放射線 汚染のメカニズム

質問

福島第一原発の事故後、放射線汚染と言う言葉をよく聴きますが、ネットで色々情報を自分なりに見たところ、放射線と放射能は異なり、放射線は放射能が放射した、アルファ線、ベータ線、ガンマ線だということですが、汚染には2つあるようにあると思います。

放射能が皮膚に付着する、或は、チリなどと一緒に体内に取り込む。或は、空気中の放射能が雨などで土壌と混じる。

もう一つは、強烈な放射線を浴びる。

質問させて頂きたいのは、後者のほうですが、強烈なガンマ線を浴びるだけで被爆するあるいは放射線で汚染されるようですが(間違っていたらご指摘お願いします)、例えば、ある物質に集中して、大量に放射線を照射すると、その物質の原子核の安定を壊して、照射された物質も不安定な放射能に変わるのが放射線汚染なんでしょうか？

聞くところによると、チェルノブイリで原子炉付近で被爆死した方のご遺体は、高放射線廃棄物と同じように特別な方法で埋葬されたと聞いています。

回答No.6

mahlergstav · ベストアンサー

後者の方は、放射能汚染といいません。放射線汚染という言葉もありません。

放射能汚染とは、例えば放射性セシウムが大量に米にくっ付いて、米が大量の放射線を発生しているように見える状態と考えればよいでしょう。大量というのがミソです。どの程度をもって、大量というかは法線障害防止法という法律で決まっています。除染する必要もないごく僅かの放射性物質が付着したからといっても放射能汚染とは言いません。

米に付着している放射性物質（たとえばセシウム）を取り除けば、米から放射線は発生しません。これを除染といいます。

後者の場合ですが、原子炉中にCoを入れると、Co-60になって強力なガンマ線を発生します。この時に、Coが放射線汚染されたといは言いません。また、このCoはいくら洗っても、放射能はなくなりませんから、除染できません。

放射線を照射して、放射性物質になりやすいのは中性子くらいです。ガンマ線でも中性子放出の反応がおこることもあり、ガンマ線で放射性物質に変わることもありますが、人体の場合なら焼け死ぬくらい浴びる必要があるかと思います。

後者のようなことも全くないわけではなく、広島・長崎では原爆が発生した中性子が電柱の碍子中の硫黄を放射性硫黄に変え、碍子中の放射性硫黄を測定することで、中性子分布を測定しています。ただ、この場合でも放射性硫黄の放射能は極めて少ないので、たぶん放射線障害防止法の基準では汚染に該当しないでしょう。。

人体に中性子を照射して、放射線障害防止法の基準以上の放射性物質が生成されれば、即死だと思います。もしかすると、蒸発しているかもしれない。

後者の問題は、現実にはありえないことです。

＞チェルノブイリで原子炉付近で被爆死した方のご遺体は、高放射線廃棄物と同じように特別な方法で埋葬されたと
＞聞いています。

これが本当かどうか知りませんが、本当だとすると、大量に汚染しすぎて、除染できなかったのだと思います。

お礼

なるほど、よく分かりました。
汚染は、つまり放射性物質が付着することで、放射線を浴びて放射性物質に変異することではないのですね。

回答No.5

bladder77

こんにちは

＞　強烈なガンマ線を浴びるだけで被爆する
＞あるいは放射線で汚染されるようです。

回答　
　被曝とは　γ線のみでなく、全ての放射線に晒されることを放射線被曝と言います。
放射線には　α線/β線（＋・ー）γ線/X線/中性子線/e（電子線）/ν（ニュートリノ）等があります。
勿論挙げるならばもっとありますが、

汚染とは　　安定で本来放射性でなかった部分に新たに何らかの放射性同位体が付着或いは、吸着し、その部分に放射能を認めるようになったことです。これを放射性物質で汚染されたと言います。
＞ある物質に集中して、大量に放射線を照射すると、その物質の原子核の安定を壊して、照射された物質も不安定な放射能に変わるのが放射線汚染なんでしょうか？

