成功能教育毛越テキスト～欧刺続の世界をのぞいてみよう～大阪府立大学広瀬瀬川発センター編長:秋宮優良
ß線を止めるα線を止めるY線、X線を止める中性子線を止める水やコンクリート薄い金属板(= 2mm狭い範囲に一気にエネルギーを放出します水の中では数十μ m程度、空気の中でも数cmしか飛べず、紙一枚で止まってしまいますが、その範囲に一気にエネルギーを放出します。波長の短い光の仲間プラスやマイナスの電気を持っていないため、ほとんど素通りしていきます弾き出された電子は、β線と同じように振る舞います
光子のエネルギー E÷1240/ λ [eV],  λ :波長[nm] 12.4keV 1.24MeV 1.24eV 10 15m 10 ¹⁴ｍ 10 10m 10 °m 10°m 10 7m 10 13m 10 12m 10 11m 10°m 10 5m
(1 THz) (1GHz) (1MHz)知潟楚対画X
放射線は普通目に見えませんし、音も聞こえず人間には感じ取ることが出来ないため、どんなものだか良く分かりませんよね。そこで、100年ほど前に発明された「霧箱」と言う装置を使って放射線が通った後を目で見てみましょう!普段、何もないと思っていた空気の中にも、放射線はたくさん飛び交っているんですよ。放射線にも色々種類があって、その種類によって飛び方が違うんですよ。温度が高いとたくさん蒸発しますアルコールの蒸気液体のアルコールの小さな粒温度が低いと蒸気では居られませんドライアイスやペルチェ素子でとても冷忘く冷やされています過飽和の蒸気温度が低くなると、蒸発した気体のアルコールは液体に戻ろうとします。霧のように見える白い点々は液体のアルコールの小さな粒です。でも、温度が下がったのに液体の粒を作らずにためらっている蒸気も漂っています（過飽和状態と言います）。そこにちよっとした刺激を加えてやると、過飽和の蒸気は次々に液体の粒に変化していきます。どうして白い筋の様に見えるの?放射線が空気中を走ると、たくさんの電子を弾き飛ばしてプラスとマイナスのイオンのペアを作ります。このイオンが過飽和の蒸気の中に出来ると、そこを中心核にして小さな液体の粒になります。この液体の粒が放射線が通った後にたくさん出来るので、白い筋の様に見えるのです。（放射線の飛跡と言います）過飽和の蒸気は冷やされている容器の底に薄く広がっているだけなので、底に平行に走った放射線しか見ることができません。また液体の粒はすぐ蒸発してしまって、数秒で見えなくなってしまいます。電離によるイオン対の生成放射線として飛んで行っている原子核や電子は小さすぎてとても目では見られませんし、とても素早いので超スピードのカメラでも追いつきません。でも、飛んでいった跡が残って、目で見えるのです。これは、空の上の飛行機雲と同じです。飛行機が飛んでいった後にもしばらく飛行機雲が残っているのを見ることができます。飛行機雲は、空の上の寒いところで過飽和になった水蒸気が、飛行機のエンジンから出てきた排気ガスなどが刺激になって小さな液体の水の粒、つまり雲になった物です。霧箱での飛跡の観察&線の飛跡ß線の飛跡真っ直ぐで、はっきりとしています。空気中を数cm飛んだだけで止まってしまいます。糸くずのようなうっすらとした、曲がりくねった跡を残します。よく見ないと、見ることができません。
放射線(エネルギーの運び手)の種類-タ線中性子線エックス線ガンマ線安定な原子核へ60 Ni別の元素に変化する!錬金術師が煮ても焼いても変化しなかった原子が変化する加速器などでも作れるが、 α線、β線、τ線は原子核内起因の物だけをそう呼ぶ放射能の減衰挙動について•放射性核種は、放射線を放出すると別の原子核に変わってしまい、どんどん数が減っていきます。 000000000 DOO 000000000 00000000 (人人人人人人のし( ) ( ) ) ) ) ) ) ( )( )( )( ) ( )( )( )( )( )( )( ) ( )( )( )スタート時白: 100個黒: 0個三回標日: 13個黒: 87個日白: 50個黒: 50個→黒に変わったAC [日]日日: 6個黒: a白: 3個黒: 97個に変わった数: 3個
