第 2 章 放射線による被ばく
被ばくの経路 外部被ばくと内部被ばく 宇宙や太陽からの放射線 外部被ばく 内部被ばく 呼吸による吸入 建物から 飲食物からの摂取 医療から 医療 ( 核医学 * ) による 傷からの吸収 地面から 放射性物質 ( 線源 ) が体外にある場合 放射性物質 ( 線源 ) が体内にある場合 * 核医学とは 放射性同位元素 (RI) を いて診療や治療及び病気が起こる仕組み等の解明を うことです 核医学検査で使 されている放射性医薬品は 人体に投与する影響等から 非常に半減期が短い RI が使 されています ( 国 研究開発法人放射線医学総合研究所のウェブサイトより作成 http://www.nirs.go.jp/usr/medical-imaging/ja/qa/q02/ 他 )
被ばくの経路 体外から 体内から 外部被ばく 0 放射性物質 体表面汚染 内部被ばく 呼吸 飲食 浮遊物 傷 医療から 肺 地表 放射線は体外で発生 放射線が体内で発生 体が放射線を受けるという点は同じ 環境省 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料 平成28年度版 第2章 放射線による被ばく
被ばくの経路 様々な被ばく形態 外部被ばく 全身被ばく 局所被ばく ( 例 :X 線検査や部分的な体表面汚染による被ばく ) 放射性物質 内部被ばく 全身被ばく 局所被ばく ( 例 : 放射性ヨウ素を取り込んだ甲状腺の被ばく )
被ばくの経路 外部被ばくと皮膚 皮膚の構造 γ 線 β 線 α 線 体外 放射線感受性の高い部分 γ 線 β 線 α 線 毛 体内 角質層 影響を及ぼす所 基底細胞 真皮 表皮約0.2 mm 皮下組織
被ばくの経路 内部被ばく 1 経口摂取口から入り ( 飲み込み ) 消化管で吸収 2 吸入摂取呼吸気道から侵入肺 気道表面から吸収 3 経皮吸収皮膚より吸収 4 創傷侵入 傷口より侵入 吸入 経口鼻口経皮創傷 甲状腺 肺 体内の放射性物質は体内で放射線を発して減衰します 特定の臓器に蓄積することがあります 放射性物質 便 尿等と共に徐々に排出されます
被ばくの経路 内部被ばくと放射性物質 内部被ばくで特に問題となる放射性物質の特徴 100 % 1α 線を出す物質 >β 線や γ 線を出す物質 2 取り込まれやすく 排泄されにくい物質 3 特定の組織に蓄積されやすい物質 放射性物質
常事象セラフィールド事故 (1979) 等異 原子 災害 国際原子 事象評価尺度 事故の深刻象深刻な事故チェルノブイリ原発事故 (1986) 異常事象 2 (Incident) 放射線作業従事者の被ばく限度 (1 年間 ) 超過 (Major Accident) 広範囲におよぶ健康と環境への影響を伴った 7 放射性物質の深刻な放出 ( 計画的, 広域封鎖が必要 ) (77 京 (770,000 兆 ) ベクレル ) * 6 重 な事故 (Serious Accident) キチュテム惨事 (1957) 計画的な封鎖が必要となる相当量の放射性物質の放出 5 広範囲への影響を伴う事故 (Accident with wider consequences) ウィンズケール火災 (1957) 計画的封鎖が必要な限られた量の放射性物質の放出 4 局地的な影響を伴う事故 (Accident with local consequences ) SL-1 核反応炉事故 (1961) 地域の食品制限以外には計画的封鎖等を必要としない東海村 JCO 臨界事故 (1999) 3 重 な異常事象 (Serious incident) 従事者が年間許容量の10 倍を被ばく / 放射線からの非致死の確定的影響 東京電 福島第 原子 発電所事故 (2011) チョークリバー原子炉事故 (1952) 故スリーマイル島原発事故 (1979) 等軽微な放射性物質の放出事度異常事1 0 逸脱 (Anormaly) 年間許容量の超過に伴う被ばく 尺度未満 (Deviation) 安全上の問題がない (520 京 (5,200,000 兆 ) ベクレル ) 京ベクレル = 10 16 Bq * 出典 : 原子 安全に関する IAEA 閣僚会議に対する日本国政府の報告書 (2011 年 6 月 ) より作成
