カリウム（K-40）
が崩壊

食品中の
カリウム（K-40）
や炭素（C-14）が崩壊
被ばく線量の値は世界平均

自然放射線と年間の被ばく線量

放射線と放射能の単位＜放射線＞
受けた放射線（による影響の）量を表す単位には
実効線量 Sv（シーベルト）が用いられる。
放射線の強さ（線量率）
は実効線量を時間で割る。
実効線量率：Sv/h（シーベルト毎時）＜放射能＞
放射能の強さは放射性物質の崩壊数で表わされ、
Bq（ベクレル）が用いられる。
1Bq（ベクレル）＝1 崩壊／秒の関係がある。

放射線の利用
放射線の特性（透過と電離）を生かして様々な分野で利用されている。
（１）医療分野・レントゲン撮影や X 線 CT
・医療用器具の滅菌・放射線治療放射線で検査（２）農業分野
・食品照射
・放射線育種（３）工業分野
・ラジアルタイヤ・非破壊検査放射線で滅菌
放射線で強化

簡易型放射線モニターの例・身の回りの放射線を測ってみよう
放射線モニターは様々なところから無料で借りることができる。
・他にも身の回りで放射線を利用したものが
γ線測定器
β線測定器
ないか探してみよう――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――＜グレイ（Gy）
・シーベルト（Sv）
・ベクレル（Bq）＞
込んだことによる内部被ばくの実効線量は、放射性物質ごとに放射線に関連する単位としてグレイ（Gy）とシーベルト（Sv）
求められた換算係数（mSv/Bq）を使って計算する。
がある。グレイは吸収線量と呼ばれ、放射線が物質に作用する＜霧箱＞程度を、物質に与えたエネルギーで表したものである。物質１
霧箱とは、見えない放射線を、それが通ったあと（軌跡）を
kg に１J のエネルギーを与えると１Gy となる。
通して観測できる装置である。
生体への影響は、同じ吸収線量であっても放射線の種類や組ランタンのマントル
織・臓器によって異なる。このため、吸収線量にそれらの違い（放射線源）を考慮した補正を加えて求められる値が、実効線量シーベルト（Sv）である。
ベクレル（Bq）は単位時間当たりの放射性物質の崩壊数である。したがって、その崩壊に伴い発生する放射線のエネルギー
放射線の軌跡や人体への影響を表すものではない。放射性物質を体内に取り 手作りの霧箱

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主題４「放射線（強いエネルギーをもつ粒子の流れと電磁波（１））
」の学習展開授業のねらい：放射線の性質や人体への影響などの基礎的事項を学ぶ。
過度の放射線被ばくは生命にかかわるが、一方で、健康診断やがん治療に用いられるなど人類の生活の質向上に貢献している。この放射線の相反する特性を踏まえて、「正しく怖がる」ということを自分なりの表現で説明できる。
所要時間：２時間（１と２あわせて）学習の展開（１）
学習項目と内容

学習のポイント

教師用資料・WS との関連等＜問いかけ＞
放射能や放射線について、「正
放射能や放射線に対処するには、「正しく怖がしく怖がろう」と言われる。で る」（寺田寅彦の言葉）ことが大切と言われる。しも見えない放射線を正しく怖が かし、正しく怖がるということは大人にとってもるとはどういうことだろう。
難しい。メディアの報道などを通して、生徒は多くの情報に触れていると思われるが、断片的な理解に留まり、様々な誤解、思い込みも多いと考えられる。したがって、学習前または授業の冒頭に、放射線に対する知識を確認したり、何を怖いと思っているかを整理させたりしてから授業に入るのが望ましい。
（導入のための手立て例）
・事前アンケートで、生徒の放射能・放射線に関 ・事前アンケート「放射する認識（知識、印象など）を調べておく。
線に対するイメージ」
・授業の冒頭に、放射能・放射線に関する初歩的 ・「放射能・放射線に関すな認識に関する正誤クイズをする。
るクイズ（例）」
１．放射線と放射性物質

放射線の種類と特性

放射性物質の特性

放射線には高速で移動する粒子線と短波長の電磁波の２種類があること、また、放射線には透過 ・生徒用資料を配布する。
と吸収の特性が、放射性物質には物質固有の半減 ・各所から映像教材が配期と呼ばれる特性があることを押さえる。
布されているのでそれ・形態別分類と由来別分類
らを利用してもよい。
－形態別：粒子線（α線、β線）と電磁波（γ ・教師用 Q1,Q2
線、Ｘ線）
・WS1「放射線の発生模－由来別：放射性物質の原子核内（放射性崩壊） 型を作ってみよう」に由来するα線､β線､γ線とレントゲン装置などを使って原子核外で発生させるＸ線。
・透過と吸収・教師用 Q1,Q2－物質に当たった放射線は、物質の原子との電離作用によってエネルギーを失い、物質に吸収される。放射線の種類による透過と吸収の差は、電離作用と結びつけて考えさせると理解しやすい。
・半減期・教師用 Q3-Q5－誤解例として、「半減期の 2 倍の期間でなくな
る、半減期が長いと危険」などが知られてい ・WS2「量の変化を描いる。理解状況を確認して進めるのがよい。
てみよう」
・放射線-放射性物質-放射能の関係－この用語の混同はその後の誤解につながるので、質問等で理解状況を確実に押さえておく。