確かに放射線は不安定な原子核から放出されます。しかし、原子核の不安定さと申しますのは、簡単に申しますと核内の陽子の数と中性子の数によって左右されます。
ある陽子の数に対して中性子の数はどの程度が安定しているかというものですが、この安定状態から外れるためには（不安定なものとは）中性子の数が多すぎる場合と、陽子の数が多すぎる場合が考えられます。即ち、(1)中性子過剰核種・(2)陽子過剰核種があります。
(1)の場合、β－線を放出し、陽子を一個増やして安定状態に遷移しようとします。
(2)の場合、β＋線を放出し、原子番号を下げて安定状態に遷移しようとします。
さらに一気に何とか早く安定化したい場合、原子番号を２個下げる（陽子が多すぎる）α崩壊があります。放射能を持つ元素を作る場合には核内のエネルギーレベルを不安定な状態に持って行かなければなりません、その為には外部から熱中性子を照射したり、ある分子に放射能を持たせる場合には放射性の炭素を安定分子の炭素と置き換える方法を用いることもあります。
外部から安定な核にエネルギー（放射能）を加えて放射化することは汚染とは言いません。

確かにその方法による化学反応を利用したものもあります。低分子化合物の分解や高分子化合物の主鎖の切断による分解などに利用されてコンクリートーポリマーなど複合材の製造に用いられることもありますが、これとて放射能は持っていません。
少なくても汚染とは、放射性物質が存在し、その放射性物質が何らかの形で目的とする物体（人体やその他あらゆる非放射性のもの）に付着した時を言います。

＞聞くところによると、チェルノブイリで原子炉付近で被爆死した方のご遺体は、高放射線廃棄物と同じように特別な方法で埋葬されたと聞いています。

その詳細については存じませんが、一般に核反応で生成された原子核はどのような核であってもかなりの反跳エネルギーを持っておりますので、もとの分子の中の結合を切ってそこから飛び出すだけでなく、他の分子と衝突し、更に衝突した分子の結合を切り、こうして出来た遊離基と結合することにより様々な化合物を作ることがあります。このようなことから考えますと、高エネルギー放射線場にある程度の時間置かれた有機体は放射化されていることは考えられます。この事だけで、ご遺体が放射化され放射能を持っていると断言はしかねますが、否定し得ないこととは考えます。

結論
汚染とは放射性同位元素によって本来放射能を持ち得ない部分・場所などから放射線を放出することですが、あくまでも付着した同位元素を除去すればその部分は元通り、非放射性となります。

僅かでもお役に立てればと思います。

お礼

ありがとうございました。
汚染とは、あくまで放射能物質が付着することなんですね。

それとは別に、放射化と言う概念もあるのですね。

回答No.4

sanori

Ｎｏ．２の回答者です。

＞＞＞質問したかったのは、被爆ですね。

そうですか。

当初のご質問からだいぶ離れましたので、新たに質問を立てるべきものと思います。
とはいえ、答えられることは答えておきますね。

＞＞＞生物が被爆したときに、遺伝子を構造する分子、原子レベルではどのように被爆するのでしょうか？

まず、前回述べたとおり、原子核レベル・元素レベルで言えば、基本的に核反応が起こらないので、原子がほかの元素の原子に化けることはない、ということが一つ。
それから、原子レベルで言えば、放射線によって電子がかき乱されるので、イオンになったり励起状態になったりするということが一つ。
それから、分子レベルで言えば、結合が放射線によって切断されることが一つ。

＞＞＞分子、原子レベルで考えると、有機固体、無機固体で、大した差は無いように勝手に思い込んでいますが、例えば、タンパク質分子を被爆させたときと、鉄塊（Fe）を被爆させたときの分子の反応は違うのでしょうか？
＞＞＞どのように違うのでしょうか？

金属の塊は金属の塊のまんまです。上に書いたとおり化けません。熱が出たりするぐらい。
化合物だと、結合が切断される可能性があります。

遺伝子については、聞いた話では、１発２発放射線が当たって壊れても修復されるんだそうです。しかし、性懲りもなく何度も放射線がやってくると、さすがの遺伝子も降参して、遺伝情報が書き換えられてしまいまって、それが癌などにつながるのでしょう。