原子 災害 原子炉事故による影響 I-131, I-133, Cs-134,Cs-137, Xe-133, Kr-85 放射性雲 ( プルーム ) 気中から 外部被ばく 呼吸により吸入 内部被ばく 飲食物からの摂取 ( 注 ) 一般的に原子 発電所事故が起こった際に想定される影響を表したものであり 東京電 福島第一原子 発電所事故の影響を表したものではありません I-131, Cs-137, Cs-134 食物 放射性降下物 ( フォールアウト ) 牛乳 I-131, Cs-137, Cs-134 地面から 穀物 牛 植物 河川 土壌汚染 魚 飲料水 ( 浄水場 )
原子 災害 原子炉内の生成物 軽 炉型原子 発電所と核分裂生成物の生成 減速された中性子 熱エネルギー 核分裂 減速された中性子 減速された中性子 ウラン 235 熱エネルギー 中性子 ウラン 235 核分裂生成物ヨウ素 131 キセノン 133 セシウム 137 ストロンチウム 90 他 キセノン 133 等 ウラン 238 プルトニウム 239 減速された中性子 セシウム 133 セシウム 134 β ( ベータ ) 線 γ( ガンマ ) 線
原 災害 原発事故由来の放射性物質 I-131 ヨウ素 131 Cs-134 セシウム 134 Cs-137 セシウム 137 Sr-90 ストロンチウム 90 Pu-239 プルトニウム 239 出す放射線の種類 生物学的半減期物理学的半減期 実効半減期 ( 生物学的半減期と物理学的半減期から計算 ) 蓄積する器官 組織 β, γ β, γ β, γ β α, γ *1 70 日 ~ 80 日 100 日 *2 70 日 ~ *3 *3 50 年 100 日 *4 肝臓 :20 年 8 日 2.1 年 30 年 29 年 24,000 年 7 日 64 日 ~88 日 70 日 ~99 日 18 年 20 年 甲状腺全身全身骨肝臓 骨 実効半減期 : 体内に取り込まれた放射性物質の量が 物学的排泄作 ( 物学的半減期 ) 及び放射性物質の物理的壊変 ( 物理学的半減期 ) の両者によって減少し半分になるまでの時間 緊急被ばく医療テキスト ( 医療科学社 ) の値を引 しました 実効半減期は 物学的半減期の表中に記載した蓄積する器官 組織の数値から計算 *1:ICRP Publication 78 *2: セシウム 137 と同じと仮定 *3:JAEA 技術解説, 平成 23 年 11 月 *4:ICRP Publication 48
原子 災害 チェルノブイリと福島第一の放射性核種の推定放出量の 較 核種 a 半減期 沸点 b 融点 c 環境への放出量 チェルノブイリ d PBq * 福島第一 e 福島第一 / チェルノブイリ キセノン (Xe)133 5 日 -108-112 6500 11000 1.69 ヨウ素 (I)131 8 日 184 114 1760 160 0.09 セシウム (Cs)134 2 年 678 28 47 18 0.38 セシウム (Cs)137 30 年 678 28 85 15 0.18 ストロンチウム (Sr)90 29 年 1380 769 10 0.14 0.01 プルトニウム (Pu)238 88 年 3235 640 1.5 10-2 1.9 10-5 0.0012 プルトニウム (Pu)239 24100 年 3235 640 1.3 10-2 3.2 10-6 0.00024 プルトニウム (Pu)240 6540 年 3235 640 1.8 10-2 