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学習項目と内容

学習のポイント

教師用資料・WS との関連等

２．身のまわりの放射線や放射身の回りに放射線が存在すること、放射線を利線の利用用した製品や医療などへの放射線の利用が、生活の質向上に貢献していることを押さえる。また、測定体験を通して放射線の存在を実感するとともに、単位の意味を確認する。
自然放射線とその内訳
・自然放射線の発生源を知り、年間被ばく線量の ・教師用 Q5-Q6
合計値を押さえる。また、外部の放射線による被ばく（外部被ばく）と、体内に取りこんだ放射性物質による被ばく（内部被ばく）があることを確認する。
－年間被ばく線量の合計値は、実習１において身の回りの測定値と比較させながら確認するとよい。
－日本の平均に福島事故の影響が反映されたも ・教師用 Q7,Q8のはまだない。なお、福島事故の関係からヨウ素とセシウムに関連する質問があればQ7-8を利用するとよい。
放射線と放射能の単位・シーベルトとベクレルの意味、身の回りの自然
放射線の程度、補助単位の使い方については、 ・教師用 Q4-Q9
測定体験や生徒自身に計算させるなどの方法により、しっかりと理解させたい。
＜実習１＞
・「はかるくん」「ガンマ
・身の回りの放射線を測ってみようくん」などの簡易型放－簡易型放射線モニターを用いて自然放射線を
射線モニター
測らせ、数値を実感させる。
－様々なところから貸－測定場所の空間線量率から年間被ばく線量をし出されている
計算させ、世界平均と比較させる。
・WS3「身の回りの放射＜実習２＞線を測ってみよう」
・放射線の飛跡を霧箱で見てみよう－余裕があれば、霧箱実験をしてみよう。なお、 ・霧箱
見えるものは放射線の飛跡であって、放射線 ・WS4「霧箱で見てみよそのものではないことを注意する。
う」
放射線の利用・様々な製品、場面で、放射線や放射性物質が利用され、役立っていることを押さえる。
・教師用 Q10＜実習３＞
・身の回りで放射線が利用されているものを探してみよう。
－生徒に思いつくものをあげさせる。日本が進んでいる分野と遅れている分野があることに気付かせる。
－余裕があれば、放射線の特性を利用して開発した製品を使った実験などをしてみよう。
例：ポリエチレンなどの高分子材料に全く新しい機能を放射線のエネルギーで接ぎ木した
放射線グラフト重合で開発された消臭剤

2-4-1-5

放射線に関するクイズ（例）【クイズの例】
えん

１．私たちの日常生活と放射線は無縁である。
・自然放射線の存在
・医療被ばく・放射線の効果を利用した食品や製品

×２．自然放射線は無害だが人工の放射線は危険。／自然放射線と人工放射線で×

りょう

は性質が異なる。／医 療 用の放射線には危険性がない。
・自然放射線も人工放射線も同じである。どんな放射線であろうとも被ばく線量（Sv）
が同じなら人体への影響も同じである。
３．体の外から放射線を受けると体に放射線が残る。／放射線を受けた人に近×づくと放射線がうつる。
・放射線は放射性物質から発生しており、体外から放射線を受けても受けた人に放射性物質ができたり残ったりするわけではないので、放射線が残ることはない。したがって、放射線を受けた人から放射線がうつることもない。
・一方で放射性物質が身体や衣服に付着した場合は、洗い流したり着替えたりする（汚染された衣服は廃棄する）などの処置により、身体から取り除くことが必要である。
・放射線と放射性物質（放射線を出す物、放射能と呼ばれることもある）の違いを認識して対処することが重要である。
び○
４．放射線は微量だが人間の身体からも出ている。
・日常的に摂取している普通の食品中にも微量ながら放射性物質が含まれているため、身体に放射性物質が摂りこまれ、放射性物質から発生した放射線の一部が身体を通過して身体外へ放出されている。
とこ×
５．放射線の強さは時間がたっても変わらない。／呼吸や食事で摂り込んだ放射性物質はいつまでも体内に残る。
・放射線を出す放射性物質には物理的半減期と呼ばれる特性があるので、時間とともに減少し、放射線の強さも時間と共に減少する。
・身体に摂りこまれた物質も、いつまでも体内に存在するのではなくその物質に応じて一定の割合で体外に排出される。したがって摂取を止めれば体内の量は徐々に減少する。摂取を続けていた場合も無制限に蓄積されるのではなく、摂取量と排出量がバランスした量が体内に存在することになる。
・体内に摂り込んだ放射性物質による放射線の強さは、上述の２つの効果が組み合されたものとなる。