※壊変生成物(原子核が放射線を出して別の原子核になったもの)からの放射線も含む6-1-7
天然の放射性核種
地球が誕生して約50億年、未だに天然の放射性核種が残る。放射性核種の半減期則より10半減期の後では元の1024分の1、 40半減期では1兆分の1となるため、半減期の短い核種は既に消滅している。壊変系列をつくる放射性核種親となる核種の寿命が長く(U-238 45億年, Th-232 140億年) 、 α崩壊に伴って質量数が親核種から4ずつ小さくなる。
系列を作らない核種
大気上層で宇宙線により3H (10 18 Bq/y)、14 C (1.3x10 15 Bq/y)が生成される。 3Hは半減期12.3年、14Cは5730年と短い。一方、地球誕生時から存在したものとして以下の核種などが知られている。 40K (半減期12.8億年,天然のK中の存在比0.0117％)、
半滅期の記号;s(秒), ms(10~秒), μ s(10~6秒), m(分), h(時), d(日), y(年)図1-1　天然放射性核種の壊変系列図(ウラン系列)(1/4) [出典]国立天文台(編):理科年表2010年版、丸善(2009年10月)、p.468-469
※放射能を持つ物質(放射性物質)のことを指して用いられる場合もある6-1-1
被ばく放射線を受けること汚染放射性物質が皮膚や衣服に付着した状態外部被ばく内部被ばく汚染食品からの放射線太陽から帯電した粒子が大量に放出されています。地球の磁場に捉えられた一部がオーロラとして観測されます。超新星爆発などで発生した非常にエネルギーの高い（～10²⁰ eV）銀河宇宙線も飛んできています。上空で大気とぶつかって核反応により放射性核種の生成が起きています。 (一年間にC-14: 10¹5 Bq, H-3  (トリチウム）: 10¹8 Bq程度が生成されています)アラスカ、フェアバンクスで観察されたオーロラどうし座のかに年末居郷祭の残営大気で遮蔽されていない上空では放射線量が増加します。欧米への飛行機での往復で100～200 μ Sv程度被ばくします。宇宙ステーション（ISS:高度400km）では、1日当たり0.5～ 1mSv程度にもなります。国際宇宙ステーション ISS の完成予想図花岡有
地中の岩石の中には少しずつウランが含まれていて、平均で1トンあたり2.4g、花崗岩には11gも含まれていて、140kBqに相当します。ウランの娘核種もまた放射線を出して別の放射性核種となる、壊変系列を形成しています。地球の内部が暖かく、温泉が出るのも、地球の内部の放射性
物質の崩壊によるエネルギーだと言われています。ラドン温気全国の自然放射線テトンネルの中は周囲を岩石に囲まれてるため地表よりも放射線量が高くなります。 (東名高速の日本坂トンネルで0.13 μ Sv/hなど地表の倍程度）壊変系列の中に気体の放射性核種、ラドンが含まれていて、石の中から出てきて空気中を飛んでいます。これが肺の中でα線を放出して内部被曝を起こします。世界には日本よりはるかに自然放射線量が高い（年間10mSv以上）地域があります。国内でも岩盤が多く露出している地域では比較的放射線量が高く、火山灰で覆われている地域などは低く、県単位の比較でも年間で300 μ Sv程度異なります。イタリア・ピサの大聖堂天然のカリウム1gには30BqのK-40が入っています。カリウムは作物に、そして人間にとっても必須の元素の一つです。昆布や椎茸、キュウリなどに沢山含まれており、人間の体の中にも体重60kgで4000BqのK-40が含まれていて一年間で170 μ Sv被曝しています。カリ肥料60kgの日本人の体の中にはおよそ20BqのPo（ポロニウム）-210と言う放射性核種が含まれています。K-40がβ線/ γ線を放出するのに対して、このPo-210はα線を放出するため、内部被曝量は年間で800 μ SVにもなります。タバコ1本には0.024BqのPo-210が含まれており、一日-箱の喫煙で年に100 μ Sv被曝します。