3.2 10-6 0.00018 事故発生時に炉心に蓄積されていた放射性核種の環境へ放出された割合 核種 チェルノブイリ f 福島第一 g キセノン (Xe)133 ほぼ100% 約 60% ヨウ素 (I)131 約 50% 約 2-8% セシウム (Cs)137 約 30% 約 1-3% *:PBq は 10 15 Bq 出典 :a;icrp Publication 72(1996 年 ), b と c (Np と Cm を除く ); 理化学辞典第 5 版 (1998 年 ), d;unscear 2008 Report, Scientific Annexes C,D and E, e; 原子力安全に関する IAEA 閣僚会議に対する日本国政府の報告書 (H23 年 6 月 ), f; UNSCEAR 2000 Report, ANNEX J, g; UNSCEAR 2013 Report, ANNEX A 2
放射線の単位 ベクレルとシーベルト ベクレル (Bq) 放射能の量を表す単位 1 秒間に1 個原子核が変化 = 1ベクレル (Bq) シーベルト (Sv) が受ける被ばく線量の単位放射線影響に関係付けられる 放射性物質 体外から 1 ミリシーベルト 体内から 1 ミリシーベルト 体影響の きさは同じ程度
放射線の単位 シーベルトの由来 シーベルトは Sv の記号で表す 1ミリシーベルト (msv) = 1,000 分の1Sv 1マイクロシーベルト (μsv ) = 1,000 分の1mSv ロルフ シーベルト (1896-1966) スウェーデン国 放射線防護研究所創設者国際放射線防護委員会 (ICRP) 創設に参画
放射線の単位 単位間の関係 放射線を出す側放射能の強さ 1 ベクレル (Bq) 放射性物質 吸収線量 2 グレイ (Gy) 放射線を受ける側 放射線を受けた単位質量の物質が吸収するエネルギー量 Gy= 吸収されたエネルギー (J) 放射線を受けた部分の質量 (kg) 2: 物質 1kg 当たりに吸収されるエネルギー ( ジュール :J 1J 0.24 カロリー ) SI 単位は J/kg 1:1 秒間に壊変する原子核の数 放射線の種類による影響の違い 等価線量 (Sv) 臓器による感受性の違い 実効線量シーベルト (Sv) 放射線の量を人体影響の きさで表す単位
放射線の単位 グレイからシーベルトへの換算 乗じる 放射線加重係数 w R 乗じる 組織加重係数 w T 足し合わせる 各臓器が受ける量 ( 等価線量 ) 全身が受ける量 α 線 20 倍 β 線 1 倍 収線量影響の違い吸グレイ (Gy) γ 線 1 倍 放射線の種類による 中性子 2.5 21 倍 臓器による感受性の違い 実効線量シーベルト (Sv)
放射線の単位 様々な係数 等価線量 (Sv)= 放射線加重係数 w R 吸収線量 (Gy) 放射線の種類 放射線加重係数 w R γ 線 X 線 β 線 1 陽子線 2 α 線 重イオン 20 中性子線 2.5 21 実効線量 (Sv)= Σ( 組織加重係数 w T 等価線量 ) 組織 組織加重係数 w T 骨髄 ( 赤色 ) 結腸 肺 胃 乳房 0.12 生殖腺 0.08 膀胱 食道 肝臓 甲状腺 0.04 骨表面 脳 唾液腺 皮膚 0.01 残りの組織の合計 0.12 Sv: シーベルト Gy: グレイ 出典 : 国際放射線防護委員会 (ICRP)2007 年勧告