2-4-1-6

６．放射線の進む方向は風によって変わる。
×・放射線には直進する性質があり、風などの影響でその方向が変わることはない（強力な電磁場などがあれば方向が影響されることもあるが、日常的な場面ではそのような状況はまずありえない）。
・但し、放射性物質については、放射性を持つことを除けばその物理的・化学的挙動
はその他の自然界の物質と同じであり、空気中に漂った放射性物質は風の流れや降雨降雪などの自然現象に影響されながら周囲に拡散し運ばれる。
・放射性物質は当然風下に流されるので、放射性物質が周辺環境に放出され避難する
場合は、風下を避けなければならない。
７．放射性物質は地球ができたときから自然界に存在した。
○
・地球の年齢は４６億年程度と言われるが、地球誕生時には現代よりはるかに多くの放射性物質が地球内部に存在していた。これらの大部分は放射線を出しながら安定な元素に変わっていったが、半減期の長い元素は今なお多く残っており自然放射線を出し続けている。また、宇宙からは今も昔も宇宙線が絶えることなく降り注いでいる。
・地球が冷えるに従ってできた原始の海では、宇宙線や太陽からの紫外線のエネルギ
ーで無機物から有機物が生成され（宇宙飛来説などもある）、自己と同じものを複製することができる生命体へと進化したと考えられている。これらが進化し地上に進出したのは、大気中に酸素が出現しオゾン層によって生物にとって有害な紫外線が遮断されるようになった４億５千年ほど前と考えられている。
・地上に進出した生物は、酸素を利用して効率的にエネルギーを生み出せるようになったが、その一方で、代謝過程で発生する活性酸素などの酸素毒性の影響を受けることとなった。生物はこの酸素毒性による障害に対して、抗酸化酵素を含む種々の酸化ストレス防御系の能力を獲得することによって対抗してきた。その結果、放射線環境の地球上でも今日まで途切れることなく子孫を残すことができ、我々人類の発展につながった。
８．自然放射線の強さは場所によって異なり、関東より関西の方が強い。
○
・自然放射線には、身体の外部からくるもの（宇宙線と大地からの放射線）と、身体の内部からくるもの（食物と空気中の放射性物質を摂りこむことによる放射線）がある。このうち国内での地域差が大きいものは大地からの放射線である。西日本一帯は東日本に比べて、ウランやトリウムなどの放射性物質を含む花崗岩地質のところが多いことから、一般的に自然放射線は若干高くなることが多い。しかし、これまで日本人がこの国で地域を問わず普通に暮らしてきたことから、この差を気にする必要は全くない。
・世界的に見れば、ラムサール（イラン）、ガラバリ（ブラジルの）、ケララ（インド）、陽江（中国）のように、自然放射線が日本の数倍以上に及ぶ地域が存在する。日本の値と比べると高放射線とみなされる地域にもかかわらず、その他の地域と同様に多くの人々が何世代にわたって普通に暮らしている。

2-4-1-7９．半減期が長いものは危険である。
×・半減期とは、放射性物質の半分が崩壊するまでに要する期間を言う。この崩壊ごとに放射線が発生する。したがって半減期が長いことは単位時間当たりの放射線放出
頻度が小さいことを、半減期が短いことは反対に単位時間当たりの放射線放出頻度が大きいことを意味する。したがって同じ重さ（質量）の放射性物質があって半減期が何桁も違う場合（厳密に頻度を比較するにはモル数を合わせる必要がある）、
半減期の長い物質の方が放射線量は少ないことになる。
・一方で、短半減期で非放射性の物質に変わるものは短期間で消滅する。例えば、ヨウ素 131 は半減期が 8 日なので、２か月程度で無視できる程度に減少する。しかし、セシウム 137 やカリウム 40 のような長半減期のもの（セシウム 137 は 30 年、カリウム 40 は 13 億年）は長い期間にわたって存在し続けることになる。同じベクレル数の物質があったとすると、短半減期のものはあっと言う間にベクレル値が減少
し検出されなくなるのに対して、長半減期のもののベクレル値の減少はゆっくりとしたものとなり、たとえ肉体的影響が無視できても長期にわたって精神的ストレスを与える可能性がある。
１０．Ｘ線よりγ線の方が強力である。
×・Ｘ線とγ線は発生方法の違いで定義されている呼び方である。γ線は原子核内部のエネルギー準位の遷移により発生（α崩壊やβ崩壊後に原子核が励起された状態［エネルギーが余っている］になっている場合にγ線を放出して基底状態になる）
し、原子核内部起源でないものがＸ線である。
・すなわち、波長や周波数（波長が短い、又は周波数が高いほどエネルギーは大きい）による区別ではないので、どちらが強いと一方的に決められるものではない。また、エネルギーが同じであれば、Ｘ線もγ線も同じものであり、区別がつかない。
・同様に原子核由来のベータ線に対して、原子核に由来しないで高速で移動する電子は電子線と呼ばれる。α線の場合はヘリウム粒子線となる。

2-4-1-8

１１．放射線に関連する発見・発明・研究でのノーベル賞受賞者はこれまでに○およ

２０人以上に及ぶ。
・Ｘ線を発見したレントゲンが第１回ノーベル物理学賞を受賞したように、放射線に関連する発見・発明・研究でのノーベル賞受賞者は多い。なお、以下の例示は主観的に抽出したものであり、学問の境界は明確でないので、見方によってはこれ以上の受賞者が関係していると言える。
1901
1903
1903
1908
1914
1915
1921
1922
1927
1927
1935
1935
1936
1936
1936
1938
1939
1943
1944
1946
1948
1951
1958
1960
1964
1967
1977
1979
1994

