放射能、放射性物質が半減するときに何が起きている？

質問

原発から出た放射性物質の半減期という言い方を良く聞きます。
そもそも半減期とはおよそ下記のページで理解できました。

半減期とは、放射性物質が放射線を出す能力（放射能）が元の半分になるまでの期間を意味する。
http://sankei.jp.msn.com/affairs/news/110326/dst11032600390003-n1.htm

●質問
実際にはミクロのレベルで、何が起きていて放射線が半減しているのでしょうか？
減ったエネルギーはどこへ行ってしまうのでしょうか？

乾電池の自然放電みたいな感じでしょうか？
それとも空気中の何かと反応してエネルギーを使っているとか？
物理を知らない、素人でもなるべく分かるように教えて下さい。

回答No.4

tadys · ベストアンサー

放射線には大きく4種類あります。
アルファ線、ベータ線、ガンマ線、中性子線です。
このほかに宇宙からくる宇宙線（主に陽子）、ガンの治療に利用する重粒子線、ノーベル賞受賞で有名になったニュートリノ等々有ります。

全ての物質は原子から出来ていますが原子の中心には原子核が有ります。
原子核は陽子、および陽子と中性子からなっています。
陽子はプラスの電気を帯びているので陽子同士をくっ付けようとしても電気の反発力でバラバラになってしまいます。
この力に逆らって陽子をくっ付けているのが核力です。
陽子と中性子が核力を持っているので陽子に適当な数の中性子が混ざっていると原子核は安定していられます。

陽子と中性子の数がちょうどいい値になっていないと原子核が不安定になり、放射線を放出してより安定な状態に変化します。
アルファ線は陽子2個と中性子2個がくっついたもので、ヘリウムの原子核と同じものです。
ベータ線は電子又は陽電子（プラスの電気を持っているがその他の性質が電子と同じ）です。
　電子が放出される過程では中性子が電子と陽子に変わります。
　陽電子が放出される過程では陽子が中性子と陽電子に変わります。
ガンマ線は電磁波のうちエネルギーの高いものです。
　電磁波のエネルギーの低いものから順に、電波、赤外線、可視光、紫外線、エックス線、ガンマ線となります。
中性子線は原子核が中性子を放出してより安定な原子核に代わる時に出ます。

中性子は単独で存在していると不安定で半減期約10分で陽子と電子に崩壊します。

半減期は多数の原子を集めたときにその半分の原子が崩壊するまでの時間を言います。
ヨウ素131の半減期は約８日なので、８日で半分にさらに８日でその半分つまり１／４になります。
８０日たてばおよそ千分の１になります。
一つの原子を観察していてもいつ崩壊するかは予測する事は出来ません。

お礼

細かなプロセスを教えて頂き有り難うございます。
なんとかついて行こうと思いましたが無理みたいです。
頂いた専門用語をヒントに調べてみますね。
ありがとうございます。

回答No.6

Icantfigureout

●さらに質問で申し訳ないのですが、放射線を出さないように無害化する方法は、何か対策は無いのでしょうか？
●自然に放射性物質が崩壊してそれが沈静化するまで待つしか無いのでしょうか？

無害化する方法がないので、核のゴミを最終的にどのように処分するかが問題となっているわけです。
ウランは半減期が7億年強や44億年、プルトニウムは2万4000年強なので、ガラス固化をして地中深く埋めることにより土による遮蔽をさせるのが現在とられている方法です。つまりご指摘のように自然崩壊を待っているわけです。

お礼

ご返答有り難うございます。

＞ウランは半減期が7億年強や44億年、プルトニウムは2万4000年強

これは本当に驚くし、残念に思います。こんなに半減期が時間がかかる事を知っていて作っていたとは・・・。

無害化する方法が無いのなら、どのような理由であれ、そのような物質を生産すること自体に深刻なリスクを感じますね。

原子力は安全とかクリーンなんてイメージを持っている人が多いですが、まったく見当違いですね。

No5の補足に書いたように、微生物で浄化できるとしたらとても嬉しいニュースです。

お忙しいところ、ありがとうございました。

回答No.5

photon90

>さらに質問で申し訳ないのですが、放射線を出さないように無害化する方法は、何か対策は無いのでしょうか？
私の知る限りでは対策は内容に思います。
放射性元素はたとえ化学変化をしても不安定なままで、結局は崩壊して放射線を出します。

>自然に放射性物質が崩壊してそれが沈静化するまで待つしか無いのでしょうか？
大気中の放射性物質でしたらそうなるかもしれません。
海中（水中）のものも取り除くのは至難の業といえます。
↑一部の浄水器では取り除くこともできるみたいですが。
土壌中のものは、土そのものを取り換えるなどの方法で取り除くのではないでしょうか。

一応浄水器の情報のソースを載せときます。

放射線は＃４さんの示した通りいくつかの種類がありますが、それぞれ障害物で吸収することができます。
α線は紙程度で止まりますし、β線は薄い金属で止まります。
γ線は鉛などで止まり、中性子線でも厚いコンクリで止めることができます。
原子炉からの放出を遮る目的でしたら、これらのもので囲うのも手です。
ただし、止められるのは放射線で、放射性物質を吸収するわけではありません。

参考URL：

http://smc-japan.sakura.ne.jp/?p=1508

お礼

スミマセン。補足の補足です。
微生物による土壌改良についてはこちらでお話しされています。
http://joy-healing.jp/readings/special/20.html