放射線の単位 等価線量と実効線量の計算 実効線量 ( シーベルト (Sv))= Σ( 組織加重係数 等価線量 ) 全身に均等に γ 線が 1 ミリグレイ (mgy) 当たった場合 実効線量 = 0.12 X 1( ミリシーベルト ) 骨髄 + 0.12 X 1( ミリシーベルト ) 結腸 + 0.12 X 1( ミリシーベルト ) 肺 + 0.12 X 1( ミリシーベルト ) 胃 : + 0.01 X 1( ミリシーベルト ) 皮膚 = 1.00 X 1( ミリシーベルト ) = 1 ミリシーベルト (msv) 頭部だけに均等に γ 線が 1 ミリグレイ (mgy) 当たった場合 実効線量 = 0.04 X 1( ミリシーベルト ) 甲状腺 + 0.01 X 1( ミリシーベルト ) 脳 + 0.01 X 1( ミリシーベルト ) 唾液腺 + 0.12 X 1( ミリシーベルト ) 0.1 骨髄 (10%) + 0.01 X 1( ミリシーベルト ) 0.15 皮膚 (15%) : = 0.07 ミリシーベルト (msv)
放射線の単位 線量概念 : 物理量 防護量 実 量 物理量 : 直接計測できる 放射能の強さ (Bq: ベクレル ) 1 秒間に変化する原子核の数放射線粒子密度 (s -1 m -2 : フルエンス ) 単位面積に入射する粒子の数 吸収線量 (Gy: グレイ ) 物質 1kg 当たりに吸収されるエネルギー照射線量 (X 線 γ 線対象 )(C/ kg ) 空気 1kg に与えられるエネルギー の被ばく影響を表す線量 : 直接計測できない 防護量 実 量 物理量から定義 等価線量 (Sv: シーベルト ) 人の臓器や組織が個々に受ける影響を表す 実効線量 (Sv: シーベルト ) 個々の臓器や組織が受ける影響を総合して全身への影響を表す 周辺線量当量 (Sv: シーベルト ) 向性線量当量 (Sv: シーベルト ) 環境モニタリングにおいて いられる防護量の近似値 個 線量当量 (Sv: シーベルト ) 個人モニタリングにおいて いられる防護量の近似値
放射線の単位 線量当量 : 実効線量を導く 測定可能な実 量 線量当量 = 条件を満たす基準点の吸収線量 線質係数実際には測定できない 実効線量 の代わりに 一定の条件のもと 実効線量とほぼ同じ値が測定で得られる 実 量 として周辺線量当量や個人線量当量などが定義されている 周辺線量当量 (1cm 線量当量 ) 放射線が一方向から来る場に 人体の組織を模した 30cm の ICRU 球を置き 球の表面から深さ 1cm で生じる線量当量 サーベイメータなどで空間の線量測定を うときは この値になる ガンマ線 ICRU 球 個人線量当量 (1cm 線量当量 ) 人体のある指定された点における深さ 1cm の線量当量 測定器を体に身につけて測定するため 均等な方向からの被ばくでは 常に自己遮蔽効果が働いた状態で評価される サーベイメータの値より 常に少なめの値となる! ICRU スラブ
放射線の単位 実効線量と線量当量の値の違い 実効線量 ( 回転照射 ) サーベイメータで測定される周辺線量当量は 直径 30cm の ICRU 球の深さ 1cm における線量当量で定義される 1cm 線量当量とも う 平成 24 年第 9 回原子 委員会資料第 号 (JAEA 遠藤章氏の報告 ) より抜粋
放射線の単位 シーベルト を単位とする線量 サーベイメータ 4 サーベイメータの読み取り値 1 全身被ばく実効線量 3 局所被ばく等価線量 放射性物質 ( 放射性ヨウ素 放射性セシウム等 ) 個 線量計 2 内部被ばく預託実効線量
線量測定と計算 様々な測定機器 Ge 半導体検出器食品や土壌の放射能測定に用いられる 低レベルの放射能濃度測定に効果的 NaI(Tl) 食品モニタ食品等の効率的な放射能測定に適している ホールボディ カウンタ多数のシンチレーションカウンタなどを用いて γ 線核種の体内放射能蓄積を評価する 積算型個 線量計 1 か 3 か 間体幹部に装着し その間に被ばくした積算の線量を測定する 電子式個 線量計線量率や 定時間の積算線量を す表 装置があり 放射線取扱施設への 時 ち り者の被ばく線量測定 管理などに便利
