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きみかずにかどり
5 years ago
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1 α 線 β 線 γ 線の正体は? 放射能放射線放射性物質? Pb 鉛の核種原子番号は? 陽子の数は? 中性子の数は? 同位体とは?

2 質量数 = 陽子数 + 中性子数 Pb 原子番号 = 陽子数同位体 : 原子番号 ( 陽子数 ) が同じで質量数 ( 中性子数 ) が異なる核種

3 放射能と放射線放射性核種 ( 同位体 ) ウラン鉱石プルトニウム燃料など放射性物質 a 粒子 b 線 g 線放射線 1 秒間に放出される放射線の数 Bq ( ベクレル ) 370 Bq のラジウムは毎秒 370 個の原子核が崩壊して放射線を出す放射能

4 元素周期表

5 核図表

6 陽子数核図表安定核 ( 天然に存在 ) 中性子数不安定核

7 search 立体核図表理研またはここでダウンロードできます

8 放射壊変 (α β 核分裂 ) 原子電子雲陽子中性子原子核安定? 不安定? 原子核が壊れない ( 壊れにくい ): 安定核種安定同位体 Cs-133 原子核が壊れる ( 壊れやすい ): 放射性核種放射性同位体 Cs-134, Cs-137

9 アルファ (α) 壊変 α 粒子の正体

10 ベータ (β) 壊変 e g g 崩壊 ( 励起状態から安定状態になる ) b - 崩壊 ( 中性子が陽子と電子に変わる ) 原子番号 1 増加質量変わらず 214 Pb β Bi e + b 線の正体 b + 崩壊 ( 陽子が中性子と陽電子に変わる ) 原子番号 1 減少質量変わらず 11 C β B b 線の正体

11 放射線の性質 ( 透過作用 ) α 線 β 線 γ 線中性子紙アルミニウムなど薄い金属板鉛や鉄の厚い板水素を含む物質 ( 水やコンクリート )

12 核分裂原子核がバラバラになる陽子中性子の総量は変わらない U + n 98 Mo Xe + 2n +Q 質量 : ( 原子質量 ) ( 反応前 ) ( 反応後 ) Q= ( x ) = u = MeV 質量の差がエネルギーとして発生する

13 放射能強度半減期 1 親核種娘 ( 子孫 ) 核種半減期半減期半減期時間

14 放射壊変にまつわる式 A=lN l=ln2/t 1/2 N= N 0 e -lt A= A 0 e -lt A: 放射能 (Bq) N: 核種の個数 N 0 : 核種の個数 (t=0) T 1/2 : 半減期 ( 秒 ) l: 壊変定数

15 1 個の原子核が Dt 時間に壊変する確率を p とする 1 個の原子核が Dt 時間に生き残る確率を q とすると p+q=1 より次の Dt 時間後に生き残る確率 ndt 時間後に生き残る確率

16 ndt = t とすると Dt << 1, n の時壊変する確率 p は t=0 の時 N 0 個の原子がありそれが t 時間に壊変する個数 ( 期待値 )M は生き残る個数 N は

17 微少時間あたりの壊変率は t で微分する放射能 ( 時間の単位 s) は半減期両辺自然対数をとりまとめると

18 放射壊変 N= N 0 e -lt N : 現在の原子核の個数 N 0 : 初期の原子核の個数 t : 経過時間 (N N 0 になるまでの ) l : 壊変定数 ln(2)/t 1/2 両辺にlをかけると Nl= N 0 le -lt A= A 0 e -lt A (Bq): 現在の放射能 (1 秒間に原子核が壊変し出てくる放射線の数 ) A 0 (Bq): 初期の放射能

19 練習問題 1. つくば市の土壌中 238 U 濃度は 1 ppm であるこれは何 Bq/kg に値するか 238 U の半減期は億年とする 2. つくば市の土壌中 137 Cs は 300 Bq/kg であるこれは何 ppm に値するか 137 Cs の半減期は 30.2 年とする

21 環境中の放射性核種核実験 137 Cs, 90 Sr, 239 Pu, 240 Pu, 236 U 宇宙線 ( 核破砕反応 ) 22 Na, 10 Be, 7 Be, 14 C, 129 I 土壌 U 系列,Th 系列, 40 K 核関連施設 3 H, 133 I, 85 Kr, 133 Xe, 51 Cr 54 Mn, 59 Fe, 60 Co, 90 Sr, 137 Cs 黄砂 137 Cs, 239 Pu U 系列,Th 系列, 40 K 河川水海水 238 U, 234 U, 226 Ra, 228 Ra 14 C, 129 I 食物 40 K, 14 C, 87 Rb 噴火山火事 210 Po, 210 Pb 地下水温泉 226 Ra, 228 Ra, 222 Rn 大気地殻海食物どこにでも何にでも放射性核種は含まれている!