出典:田道科学委員会(UNSCEAR) 2008年報告書、(公財)原子力安全研究協会「新版生活職境政射線(平成23年) 」 6-2-2医療での放射線胸のX線検診で50 μ Sv胃のX線検診で600 μ S、 CTスキヤンでは数mSv被曝によるリスク←→ケガ病気のリスクどちらが大きいかをよく考える必要があります。 ★ 100mSvでガンによる死亡率0.5%上乗せ診察だけでなく、「治療」にも放射線が使われています図 2   重粒子線照射治療の利点(2)この図では深さ約15cmのところにおいて最大線量となり、大きな線量を与えることができる。深さは調節でき[出典]放射線医学総合研究所：重粒子線が人治療装置多方向からの照射や画像誘導でのピンポイントの照射甲状腺ガン: 3.7～7.4GBqの大量のヨウ素-131を投与ホウ素中性子捕捉療法Boron Neutron Capture Therapy(BNCT)体の奥の手術が難しいガン:加速器からのイオンビームで特定の深さを集中攻撃広範囲に分散したガン:ホウ素を取込ませた癌細胞に中性子をあてる進兵療によ放射線の種類によって影響が違います同じエネルギーの放射線を吸収した場合でも、アルファ線と,ベータ線、ガンマ線とでは、20倍も影響の大きさが違います。相互作用の違いを反映体内の放射能*体重60kgの日本人1年間に被ばくする実効線量Y-40: 4,000q 0.17ミリシーベルトβ・ケ線のみポロニウムPo-210: 20Bq 0.80ミリシーベルトα線を放出
同じベクレルの放射能でも体に与える影響は全く異なります！プルトニウム−239: 5.1MeVのα線、半減期2.4万年、肺や肝臓などに沈着セシウム−137: 0.51MeVのβ線と662keVのγ線、半減期30年、カリウムなどともに体外に排出トリチウム(H-3): 18.6keVのβ線、半減期12.3年、水と共に体外に排出
2500〜6000mGy不妊(生殖腺) *¹ 、3000〜5000mGy一時脱毛(皮ふ) *¹ 100ミリシーベルト以下被ばくによる発がんリスクに統計的な差はないラムサール（イラン）、ケララ、チェンナイ（インド）大地からの自然放射線0.5~613.2 (住民の方の健康への影響は確認されていません。) 1人当たりの自然放射線(年間) 2.4 (世界平均) 1人当たりの自然放射線(年間) 2.1 (日本平均)東京〜ニューヨーク航空機旅行（往復） 0.11~0.16 ※1放射線障害については、各部位が均等に吸収線量1ミリグレイのガンマ線を全身に受けた場合、実効線量1ミリシーベルトに相当するものとして表記※2空気中に存在する天然の放射性物質※3自然界の放射線レベルと比較して十分小さく、クリアランスレベル✉з 0.01 (年間)安全上放射性物質として扱う必要のない放射線の量※4発電所などで働く作業員に対する線量は5年間につき100ミリシーベルトかつ1年間につき50ミリシーベルトを超えない1.0一般公衆に対する制限(医療は除く) (年間) , 0.1 0.06 胸のエックス線集団検診(1回) 0.05 原子力発電所周辺の線量目標値(年間) 0.022　再処理工場(六ヶ所村)の線量評価値(年間) 0.01歯科撮影0.001未満　原子力発電所からの放出実績(年間) 0.001出典:国連科学委員会(UNSCEAR) 2008年報告書、(公財)原子力安全研究協会[新版生活環境放射線(平成23年) ]   ICRP [Publication103] 、他