線量測定と計算 放射線測定の原理 放射線と物質との相互作用を利用して測定する 気体との 電離作用 検出器には不活性ガスや空気などの気 体が充填 放射線が気体中を通過すると分子が電 離して陽イオンと電子を生成 陽イオンと電子が電極に引き寄せられ 電気信号に変換して測定する GM計数管式サーベイメータ 電離箱など 励起作用 放射線がシンチレータを通過すると 分 子が励起されるが再び元の状態 基底状 態 に戻る その過程で光を放出し 放出された光を 増幅 電流に変換して測定する NaI Tl シンチレーション式 サーベイメータなど 環境省 放射線による健康影響等に関する統一的な基礎資料 平成28年度版 第2章 放射線による被ばく
線量測定と計算 外部被ばく測定用の機器 型目的 GM 計数管式サーベイメータ ( 電離 ) 汚染の検出 薄い 射窓を持ち β 線を効率よく検出可能である 表面汚染の検出に適している 電離箱型サーベイメータ ( 電離 ) γ 線空間線量率 最も正確であるが シンチレーション式ほど低い線量率は測れない NaI(Tl) シンチレーション式サーベイメータ ( 励起 ) γ 線空間線量率 正確で感度もよい 環境レベルから 10μSv/h 程度の γ 線空間線量測定に適している 個 線量計 ( 光刺激ルミネッセンス線量計蛍光ガラス線量計電子式線量計等 )( 励起 ) 個 線量積算線量 体幹部に装着し その間に被ばくした個 線量当量を測定する 直読式や警報機能を持つタイプもある
線量測定と計算 線量の測定 法 例 :NaI(Tl) シンチレーション式サーベイメータ (TCS-171) 1 バックグランドの測定 2 現場での測定 レンジ ( 指示値が目盛の中央付近に ) 時定数 ( 時定数の 3 倍の時間が経過して値を読む ) の調整 3 線量の計算 指示値 校正定数 = 線量 (μsv/h) 指示値の読み 0.3, 3, 30 μsv/h は上段 1, 10 μsv/h は下段 写真は 0.3 μsv/h のレンジ 上段の数値を読む 針は 0.92 の目盛り 指 値は 0.092 μsv/h 例えば 校正定数が 0.95 の場合線量 =0.092 0.95=0.087 μsv/h 首相官邸 HP サーベイメータの取扱方法 より作成
線量測定と計算 外部被ばく線量の特徴 1) 距離 : 線量率は距離の 2 乗に反 例 I : 放射線の強さ ( 線量率 ) r : 距離 k : 定数 2) 時間 : 線量率が同じなら 浴びた時間に 例 ( 総 ) 線量 ( マイクロシーベルト )= 線量率 ( マイクロシーベルト / 時 ) 時間
線量測定と計算 外部被ばく ( 測定 ) 個人線量計で測る 遠くでは低い 放射性物質の近くでは線量率は高い ベクレル (Bq) サーベイメータの計測値 : 空間線量率 ( マイクロシーベルト / 時 ) に滞在時間を乗じる
線量測定と計算 環境放射能の計測 空間線量率は空間の γ( ガンマ ) 線を測定 1 時間当たりのマイクロシーベルト (μsv/ 時 ) で表示 降下量は 一定期間の間に単位面積当たりに沈着した ( あるいは降下した ) 放射性物質の量 例えばベクレル / 平方メートル (Bq/m 2 ) 空気 放射性物質 空間線量率 :μsv/ 時 測定器 雨 降下量 : Bq/m 2 塵 埃 地 1m 2
線量測定と計算 遮へいと低減係数 0.1 マイクロシーベルト / 時 放射性物質 屋内は 建材による遮へい 床下に汚染がない 線量率が低下 0.04 マイクロシーベルト / 時 場所低減係数 木造家屋 (1 2 階建て ) 0.4 ブロックあるいはレンガ家屋 (1 2 階建て ) 0.2 各階 450 900m 2 の建物 (3 4 階建て ) の 1 2 階 0.05 各階 900m 2 以上の建物 ( 多層 ) の上層 0.01 建物から 分離れた屋外での線量を 1 としたときの 建物内の線量の 出典 : 原子 安全委員会 原子 施設等の防災対策について ( 昭和 55 年 6 月 ( 平成 22 年 8 月一部改訂 ))