22 地球に存在する放射性元素地球の元素の存在比率 1 位酸素 46% 2 位珪素 28.% 7 位カリウム 2.1% 土中に含まれる必須の栄養素 % が 40 K (1460 kev の γ 線を出す ) 39 位トリウム 9.6 x 位ウラン 2.7x 10-6 放射性物質 69 位ヘリウム 8 x 位金 4 x 10-9

23 環境中の放射性核種一次放射性核種二次放射性核種誘導放射性核種消滅放射性核種人工放射性核種

24 92U 91Pa 90Th 89Ac 88Ra 87Fr 238 U y 224 Pa a m 234 Th 24.10d b b Pa 6.70h b U y 230 Th y 226 Ra y a a a g 放射性同位体 γ 線のエネルギー (kev) と放出確率 214 Pb Bi Rn 222 Rn 3.824d 85At 84Po 83Bi 82Pb 81Tl 80Hg 214 Pb 26.8m a (0.02%) b 218 Po 3.10m (99.98%) a b At 1.6s (99.98%) 214 Bi 19.9m (0.02%) 210 Tl 1.30m a a b b Po 164.3ms 210 Pb 22.3y ( %) 206 Hg 8.15m a a 3.72 b g b 210 Bi 5.013d ( %) 206 Tl 4.199m a b 1.16 b Po 138.4d 206 Pb stable a 図ウラン系列

25 90Th 89Ac 88Ra 87Fr 86Rn 85At 84Po 83Bi 82Pb 81Tl 232 Th y 228 Ra 5.75y 228 Th 1.92y a b 1.16 a Ac 1.73 g h 2.07 b Ra 3.66d 220 Rn 55.6s 216 Po 0.145s 212 Pb 10.64h a a a b (64.06%) 212 Bi 60.55m (35.94%) 208 Tl 3.053m a 放射性同位体 b 2.25 g b Po 0.299ms 208 Pb stable a γ 線のエネルギー (kev) と放出確率 228 Ac Pb Tl 図トリウム系列

26 92U 91Pa 90Th 89Ac 88Ra 87Fr 86Rn 85At 84Po 83Bi 82Pb 81Tl 235 U y a g b Th 25.52h 231 Pa y (98.62%) 227 Ac 21.77y (1.38%) a g a (99.+%) 223 Fr 21.8m (0.006%) a (3%) b 219 At 56s (97%) a Bi 7.6m 227 Th 18.72d b a g b 1.15 g b 223 Ra 11.44d a g Rn 3.96s a g ( %) b 215 Po 1.781ms (99+%) a Pb 36.1m b At 0.10ms (0.28%) 211 Bi 19.9m (99.72%) 207 Tl 4.77m a b a g b Po 0.516s 207 Pb stable a g 図アクチニウム系列

27 核実験とグローバルフォールアウトグローバルフォールアウト : アメリカソ連中国などによる大気圏内核実験の結果世界中にばらまかれた放射性核種降水中 Cs-137( 東京つくば ) 気象研報告書より

29 カリウムの出す放射線 ; 大地から身の回りの放射線 ~ カリウム ~ ベータ線 ( 電子 ) カリウム 40 土中に数 100 ベクレル /kg

30 食物中の自然放射性物質食物中のカリウム 40 の放射能量 ( ベクレル /kg) 食パン 30 米 30 ほうれん草 200 干ししいたけ 700 牛肉 100 魚 100 ポテトチップ 400 生わかめ 200 ビール 10 干しこんぶ 2,000 牛乳 50 出典 : 旧科学技術庁パンフレット

31 身の回りの放射線 ~ ウラントリウム系列 ~ ウラントリウムラドンの出す放射線 ; 大地からラドン温泉ウラントリウム子孫核種 ( ラドンなど ) ラドンウランウラン :~20 Bq/kg α 線やベータ線をだしてラドンへ