W.C.レントゲン：物理学賞（Ｘ線の発見）
A.H.ベクレル：物理学賞（放射能の発見）
P.キュリー、M.キュリー：物理学賞（放射能の研究）
E.ラザフォード：化学賞（元素の崩壊及び放射性物質の化学に関する研究）
M.T.F.ラウェ：物理学賞（結晶によるＸ線の回折の発見）
W.H.ブラッグ、W.L.ブラッグ：物理学賞（Ｘ線を用いた結晶構造の研究）
F.ソディ：化学賞（放射性物質の研究、同位体の起源と性質の研究）
N.H.D.ボーア：物理学賞（原子の構造と原子からの放射に関する研究）
C.T.R.ウィルソン：物理学賞（ウィルソン霧箱の発明及び気体電離の研究）
A.H.コンプトン：物理学賞（コンプトン効果の発見）
J.チャドウィック：物理学賞（中性子の発見）
I.ジョリオ・キュリー、J.F.ジョリオ・キュリー：化学賞（新種の放射性同位元素の作出）
C.D.アンダーソン：物理学賞（陽電子の発見、宇宙線の研究）
V.F.ヘス：物理学賞（宇宙線の発見と研究）
P.J.W.デバイ：化学賞（X 線回折による分子構造の研究）
E.フェルミ：物理学賞（中性子照射による放射性元素の研究、熱中性子による原子核反応の発見）
E.O.ローレンス：物理学賞（サイクロトロンの発明と改良、それによる人工放射性元素の研究）
G.ド・ヘヴェシ：化学賞（化学反応の研究における標識としての同位体の使用）
O.ハーン：化学賞（原子核分裂の発見）
H.J.マラー：生理学・医学賞（Ｘ線照射による人工突然変異の発見）
P.M.S.ブラケット：物理学賞（ウィルソン霧箱の改良、それを用いて核物理学・宇宙線物理学における発見）
E.M.マクミラン、G.T.シーボーグ（プルトニウムなどの超ウラン元素の発見）
P.A.チェレンコフ、I.M.フランク、I.E.タム：物理学賞（チェレンコフ効果の発見と解釈）
W.F.リビー：化学賞（放射性炭素による年代測定法）
D.C.ホジキン：化学賞（Ｘ線回折による生体物質の分子構造の解明）
H.A.ベーテ：物理学賞（太陽内の核融合反応の解明）
R.S.ヤロー：生理学・医学賞（ラジオイムノアッセイ法の開発）
A.M.コーマック、G.N.ハウンスフィールド：生理学・医学賞（コンピュータを用いたＸ線断層撮影法の開発）
C.G.シャル、B.N.ブロックハウス：物理学賞（中性子回折法の開発）
出典：原子力百科事典 ATOMICA から主観的に抽出

2-4-1-9

放射線に対するイメージ【事前アンケート】
う１．
「放射線」と聞いて、真っ先に心に浮かぶこと、気になることなどを、自由に以下の余白に記述しよう。
【放射線に対する生徒のイメージ（抜粋）の例】（ワークシート配布時は消去のこと）
 人体や環境に悪影響をおよぼすもの（浴びると白血病になったりする）。
 人体などに悪い影響を与えるもの。皮膚に悪影響を及ぼす。
 紫外線に類似の有害線。危険。肌が焼ける。
 生物に影響を与える。原子爆弾から出ている 目に見えない線。イメージカラー赤。いいものと危ないものがある？
 ある点から放射状に出ているのではないか（広範囲に広がるように）。
 太陽から出ている。
 人工でつくられたもの。見えないもの。
 Ｘ線。レントゲン。便利なときもある。
出典：「小鍛冶優 2012 ３０年ぶりに復活した「エネルギー（放射線）」の授業をどう進めるか 理科の教育０４ 日本理科教育学会 pp.29-32」から

こわ

こわ

２．
「放射線を正しく怖がろう」と言う言葉がある。でも、見えない放射線を正しく怖がるとはどういうことだろう。自分の考えを整理しておこう。
こわ

こわ（１）あなたが怖いと思っていることは何ですか（ない場合は、怖いと思っている人の気持ちを考えて想像してみよう）。

（２）上記について、あなた自身はどの程度正確な知識をもっていると思いますか。

こわ（３）正しく怖がるためにはどうしたらよいだろう。

2-4-1-10

ワークシート１：放射線の発生模型を作ってみよう（放射線の発生メカニズムを調べる）
かく

ほうかい

１．炭素 14 の原子核の崩壊模型を作る
かく

原子核に 6 つの陽子がある炭素原子には、3 種類の同位体（炭素 12（99%程度）、炭素 13（1%程度）、炭素 14（ごび

く微量））が自然界に存在し、そのうち、炭素 14 が放射性同位体である。
かくかく

炭素 14 の原子核モデルを作るには、原子核の部分に 6個の陽子と 8 個の中性子をおく。
電子が飛び出す(ベータ線)

かく＜炭素 14 の原子核＞
かく

炭素 14 の原子核は、陽子に対して中性子の数が多く不安定（エネルギーが余っている）なので、中か性子を陽子に換え、安定になろうとする。このときかくに電子（ベータ線）を原子核外に放出する。その結かく中性子 1 個を陽

ちっ

果、原子核は陽子が 7 個、中性子が 7 個の窒素 14か子に置き換えるかくの原子核となって安定（エネルギーが減る）する。
ちっｎ(中性子)→ｐ＋(陽子)＋ｅ－(電子)
中性子は電荷を持たないが、陽子になると＋の電荷を持つので、かく＜窒素 14 の原子核＞

つ－の電子(β線)を出して、電気的な釣り合いを保つ。
かく

ほうかい

２．カリウム 40 の原子核の崩壊模型を作る
カリウムにも自然界に 3 種類の同位体がある。
カリウム 39：93%程度、陽子 19 個、中性子 20 個、安定びカリウム 40：ごく微量、陽子 19 個、中性子 21 個、放射性カリウム 41：7%程度、陽子 19 個、中性子 22 個、安定き

このうち、陽子と中性子とも奇数のカリウム 40 が放射性同位体である。カリウム 40 は 90%
ほうかい

き

ほかく

程度がベータ崩壊しカルシウム 40 に変わる。10%程度は軌道電子捕獲※によってアルゴン 40 に
ほうかい

変わり、ガンマ線を放出する。これらの崩壊を模型で表してみよう。
き

かく

こ

かく

※ 電子軌道の電子が原子核に取り込まれ、原子核内の陽子と反応し中性子となる。
質量数は変化せず原子番号が一つ減る。
かく

ぐう

けい

【補足】原子核は、陽子と中性子が同数ぐらいで、偶数である方が安定する傾向にある。
かく

ただし、原子番号の大きい元素（重い原子核）では、相対的に中性子の割合が増
けいえる傾向にある。

2-4-1-11

えがワークシート２：量の変化を描いてみよう
半減期が１０日の放射性物質が１００，０００個ある。２か月後には何個になってえがいるか、次のグラフに描いてみよう。
■計算
期間