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」を示します。細胞のDNAは放射線以外にも呼吸直接DNAを構成する原子を電離しにより発生する活性酸素などで常にて切断するほかに、水を電離して、攻撃されています。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　このため、細胞は切断されたDNAを元通りに修復しています。修復できルが、間接的にDNAを切断します。ないほどDNA切断が多い場合には、アポトーシス（自分のDNAを細かく切り刻む現象）によって細胞は自ら死んでしまい影響を後に残しません。余りにもたくさんの攻撃を受けると、ごくまれに起こるDNA修復誤りによって遺伝子突然変異が起こり、発がんの原因になると考えられています。
確定的影響(組織反応)は、しきい線量率以下に抑えることで影響をなくす。確率的影響は、しきい線量は無いと仮定し、影響の現れる確率が容認できるレベル以下の線量に抑える。 ※しきい線量:ある作用が反応を起こすか起こさないかの境の値のこと
原子力・エネルギー図面集2015

凡例｜部位症状(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
原子力・エネルギー図面集2015

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1.5 -原爆被爆者の寿命調査から得られた統計データ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)非常に高い線量を被ばくすると、間違いなく発がん率は増加します原爆のデータは、ごく短期間にいっぺんに被ばくした場合に相当します。長期間にわたり少しずつゆっくり被ばくする場合は影響は小さくなり、半分程度になると考えられています。 3000
生涯にわたってどこかでガンによって死亡するリスクは、被ばく時の年齢、性別などを全世界で平均化した場合、慢性被ばく100mSvで0.5ポイントだけ「上乗せ」されます。高い線量での関係から、直線的だと考えて管理・規制しています高い線量での発がん率から計算すると、 100mSvを短時間に被ばくすることにより、被ばくしていない人より、ガンの発症リスクが1.05倍に増加となります。 (被ばくしていない人の発症率を20%とすると、21%になります） * 30歳で被ばくした人が70歳になったときの値で、被ばくしたときの年齢、その時の年齢で上乗せのリスクは変わってきます。これ以下の線量でも影響はあるかも知れませんが、影響が小さすぎて、他の生活習慣などに隠れてしまって有るのか無いのか良く分からない、というのが100ミリシーベルトという線量です。ガン発症の過剰相対リ100mSv被ばく線量（短時間での被ばくの場合）
合計で同じ線量を被ばくするなら、時間あたりの線量が小さい方が影響は少ない!
(「世界の大地放射線」放射線照射利用促進協議会
インドケララ州高自然放射線地域推定累積線量地域住民の発がんリスクは高くないトリウムを含む黒い砂浜で暮らす漁民(Nair, R. R. K. et al., Health Phys., 96, 55-66, 2009)
クイズ: 1kgあたりセシウム-137を100 Bq含む米を、一食あたり1台(精米で150g、炊きあがりでは330g)、一日三食、365日食べつづけたとして、そのあと50年間で被ぼくする線量はどの程度になるでしょう?答え: 0.21ミリシーベルト現在一般食品中の放射能濃度の基準値は、放射性セシウムで 100ベクレル/kqとなっており、この設定は基準値の上限値の場合となっています。現在も福島県産の米については全量検査が続けられていますがほぼ全てのサンプルで検出できないぐらい放射能は少なくなっています。ですので、今回のクイズは有り得ないぐらい高い濃度の食品だけをずっと摂取し続けた場合、と言う極端な例だとお考え下さい。欧米に飛行機で旅行すると、宇宙線の増加により0.2ミリシベルト程度被ばくします。 「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全部考慮して評価していますその後50年間にわたる影響を、取込んだ時点でいっぺんに被ばくしたとして被ばく線量(シーベルト)の計算をします。このようにして求められた内部被ばくの線量と、外部被ばくの線量とは、同じリスクになります。実際には、同じ量を少しずつ長い期間にゆっくり被ばくするのと、いわぺんに被ばくするのとでは、DNA修復のメカニズムがあるため、ゆっくりの方が影響は小さくなります。