32 コンクリートや石づくりの建物コンクリートづくりの学校や大学カリウムウラントリウムの子孫核種が含まれている (γ 線ラドンの α 線 ) ヨーロッパの家空気中のラドン ~10Bq/m 3

33 体内の放射性物質の量体重 65kg の日本人男性の場合カリウム40 4,000 Bq 炭素 14 2,500 Bq ルビジウム Bq 鉛 210 ポロニウム Bq 極微量ではあるがお互い被ばくさせあっている!? 写真素材ぱくたそ提供

34 太陽宇宙からの放射線 ~ 宇宙線 ~ 一次宇宙線陽子重い粒子陽子電子紫外線エックス線パイ中間子ニュートリノ γ 線陽子中性子ミューオン陽電子電子二次宇宙線

35 放射線による人体影響 H 2 O OH ラジカル H ラジカル人体の 60% は水間接作用直接作用 DNA

36 放射線による人体影響肺 :0.12 胃 :0.12 吸収したエネルギーの影響度等価線量に組織荷重係数をかける Sv 実効線量吸収したエネルギーの影響度吸収線量に放射線荷重係数をかける Sv 等価線量 1s 間に放出される放射線の量 Bq 放射線の持つエネルギー ev (J) ex. Cs-137: 661 kev 当たった物質が吸収した放射線エネルギー Gy (J/kg) 吸収線量

37 放射線による人体影響緊急時の吸収線量 (Gy) と実行線量 (Sv) の換算 Gy = Sv 吸収線量 ( 実行線量 ) 137 Cs が 1000 Bq/m msv/ 時 131 I が 1000 Bq/m msv/ 時土壌中の 137 Cs が Bq/m 2 の場合 ( 福島市郡山市の一部 ) 一日 8 時間野外で畑仕事を 1 年間続けた場合の 137 Cs からの被ばく量 x50 (msv)x8 ( 時間 )x365 ( 日 ) = 0.32 msv/ 年

38 人工放射線放射線による人体影響 100 Gy 自然放射線ガン治療 ( 治療部 ) 10 Gy 放射線作業従事者の年間線量限度一般公衆の年間線量限度心臓カテーテル ( 皮膚線量 ) 放射線取扱者の線量限度 (50 msv) CT 1 回 PET 検査 1 回白内障不妊一時的脱毛 1 Gy 1 Sv 眼水晶体の白濁造血系の機能低下 100 msv ガンの過剰発生が認められない 10 msv 1 msv イラン / ラムサール自然放射線 ( 年間 ) ブラジル / ガラパリ自然放射線 ( 年間 ) インド / ケララ自然放射線 ( 年間 ) 世界平均 ( 年間 2.4 msv) 日本平均 ( 年間 2.1 msv) 胃の X 線精密検査胸部 X 線軽水炉発電所周辺の線量目標 ( 大幅に下回っている ) 0.1 msv 0.01 msv 東京 - ニューヨーク往復

39 広島はもう少し線量が高いんですなぜでしょう?

40 地質由来の自然放射線量

41 地殻中ウランカリウム濃度広島周辺の地殻にはウランやカリウムが多いなぜ?

42 Take home message 放射能放射線放射性物質同位体 : 安定同位体放射性同位体 ( 核種 ) α 線 β 線 γ 線

1. はじめに 1. 放射能放射線と聞いた時のイメージは? (1) 怖い (2) 危ない (3) 恐ろしい (4) がんになる (5) 白血病 (6) 毛が抜ける (7) 原爆 (8) 奇形 (9) 遺伝的影響遺伝障害 (10) 原発 (11) 原発事故 (12) 福島事故 (13) 目に見えな

1. はじめに 1. 放射能放射線と聞いた時のイメージは? (1) 怖い (2) 危ない (3) 恐ろしい (4) がんになる (5) 白血病 (6) 毛が抜ける (7) 原爆 (8) 奇形 (9) 遺伝的影響遺伝障害 (10) 原発 (11) 原発事故 (12) 福島事故 (13) 目に見えな名古屋市食の安全安心フォーラム平成 28 年 12 月 17 日於 : 名古屋市立大学 Department of Electric and Electronic Engineering Faculty of Science and Engineering Kindai University 食品と放射性物質について近畿大学理工学部電気電子工学科原子力研究所教授渥美寿雄 1 1. はじめに