放射性物質の数

計算

０日目

１００，０００個────────────

１０日目

個

２０日目

個

３０日目

個

４０日目

個

５０日目

個

６０日目

個

■作図

150,000
140,000
放 130,000
射 120,000
性物 110,000
質 100,000の数 90,000（
個 80,000） 70,000
60,00050,00040,00030,00020,00010,000
0
0

10

20

30

期間（日）
2-4-1-12

40

50

60

えが

ワークシート２：量の変化を描いてみよう
半減期が１０日の放射性物質が１００，０００個ある。２か月後には何個になってえがいるか、次のグラフに描いてみよう。
■計算
期間

放射性物質の数

計算

０日目

１００，０００個────────────

１０日目

５０，０００個

１００，０００÷２＝５０，０００

２０日目

２５，０００個

５０，０００÷２＝２５，０００

３０日目

１２，５００個

２５，０００÷２＝１２，５００

４０日目

６，２５０個

１２，５００÷２＝６，２５０

５０日目

３，１２５個

６，２５０÷２＝３，１２５

６０日目

１，５６２.５個

３，１２５÷２＝１，５６２.５■作図

150,000
140,000
放 130,000
射 120,000
性物 110,000
質 100,000の数 90,000（
個 80,000） 70,000
60,00050,00040,00030,00020,00010,000
0
0

10

20

30

期間（日）
2-4-1-13

40

50

60

ワークシート３：身の回りの放射線を測ってみよう
かん

放射線は、宇宙や大地、岩石、鉄筋コンクリートの家屋、食べ物などの自然環境や身の回りのどこにでも存在し、私たちは日々の生活の中で放射線を受けている。この放射線を測る装置が、簡易放射線測定器「はかるくん」などである。機種によって、ガンマ線を測れるものとベータ線を測れるものがある。

■ 測定器の扱い方
 測定器に付属する説明書をよく読んでから使おう。
ねいあつか 放射線測定器は精密機械である。ぶつけたり落したりしないように丁寧に取 扱 おう。
■ 放射線を測ってみよう。
単位：μＳｖ／ｈ＊１
物質（場所）
空間線量率（Ａ

１回目 ２回目 ３回目

平均

気づいたこと）しお＊２
カリ肥料＊２
かこう岩（みかげ石）＊２
湯の花＊２
マントル＊２＊１：使用する測定器の単位を確認のこと。
“／ｈ”は“一時間当たり”を意味する。
こう＊２：「はかるくん」特性実験セットなどに付属しているものに応じて変更する。

■計算してみよう。
ひ（１）世界の平均的な年間被ばく線量
配布資料に示された４つの値から計算しよう
ひ

世界の平均的な年間被ばく線量

＝

ｍＳｖ／年

ひ

（２）ある場所（Ａ）の年間被ばく線量ある場所（Ａ）に１年間ずっといると、どれくらいの（年間）放射線を浴びることになるか。計算してみよう。なお、補助単位には“μ”ではなく“ｍ”を使用する。
Ａの空間線量率

＝

μＳｖ／ｈ

ひ

Ａの場所での年間被ばく線量＝2-4-1-14

ｍＳｖ／年

きり

ワークシート４：霧箱で見てみよう
せききり

霧箱を使うと放射線の飛跡を観察することができる。様々な作り方が各所で提案されているが、このワークシートにも一つの作り方を示しておいた。調達が不便なドライアイス
を使用しないでペルチェ素子を用いている。
本格的なものでは自然界の放射線だけで十分観察できるが、簡易型ではマントルピース
を放射線源として使うことが多い。キャンプなどで使うランタン用マントルにはトリウム
ふく原子（原子番号 90）が含まれている。天然に存在する同位体は放射性のトリウム２３２だ
むすめかく

ほうかい

けで安定同位体はない。トリウム２３２とその 娘 核種はα線やβ線を出して崩壊し、放射ぎょう

せき

線が飛んだところでアルコール蒸気が飛行機雲のように 凝 縮して飛跡として観察できる。
せき

飛跡の形状は放射線によって異なる。
せき

かく・短く、やや太い数ｃｍ程度の飛跡…α線（ヘリウム原子核の流れ）
かみせき・縮れた髪の毛のような飛跡…β線（電子の流れ）
せき・細く長い飛跡…ミューオン（宇宙線の一種）
せき■放射線の飛跡をスケッチしよう

せき＜飛跡のスケッチ＞
2-4-1-15

ドライアイスを使わない「ペルチェ素子を使った霧箱」の作り方
１．準備物
 ペルチェ素子（ＴＥＣ１－１２７０８）外形：４×４ｃｍ 厚さ３.８２ｍｍ
１２Ｖ用（４～１６.８Ｖ）、最大電流９Ａ 最大吸熱量８０Ｗ 最大温度差７０℃
秋月電子通商で購入（税込み７５０円／枚）
他にもいろいろなサイズ、規格のペルチェ素子があり、よく似たものにペルチェ素子（ＴＥＣ１－
１２７０６）外形：４×４ｃｍ 厚さ３.８ｍｍ １２Ｖ用（４～１６.８Ｖ），最大電流６Ａ
最大吸熱量５７Ｗ 最大温度差７０℃ 秋月電子通商で購入（税込み７００円／枚）などがあるが、なるべく吸熱量の大きいものを使用したい。
 放熱器（ヒートシンク）５４×５０×１５ｍｍ（15PB054-01050）１００円／個
これは、大きいものほど放熱効果も高いので、なるべく大きいものにしたい。
 熱伝導両面テープ（シール） ４０×４０ｍｍ １００円／枚
なお、熱伝導シート以外にも、超微粒子の純銀を含んだシルバーグリースやボンドのように固まる
放熱用シリコーングリースなどがある。
 線源（ＣＡＰＴＡＩＮ ＳＴＡＧのマントル） 皿ねじ（４×１０ｍｍ）ステンレス製
 ラッカースプレー黒 透明丸カップ（１２０ｍｌ）
 フェルト（シールタイプ）
 エタノール
２．作り方① 電圧をかけたときに、ペルチェ素子の冷える面に黒色のスプレーを吹き付けて乾かす。