お礼

ありがとうございました。
金属は、放射線でも原子は変わらないのですね。原子レベルでは遺伝子も変化は無く、高分子レベルで遺伝子がダメージを受けるということですね。

回答No.3

indoken2

今回の事故がらみでは、強烈な放射線を浴びて、
照射された物質が不安定な放射能放射性物質に変わる、
なんてことは、考える必要が全くありません。

お礼

ありがとうございました。

回答No.2

sanori

こんにちは。

＞＞＞汚染には2つあるようにあると思います。
＞＞＞放射能が皮膚に付着する、或は、チリなどと一緒に体内に取り込む。或は、空気中の放射能が雨などで土壌と混じる。
＞＞＞もう一つは、強烈な放射線を浴びる。

「２つ」とおっしゃっていますが、書かれているのは４つですね。
１．放射能が皮膚に付着する（皮膚が被曝する）
２．チリなどと一緒に体内に取り込む。あるいは食べたり飲んだりする。（内部被曝）
３．空気中の放射性物質が雨などで土壌と混じる。（汚染）
４．単純に放射線を浴びる。

よくテレビで「放射能とは放射線を出す能力のこと」と解説されていて、Wikipedia にもそう書かれています。
しかし、「能力」と言われても抽象的で、結局なんのこっちゃわかりません。
大学では「放射能とは、単位時間（普通は１秒）当たりに出る放射線の数」と習います。
放射能の単位を「ベクレル」と言います。１秒当たりにでる放射線の個数がベクレルで表されます（聞いたこと、ありますよね？）。
わかりやすく言うと、５００円玉も１００円玉も１０円玉も１円玉も一緒くたに１個は１個と数えるのが放射能（ベクレル）です。
それに対して、５００円は５００円、１円は１円というふうに放射線の影響度を加味して換算したのが、シーベルト、あるいは、単位時間当たりのシーベルトです。

＞＞＞強烈なガンマ線を浴びるだけで被爆するあるいは放射線で汚染されるようですが(間違っていたらご指摘お願いします)、

「放射線で汚染」が余計です。
放射線で浴びることが被曝。ただそれだけです。

＞＞＞例えば、ある物質に集中して、大量に放射線を照射すると、その物質の原子核の安定を壊して、照射された物質も不安定な放射能に変わるのが放射線汚染なんでしょうか？

いえ。β線、γ線については、そんなことは考えなくてよいです。
α線については、核ではなく物質中の電子と戦って、早々とスピードを失い、ヘリウムガスとなります。
（ヘリウムガスの採取というのは、ウランやトリウムのある鉱石の中でできたα線がヘリウムとなったものが、僅かに泡のように出てきたものを採取します。だから、ヘリウムガスの価格は高い。）
中性子線の場合は考えなくてはいけませんが、中性子線を出す放射性物質の種類は極めて限られています。
「自発性核分裂」という、放っておくだけで核分裂するような放射性物質です。
カリフォルニウムとか。
自発性核分裂をする際に、「おまけ」として中性子が出てきます。
とにかく、ごく一部の核種だけですから、気にしなくていいです。

お礼

有難うございました。
頭の中が整理できました。

質問したかったのは、被爆ですね。
生物が被爆したときに、遺伝子を構造する分子、原子レベルではどのように被爆するのでしょうか？

分子、原子レベルで考えると、有機固体、無機固体で、大した差は無いように勝手に思い込んでいますが、例えば、タンパク質分子を被爆させたときと、鉄塊（Fe）を被爆させたときの分子の反応は違うのでしょうか？

どのように違うのでしょうか？

回答No.1

noname#160321

>ある物質に集中して、大量に放射線を照射すると、その物質の原子核の安定を壊して、照射された物質も不安定な放射能に変わる
まあ、ブラックホールや超新星から吐き出されるγ線が当たれば放射性の無い物質が放射性物質に変わる事はあるでしょうが、太陽からのγ線ぐらいではそんな事は起きないでしょう。

>チェルノブイリで原子炉付近で被爆死した方のご遺体は、高放射線廃棄物と同じように特別な方法で埋葬された
体内に莫大な量の放射性物質を取り込んでいますから、放射性廃棄物そのものになっちゃっていますね。

なお、放射能という言葉は便利ですが「科学」の言葉ではありません。あなたの使っている「放射能」は「放射性物質」のことです。

お礼

ありがとうございました。
体内に取り込んで被爆するんですね。

あと、放射性物質に変わることは、強烈な放射線を浴びてもまあ有り得ないと言うことですね。