※成人:50年間、子供:取り込み時から70歳まで6-3-9
様々な分野での放射線応用の経済規模は、エネルギー利用(原子力発電)と同程度の巨大な産業工業利用材料改質、微細加工、非破壊検査、元素分析3E公開校員ラジアルタイヤの強化原子レベルの電子顕微鏡写真農業利用品種改良、食品照射物の品種改良ジャガイモの芽止め医療(診断、治療)レントゲン撮影、CT、PETガンマ線・重粒子線治療、BNCT成国手術器具、医薬品原料、食品包装材年代測定C-14年代測定法などによる考古学・文化財の評価堺市の仁徳天皇陵八二刀踊る人」レントゲン写真X線CTによる断層写真X線、 7線、電子線放射線の力で刺激を与えます(励起)お互いに連結されていない長い高分子の鎖タイヤのゴムは、放射線で架橋することで引っ張り強度などを高めています。電線の被覆材も、放射線で架橋することで熱に強くしています。刺激されたところがお互いにくっついて、網目状になり、強い高分子になります橋かけ反応湿潤療法や、靴擦れ防止などで使われるハイドロゲルは放射線橋かけで作られます図８ 橋かけポリ乳酸による熱収縮チューブ[出典]最悪體界:写恭文男:デンプンから開発した透明な耐熱型生分解性
(No.2)、56－59(2006)熱収縮チューブは、放射線で架橋して強くしたあとに引っ張って伸ばしていますが、ドライヤーで暖めると縮んで元に戻ろうとします。電線をハンダ付けした後、絶縁するためのチューブとして利用されています。 X線、 7線、電子線などの放射線伸ばした枝の性質を上手くコントロールすると、海水中の金属を集めるような機能を持った高分子を作ることが出来ます。
海の中の資源を取り出せるかも?!
放射線の力で刺激を刺激された分子は、お互いにくっついて、高分子の固体になりますUVレジンはX線やヶ線よりはエネルギーの低い、紫外線で重合して固体に変わります。目に見える光じゃ固まらない!
Solution Containing 200 ng of Various Elements細胞中のリンの分布
1896年に撮影されたレントゲン氏の奥さんの手の透過写真光子と物質の相互作用の強さによって濃淡が得られるコンピュータ断層撮影(Computed Tomography) Ｘ線ＣＴにおける画像計算の原理（その１）政1 [出典]舘野之男、飯沼武：画像診断－恭礎と臨床、コロナ社(1987年),p39多方向から撮影したX線透過像から立体的配置を再構成するのがX線CT。核磁気共鳴を用いたMRIとは全く原理が異なる。各種放射線の生体内における線量分布(放医研HPより)
ガンマ線は電子線よりも透過力が大きく、より大きな物、密度の高い物に適しています。電子線は処理スピードが速く、短時間にたくさん照射するのに適しています。 EOGは酸化エチレンというガスで、表面の滅菌に適していますが、有毒な残留物の除去が必要です。高温蒸気は、水に溶ける物には使えず、温度上昇による変質の恐れがあります。医療機器食品包装材1万～2万グレイと言う非常に高い線量の放射線を照射することで、様々なバイ菌を殺してしまうことが出来ます。密封したパッケージの中に透過して、中身を滅菌できます*グレイとは、人間以外の物体が放射線を吸収した量のごとで、ガンマ線、電子線では同じ線量を人間が吸収した場合、シーベルトに等しくなります。照射が終わると後に有毒ガスや水が残らず後処理が不要です均一に全体を照射でき、どの程度照射するかのコントロールが容易です化粧品食品海外では食肉や香辛料などの食品への照射が行われていますが、日本ではジャガイモの芽止めにしか用いられていません。