③ 熱伝導シートを、ペルチェ素子のサイズに切り、ペルチェ素子に貼る。

2-4-1-16② なるべく大きな放熱器を用意し、ペルチェ素子を貼り付ける面を黒く塗る。

④ ペルチェ素子と放熱器を、熱伝導シートを使って貼り付ける。

⑤ 容量２７０ｍｌの透明カップの下に、４×４ｃｍのペルチェ素子を置いて、カップの底に４×４ｃｍの印をつける。

⑥ カッターナイフを使って、カップの底に４×４ｃｍの穴を開ける。

⑦ ノリのついたフェルトを１ｃｍ幅で切る。そのフェルトを、カップの上部の内側に貼る。

⑧ ペルチェ素子の上に、カップを乗せる。

⑨ 放射線源としてトリウムを含むランタンのマ
ントルの糸をほどいて、皿ねじに巻き付ける。

⑩ ヒートシンクが入る以上の大きさのタッパに、水を入れて低温で凍らせておく。

2-4-1-17

⑪ フェルトに十分エタノールを浸み込ませて蓋をする。その霧箱をタッパの氷の上に乗せる。

⑫ ペルチェ素子に電圧をかけ、電流を４Ａ程度流す。霧箱の側面から光を当てて観察する。
数十秒すると、放射線の飛跡が、白い糸状の筋となって観察される。

作り方のポイントは，放熱部の熱をいかにうまく逃がすかということである。そうすることで、冷却面の温度を低く保つことができる（両面の温度差 最大７０℃）。そのため、４×４ｃｍのペルチェ素
子に、なるべく大きな放熱器を熱伝導シールで貼り付け、それをタッパに水を入れて冷凍庫で凍らせた（なるべく低温になるよう凍らせる）氷の上に置いて冷やすようにした。そうすると、ペルチェ素子の冷却面はかなり冷える（－３０℃程度が望ましいようである）のでエタノールの冷却機として使える。
ペルチェ素子は、透明カップの底に穴（４×４ｃｍ）を開けて取り付けた。カップの上面には、フェルトを貼り付けて、たっぷりエタノールを浸み込ませた。線源には、ランタンのマントルを使った。マントルからは放射性物質トリウムによるα（アルファ）線、β（ベータ）線 と、ごく微量のγ（ガンマ）線が発生する。ランタンのマントルは糸で編まれているので、その糸をほどくと、１０ｃｍ程度の長さの糸がたくさん得られるので、皿ねじに１～２本巻き付けて、ボンドでほどけないように接着して使用した。
ペルチェ素子にかける電圧と電流は、１０Ｖと４Ａ程度にした。氷の上に霧箱をセットし電源を入れると、数十秒で飛跡が観察できるようになる。２～３分程度じっくり観察すると、十数個以上は観察できる（慣れるとよくわかるようになる）。
タッパの氷は、１０分程度しか持たないので、氷が融とけたら、霧箱を乗せる位置を変えながら行う。
終了したら、少し氷の表面に水を足して、そのまま冷蔵庫に入れて置けば再び使える。

（小鍛冶 優）2-4-1-18

Q1 放射線とは？

実際にはどんなものがある・・・・
粒子線では、アルファ(α)線やベータ(β)線など

強いエネルギーをもつ「粒子の流れ」と「電磁波」

α線はヘリウム原子核（２＋の電荷）、β線は電子（－の電荷）が高速で移動。
α線やβ線は荷電粒子なので、原子と衝突すると容易に軌道電子をはじき飛ばす =>電離作用大=>エネルギーを軌道電子に与えて止まる。
言い換えると物質に吸収されやすい。

α線

 粒子線：原子核を構成する粒子や電子などが、高速（すなわち高エネルギー）で移動すると放射線。

β線

空気（窒素と酸素の分子）よりもはるかに小さいので、見えないし、風（空気の流れ）で向きが変わることもない。当然、においもないし触ることもできない。
 電磁波：光や電波などの総称。紫外線よりも波長が短いもの（すなわち高エネルギー）が放射線。
人間の目で感知できない。感じるどころか、エネルギーが強過ぎて目が損傷する。光の仲間なので、速度は光速、においもないし触ることもできない。

電磁波では、ガンマ(γ)線とエックス(Ｘ)線
発生方法の違いで区分されるが、同じ電磁波だ※。電荷を伴わないので、軌道電子をはじき飛ばす確率は低い =>電離作用小=>高エネルギーで長い距離を移動する。
原子核の直径は原子の直径の数万分の１、
言い換えると物質を透過する性質がある。

γ線
Ｘ線

甲子園球場の中のアリのようなものだ。
=>γ線やＸ線から見れば、原子の中はスカスカの空間だ。

※生徒用資料コラム参照

Q2 放射線はどのように発生する？

通り抜けたり抜けなかったりするのは・・・・

α線、β線、γ線は放射性物質の原子核の崩壊によって発生する。

物質の電子（－の電荷）との相互の干渉で、放射線は止められる（エネルギーを失う）
・放射線側：電荷が多い
・止める側：電子が多い（原子番号（干渉大）が大きく高密度）放射性物質の物理的な性質で発生するα線