頂いた、水の放射性物質が浄水器で除去可能というお話はとても貴重ですね。有り難うございます。

補足

返答遅れまして申し訳ございません。
調べてみましたら下記のような情報がありました。
これによると、微生物の力でチェルノブイリの汚染土壌の放射線量を、有意に下げたと言うことが証明されたと言っています。
実際、広島長崎の原爆の後も土壌が急速に回復したのはこの微生物の力だとしたら納得がいくと思いました。

●甦れ！食と健康と地球環境
EMやEM・Xを活用すると外部被曝はもとより、内部被曝の問題も解決できることが明らかとなった。しかしながら、それを信じる者は実験の関係者のみであった。それでも、ベラルーシの国民にEMが使えるようにと考え、法的にかなり厳しい関門を、すべてクリアーして、EMは農業用、EM・Xは健康用として登録されたのである。この登録は、今でも、旧ソ連のすべての国々で有効となっている。
http://dndi.jp/19-higa/higa_40.php

●チェルノブイリへのかけはし 放射能の排出力
ＥＭ－Ｘというのは、微生物の生成物であり、自然のものそのままです。（化学的なものはいっさい含まれてない）ここでは、ベラルーシの子供たち、大人達の身体の中の放射能の問題のことを言っています。ＥＭ-Xを飲むと、身体から放射能が出て行くのか、あるいは検知できなくなる
http://www.kakehashi.or.jp/?p=1028

お詳しい方でしたらどのように思いますか？
この情報。

回答No.3

fitto

>>乾電池の自然放電みたいな感じでしょうか？
ま、そのような理解でＯＫです。

放射線は電磁波の一種です。
電磁波の仲間には、電波、光線、放射線などがあります。
波の周期（周波数）が違うだけで違う言い方をし違う性質を持ちます。

自信が光っている物体が徐々に光を失っていくと同じことです。

お礼

早速のご回答心より感謝申し上げます。
電磁波。私には、感覚的な理解が難しいですね。
有り難うございます。

補足

●さらに質問で申し訳ないのですが、放射線を出さないように無害化する方法は、何か対策は無いのでしょうか？
●自然に放射性物質が崩壊してそれが沈静化するまで待つしか無いのでしょうか？
（私の悪い癖で質問を吟味しないで聞いてしまいます。申し訳ございません）

回答No.2

nananotanu

簡単に言うと…

放射線として、エネルギーと質量(同じもの：本来は)を失うので別の物質に変化する(成分が変わりますから)。それを繰り返し、もう、放射線を出せない物質まで変化しきったら、そこからは変化無し。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
物質も本来は同じエネルギーからできていると聞きました。
不思議ですね。

補足

●さらに質問で申し訳ないのですが、放射線を出さないように無害化する方法は、何か対策は無いのでしょうか？
●自然に放射性物質が崩壊してそれが沈静化するまで待つしか無いのでしょうか？
（私の悪い癖で質問を吟味しないで聞いてしまいます。申し訳ございません）

回答No.1

photon90

放射性元素をＡ、その崩壊先をＢとします。

＞実際にはミクロのレベルで、何が起きていて放射線が半減しているのでしょうか？
ミクロではＡ→Ｂのように崩壊し、その際に放射線を出します。
その結果Ａの数が減少します。
放射線をだす物質自体が減るわけですから、当然放射線の量も減ります。
ここで注意ですが、Ｂも放射性物質である場合があります。
するとＡが減ってもＢが増えるので、Ａの半減期になっても放射線の量は半分にはなりません。
半分になるのはあくまで放射性物質Ａの数であり、放射線の量ではありません。

＞減ったエネルギーはどこへ行ってしまうのでしょうか？
少し具体例を出します。
崩壊の一種であるβ崩壊では次のような過程が見られます（知らない名前があっても気にしないでくださいね）。
(1)downクオーク
(2)電子←これが放射線
(3)電子ニュートリノ
(4)upクオーク

(1)　→　(2)＋(3)＋(4)
となります。(1)の持っているエネルギーはすべて(2)(3)(4)に変わります。
簡単に言えば質量と運動エネルギーになります。
したがって減ったエネルギーはありません。
基本的にどの崩壊過程でも、減ったと思えるエネルギーは新しい物質の質量やその運動エネルギーになります。

私なりに頑張って書きましたがわかりにくいですね・・・
申し訳ないです。

お礼

早速のご回答有り難うございます。
（No3までのご回答を踏まえて書いてます）

＞放射性元素をＡ、その崩壊先をＢとします。
Aという形態の物質がB形態に変化すると言うことですね。

＞ミクロではＡ→Ｂのように崩壊し、その際に放射線を出します。
崩壊するときに電磁波を出すのですね。

＞半分になるのはあくまで放射性物質Ａの数であり、放射線の量ではありません。
結果として放射線があまり減らないのでしたら残念です。

＞簡単に言えば質量と運動エネルギーになります。
＞したがって減ったエネルギーはありません。
減ったように感じた部分は、運動エネルギーに変わったと言うことですね。

●さらに質問で申し訳ないのですが、放射線を出さないように無害化する方法は、何か対策は無いのでしょうか？
●自然に放射性物質が崩壊してそれが沈静化するまで待つしか無いのでしょうか？
（私の悪い癖で質問を吟味しないで聞いてしまいます。申し訳ございません）