放射線とは何か？


Ｓｔｅｐ５　自然放射線と天然放射性核種

　我々は誕生以来環境からの放射線にさらされ続けてきました。自然の放射線が人類の発展に有害であったか、それとも役立ってきたのかは今のところ不明とされています。細胞の突然変異が、生物の進化に寄与してきたのであるから有用であるにはちがいありません。一方、大部分の突然変異は遺伝的欠陥と遺伝的死を生じてきたので害を与えたともいえます。これら二つの効果のバランスが、人類の進化に役立ってきたものと推定されます。

　自然の放射線の線源は、宇宙線、大地からの放射線、体内の放射性物質によるものがあります。これらの値は一定ではなく、特に大地からの放射線には地域によって大きく変化します。

　自然放射線による被ばくは、年間約２．４ｍＳｖで、その大部分は宇宙線、大地放射線、^２２０Ｒｎ、^２２２Ｒｎ、体内^４０Ｋの寄与によると考えられています。

（２）地球起源の放射性同位元素

　地球の誕生以来、地核を構成する岩石・土壌の中には、放射性同位元素が存在しています。ウラン系列、トリウム系列、アクチニウム系列の３つの壊変系列をつくる放射性同位元素と、^４０Ｋのように壊変して安定な元素に変わってしまう系列を作らない放射性同位元素とに分けられます。

　　　ウラン系列　　　：　^２３８Ｕに始まり^２０６Ｐｂで終わる壊変系列

　　トリウム系列　　　：　^２３２Ｔｈに始まり^２０８Ｐｂで終わる壊変系列

　アクチニウム系列　：　^２３５Ｕに始まり^２０７Ｐｂで終わる壊変系列

　３つの壊変系列のうち、ウランとトリウム系列の放射性同位元素が放出する放射線（γ線）と^４０Ｋが放出する放射線（γ線）が人に被ばくをもたらす大地放射線を構成しています。

　・ウラン２３８ uranium238

　^２３８Ｕ。半減期は４．４６８×１０^９年（約４５億年）、α壊変する。そのエネルギーは約４．１ＭｅＶ。γ線放射のエネルギーは非常に低く０．０４６ＭｅＶ。同位体存在度は９９．２７５％。天然に存在するウラン系列の最初の核種。速中性子で核分裂を起こし、熱中性子では核分裂を起こさない。また、自発核分裂し、半減期は６．５×１０^１５年。１ｇあたりの放射能は１２．４ｋＢｑ。

　・ラジウム２２６ radium226

　^２２６Ｒａ。半減期１．６０×１０^３年のα放出体でγ線も放出する。天然に存在するウラン系列に属し、^２２２Ｒｎ（ラドン）の親核種。すべてのウラン鉱物に含まれ、例えばビッチブレンド（瀝青ウラン）１ｔには約２００ｍｇ含まれている。１ｇあたり３６．６ＧＢｑ。

　・ラドン２２２ radon222

　^２２２Ｒｎ。半減期３．８２３５日のα放出体（５．４９ＭｅＶ）。天然に存在するウラン系列に属し、^２２２Ｒｎは^２２６Ｒａの娘核種。^２２２Ｒｎの娘核種は^２１８Ｐｏ（ポロニウム）（α、３．０５分）。０℃、１気圧の水に対する溶解度は０．５１ｃｍ^３／ｃｍ^３で、鉱泉、温泉、地下水などに多量に溶けている。

　・トリウム２３２ thorium232

　半減期は１．４１×１０^１０、α壊変し、その娘核種は^２２８Ｒａ。α線のエネルギーは約４ＭｅＶ。γ線のエネルギーは極めて低く０．０５９ＭｅＶ。天然に存在するトリウム系列の最初の放射性核種。^２３２Ｔｈは中性子を吸収して核分裂性の^２３３Ｕに変わるので、潜在核燃料物質である。なお、トリウムという元素は^２３２Ｔｈしか含まない単核種元素である。１ｇあたり４．０６ｋＢｑ。

　・カリウム４０ potassium40

　^４０Ｋ。半減期は１．２８×１０^９年。カリウムの中に０．０１１７％存在する。β⁻（８９％）、ＥＣ（１１％）の分岐崩壊を行い、^４０Ｃａ（カルシウム）（安定）と^４０Ａｒ（アルゴン）（安定）にそれぞれ変換する。