α崩壊（重い原子核の場合）

α線

γ線

Ｘ線はＸ線発生装置によって人工的に発生させる。

β崩壊（中性子過剰核の場合）

β線

中性子

陽子

γ線
エネルギー過剰で不安定
陽子と中性子の総数が多す
ぎたり、陽子と中性子の不均衡が大きすぎたりする状態

α線やβ線放出後もエネルギーが余っていると、γ線が出る。

＋（２＋の荷電粒子）

β線

高速の電子を原子にぶつけたりして発生させる（軌道電子の遷移によって発生）。

－（－の荷電粒子）Ｘ線,γ線

余分なエネル
ギーを放射線と
して放出

（無電荷）

紙（セルロース：炭水化物）
炭素や酸素の軌道電子と効率よく干渉し、短距離でエネルギーを奪う。

炭素：原子番号６
酸素：原子番号８

アルミニウム（原子番号１３）
アルミニウムの自由電子と効率よく干渉し、短距離でエネルギーを失う。

厚い鉛（原子番号８２）
鉛を厚くし、自由電子による干渉のチャン
スを増やすことによってエネルギーを奪う。

半減期が長いことは、いつまでも危険ということなの・・・・

Q3 放射線はいつまでも出る？
放射性物質には物質固有の半減期がある。

放射線は放射性崩壊に伴って放出される

半減期ごとに半分は別の物質に崩壊
元の放射性物質は半分に＋=>半減期が長い（崩壊がゆっくり）ということは、放射線もゆっくり（少しずつ）放出されるということ崩壊した放射性物質
から放射線が出る

1半減期で1/22半減期で1/4：5半減期で1/32：
主な放射性物質の半減期

半減期が長いと長期間に放射線が少しずつ放出される（放射線が弱くなる）

ヨウ素131

8日

セシウム13730年

プルトニウム239

2.4万年

カリウム4013億年

半減期：ある放射性物質が半分になる期間（物質で決まっている）

ウラン23845億年

量の変化を描いてみよう（ワークシート１）

2-4-1-19

Q4 放射線の強さや出す能力はどのように表す？

Bq、Sv、mSv/h・・どんな関係・・・・
 Svはずっと放射線を受けた時の積算値。瞬間的な値（放射線の強さ：線量率）は Sv/h のように、時間当たりで表す。

放射線：「放射性物質」から周囲に放射放射線の強さは、放射線から物質に吸収されるエネルギー（吸収線量）で表す
単位はＧｙ（グレイ）

放射性物質

Svは大きな単位なので、実用的には千分の1、百万分の1の補助単位を使って表す（1Sv＝1,000mSv＝1,000,000μSv）。
線量率：１μSv/hのところに24時間（h）いると、被ばく線量＝ １μSv/h×24h＝24μSv（この被ばくの仕方は「外部被ばく」）

1kgの物質1J（ジュール）

放射線

放射能：「放射性物質」が放射線を出す能力

１kgあたり１Jのエネル
ギー吸収があると1Gy

単位はBq（ベクレル）
1秒間に1個が崩壊すると1Bq

 Bqは放射性物質を摂取した時の被ばくと関係が深い

実効線量：Sv（シーベルト）
人体が放射線のエネルギーを吸収したことによる影響度を表す=>Gy（グレイ）に影響度合い※を乗じる

放射線は放射性崩壊に伴い発生するので、単位時間当たりの崩壊数で表す。

放射線を受ける（浴びる）
ひ ばく
ことを被曝という。

※放射線の種類による違い、人体の組織・臓器による差を補正する。γ線・X線の場合、
1Gy＝1Svとしてよい。

（この被ばくの仕方は「内部被ばく」※１）
Bqは放射性物質のある時点での崩壊数。崩壊数の推移（半減期に従う）や発生する放射線の強さは放射性物質ごとに異なる。したがって、放射性物質を摂取したことによる被ばく線量※２（mSv）は、放射性物質ごとに係数（線量換算係数：mSv/Bq）を用いて換算する。
※１：放射線（２）参照
２：正確には預託実効線量

Q5 外部被ばく・内部被ばくとは？

被爆、被曝、被ばく・・・・※

被爆：爆撃によって被害を受けること。原子爆弾・水素爆弾で被害を受けること。「爆」は常用漢字。
さら

被曝：放射線や化学物質に曝（または晒）されること。
「曝」「晒」とも常用漢字外。
被ばく：常用漢字外をひらがな表記とする原則に従えば、「被曝」を意味すると考えられる。
※（注）被ばくの防止・低減方法については（２）のQ8参照※放射性物質が線源となる

Q6身の回りにも放射線がある？
【体内に取り込んだ放射性物質から】

大地や空気中の放射性物質はどこから・・・・

空気中から：1.26mSv/年

宇宙から：0.39mSv/年

ラドン（Rn-220、222）が崩壊

太陽や太陽系外からの宇宙線に由来

食べ物から：0.29mSv/年

大地から：0.48mSv/年ウラン（U-238）
トリウム（Th-232）
カリウム（K-40）

カリウム（K-40）
炭素（C-14） が崩壊
ポロニウム（Po-210）

外部被ばく

内部被ばく

Rn-220
Rn-222【体外の放射線から】宇宙線は空気中の物質と衝突して放射性物質をつくる。炭素（C-14）など
がずっと２次的に生成されている。

ラドン（Rn-220、Rn-222）、
ポロニウム（Po-210）な
どは、ウラン、トリウムが崩壊して安定物質に変わるまでの過程でできる。

が崩壊

宇宙線

自然放射線と年間の被ばく線量（被ばく線量の値は世界平均（合計：2.4mSv/年）を示す）

K-40、C-14
Po-210など

0.3mSv/年＜日本の平均＞

0.48mSv/年

魚の骨等にあるポロニウム（Po-210）の寄与を見直した結果、従来の1.5mSv/年から2.09mSv/年に改定された（注）福島第一原子力発電所事故の影響は入っていない

合計
2.1mSv/年

0.33mSv/年

ウラン（U-238）、トリウム（Th-232）、
カリウム（K-40）などは地球誕生時から残っているものだ（原始放射性核種と呼ばれる）。

0.99mSv/年

出典：（公財）原子力安全研究協会「新版生活環境放射線（国民線量の算定）」（2011年）

2-4-1-20

U-238
Th-232
K-40などその他に、核実験や原子力施設の事故に起因する人工の放射性物質がある。また、放射性物質によらない放射線源として医療施設、研究施設、産業施設がある。

Q7 原子力発電所には、なぜヨウ素やセシウムがある？

なぜ、ヨウ素とセシウムだけが話題になる・・・・
ヨウ素とセシウムには次の物理的・生物化学的特徴があり、放射線防護の観点から、注意すべき元素だからだ。

ヨウ素やセシウムは核分裂生成物。
ウランの核分裂の結果できた様々な放射性物質の一部。
（注）主題3の資料参照• 気体状になりやすく、施設から漏れると周辺環境に拡散しやすい。

I-131,133
Cs-134,137

Sr-90

核分裂生成物の収率

質量数が90と140前後の破片に分裂しやすいので、ヨウ素とセシウムの割合が高い。

• 体内に取り込まれる元素である※。取り込むと、ヨウ素は甲状腺にたまりやすい。セシウムはカリウムの仲間で筋肉に集まり全身に分布しやすい。
※排出もされる。体内の濃度は取り込み量と排出量のバランスで決まる。

U-235の場合

アルカリ金属
同じ族（縦列）に属する元素は性質が似通っている

原子力百科事典ATOMICAから核分裂生成物の質量数（ウラン235の場合）

Q8 放射性のヨウ素やセシウムの身体への影響は？

放射線は体に残ったりうつったりしないの・・・・
放射線：「放射性物質」から周囲に放射 放射性ヨウ素やセシウムを体内に取り込むと、• ヨウ素が甲状腺に集まり、甲状腺が被ばく=>甲状腺ガンの恐れが高まる• セシウムは全身に分布するので全身が被ばく=>ガンや白血病の恐れが高まる

ない！
放射線が身体に残ったり、うつったり、たまったりすることはない！

放射性物質

 放射線を受けても、それだけで体に放射性物質が移動することはない。

人体への影響は被ばく線量と関係している。
詳しくは次の（２）で学習しよう

 放射性物質がなくなれば放射線も消える

 影響の防止には、身体に取り込まないことが最も大切だ。
• マスク・長袖シャツなどで、体への付着や吸引を防ぐ• ドアや窓を閉め、換気扇を止める• 制限された飲食物はとらない
その他の対策も含めて、次の（２）で身の守り方を学ぼう。

・放射性物質を体内に摂取すると、それから出た放射線が体を通過して外部へ出ることもある。
・食品にはカリウム40などの自然の放射性物質が既に含まれている。

放射線を見る装置があるの・・・・

Q9 放射線はどのように測る？

放射線は見えない（Q1参照）。
見えているのは放射線の軌跡（通った跡）。

太陽電池を思い出してみよう（主題2）
光で電気が起こる現象を利用すれば、光の強さを測ることができる

光で半導体の電子や正孔が移動し起電力が発生する。

霧箱

放射線も同様の原理を利用して測ることができる。

簡易型放射線モニター

飛行機が通った跡に水蒸気の雲が見える

エタノールの蒸気が充満

エタノールの蒸気雲（放射線の軌跡）
軌跡が見える原理は飛行機雲と同じ測ってみよう（ワークシート２）

γ線測定器

β線測定器

霧箱で見てみよう（ワークシート３）2-4-1-21

ランタンのマントル（放射線源）

Q10 放射線の利用は？
放射線の特性（透過と電離）を生かして様々な分野で利用されている。
（１）医療分野
CT・レントゲン撮影やX線CT・医療用器具の滅菌・放射線治療品種改良によって今までなかった（２）農業分野
色や形の花をつくる（放射線育種）
・食品照射
発芽を防ぎ保存・放射線育種性を高める（３）工業分野
ゴムの分子同士・ラジアルタイヤを橋かけして強度を増す
・非破壊検査生活の中で放射線を利用しているもの、利用するとよいと思われるものを探してみよう。

海外と比較してどうなんだろう・・・・
総計5.98mSv/年

 医療分野での利用は日本が多い

医療被ばく：3.87

陽子線治療施設
自然放射線：2.1（財団法人若狭湾エネルギー研究センターにて撮影）

その他：職業被ばく、核実験フォールアウトなど

日本人の医療被ばく線量＝3. 87mSv/年（世界平均は0.6mSv/年）
がん細胞を狙いうちできる割合が高まる

公益財団法人原子力安全研究協会 新版 生活環境
放射線（国民線量の算定）（H23.12）から

Ｘ線荷物検査その他、半減期が物質によって決まっていることを利用して年代を測定したり、放射線を目印（トレーサー）として利用したりするなどの用途にも使われている。

 食品分野での利用は海外で進んでいる

2-4-1-22

原子力委員会第1回食品照射専門部会（H24.12.14）資料3から抜粋