1Bqの放射性物質＝崩壊時に放射線を出す原子1つ？

質問

こんにちは。
1 秒間に1つの原子核が崩壊して放射線を放つ放射能の量が1 ベクレルなのですよね？

すみません、そもそも放射性物質とは放射線を放つ能力＝放射能をもつ物質、つまりウラン、プルトニウム、トリウムなどのことですよね？
それは原子の各種類の名称ですから、ウランもプルトニウムもトリウムも、原子1個なら1Bqの放射性物質、ということでしょうか。

1Bqの放射性物質っていう言い方は、いったいどういうことを指しているのですか？
100Bqの放射性物質ってどういうことですか？

放射能について勉強したくていろいろ読んでいるのですが、
上記のことがはっきりと理解できていないため、さっぱりなんです。

本当は放射能についてもっと違う質問があるのですが、
定義がわからないため、質問文を書くことができません。

この質問も、言いたいことが伝わっているか不安です。

たぶん、1番答えを知りたいのは、
「100Bqの放射性物質ってどういうことですか？」
だと思います。

よろしくお願いします。

回答No.4

foobar · ベストアンサー

＃３さんご指摘のように、ばらつきがあるのですが、とりあえず、1時間とか１０時間とかの十分長い時間観測したとします。（でもって、放射性物質の半減期はさらに十分長くて、観測している間では変わらないとします。）

1Bqの放射性物質、ということは放射線を出して変化した原子の数が平均すると1秒あたり1つ、100Bqの放射性物質というのは平均すると1秒間に100個の原子が放射線を出して別のものに変わっている、ということになります。

あくまでも、「放射線を出して別の原子に変わった原子核の数」なので、全体として何個の原子核があるかではありません。
変化しにくい（半減期の長い）元素だと、原子核の総数が同じだけあっても、ある時間内に放射線を出して変化する原子核の数は小さいので、放射能の量（Bqの値）は小さくなります。

お礼

回答ありがとうございます。

なるほどなるほど、「平均」ってことだったんですね。

この言葉のおかげですんなり理解できました。

ありがとうございました。

回答No.5

k_yuu01

こんにちは。
他の方が詳しーく解説していますので、問答方式で

>1 秒間に1つの原子核が崩壊して放射線を放つ放射能の量が1 ベクレルなのですよね？
はい、そういう定義です。
>すみません、そもそも放射性物質とは放射線を放つ能力＝放射能をもつ物質
そうですねえ
>ウランもプルトニウムもトリウムも、原子1個なら1Bqの放射性物質、ということでしょうか。
それら原子１個が”1秒間に崩壊すれば”定義からそうです。実際には半減期が長い、つまり崩壊しにくい上に、いつ崩壊するのかランダムなので原子１個といえども何Bqと断言できません（”理論値で何Bq”と求められますがあくまで統計的なものです。ちなみにその値は1Bqよりずっっと少ないです）

○Bqをわかり易く言い変えれば「一秒間に○本の放射線を出す能力」ってとこですかね。
>「100Bqの放射性物質ってどういうことですか？」
ズバリ、”毎秒100本の放射線を出す物質”

お礼

回答ありがとうございます。

私はどうやら、原子一個だけレベルでしか話を考えていなかったので、わけがわからなかったようです。

「一秒間に」

がこんなにもみそだったとは……。

ありがとうございました！

回答No.3

tadys

＞1 秒間に1つの原子核が崩壊して放射線を放つ放射能の量が1 ベクレルなのですよね？
これは、そうなんですが、放射線を放つ動きはランダムに起こるものなので、あまり少ない値についてどうのこうの言うのは意味が有りません。
１ベクレルの場合、１個の放射線が発生してから次の放射線が発生するまでの時間間隔はおよそ０～数秒になります。
１００秒間の間に発生する放射線の数はおよそ９０～１１０個です。
１０００秒間では９７０～１０３０個、１００００秒では９９００～１０１００個です。
つまり、１ベクレルの測定を誤差１％程度で測定しようとすると１００００秒ぐらいの時間を掛ける必要が有ります。

ベクレルについて理解するのには、半減期について理解する事が重要になります。
半減期１秒の放射性原子が１０００個ある場合には１秒間に半数の５００個が放射線を出すので、１０００×２＾－１＝５００ベクレルになります。
半減期２秒では１０００×２＾－２＝２５０ベクレル
半減期４秒では１０００×２＾－４＝６３ベクレル
半減期１０秒では１０００×２＾－４＝約１ベクレル

１００ベクレルで半減期１秒ならば原子の個数は２００個
半減期２秒では４００個、
半減期４秒では１６００個、
半減期１０秒では１０２４００個、の放射性原子が有る事になります。

半減期の短い放射性物質は短時間に沢山の放射線を出して急激に弱くなります。
半減期の長い放射性物質はあまり沢山の放射線を出しませんが長い間放射線を出し続けます。
半減期の長い放射性物質が多量の放射線を出す為にはうんと沢山の放射性物質が必要となります。

同じベクレル値であっても半減期が短ければ影響は短時間ですが、半減期が長い場合は長期間影響が続きます。

お礼

→これは、そうなんですが、放射線を放つ動きはランダムに起こるものなので、あまり少ない値についてどうのこうの言うのは意味が有りません。

このことは知ってたのですが、それと半減期の話が私の中で噛み合ってなくて、わけがわからなかったです。
今はすっきりしてて、晴れ晴れですよ。

やっと放射能関係の話を、ちょっとは理解できそうです。
ありがとうございました！！

回答No.2

kagakusuki

半減期という言葉を御存知でしょうか？
　放射性物質の原子核がが放射線を出して崩壊しますと、別の種類の原子核に変わってしまうのですが、この時、一定時間においてどのくらいの割合の原子核が崩壊するのかは、放射性物質の種類ごとに異なる決まった割合となっています。
　そして、単一種類の放射性物質がある程度の量だけ存在する時、その放射性物質が崩壊して行って、最初の量の丁度半分の量になるまでに経過する時間の事を半減期と言います。
　例えば、ヨウ素１３１の半減期は8.021日ですし、セシウム137の半減期は30.04年、セシウム130の半減期は29.21分です。
　つまり、放射線を出して崩壊していき、量が最初の半分になるまでには、ヨウ素１３１は8.021日掛かり、セシウム137は30.04年掛かり、セシウム130は29.21分掛かるという事です。
　それでは、ヨウ素131が半減期の2倍の16.042日経過した場合、その量はどの位にまで減るかと言いますと、前半の8.021日で半分になり、後半の8.021日で更にそのまた半分になるのですから、

1/2×1/2＝1/2^2＝1/4

で、4分の1になります。
　同様に、3倍の24.063日後には、

1/2×1/2×1/2＝1/2^3＝1/8

で、8分の1になります。
　この様に、半減期の値がTの放射性物質が、tだけ時間が経過した際に、崩壊せずに残っている量は1/2^(t/T)になります。
　この事から、ヨウ素131が半減期の半分である4.0105日経過した場合には、

1/2^(4.0105[日]/8.021[日])＝1/2^(1/2)≒0.7071

ですから、最初と比べて約71％の量になる事が判ります。
　同様に半減期の3分の1である2.673666日では、

1/2^(2.673666[日]/8.021[日])≒1/2^(1/3)≒0.7937

ですから、最初と比べて約79％の量になる事が判ります。
　それでは1秒ではどうなるのかと言いますと、8.021日＝693014.4秒なのですから、

1/2^(1/693014.4)≒0.99999899980890163311527442417383・・・・

になりますので、ヨウ素131が1秒間に崩壊する割合は、

1－0.99999899980890163311527442417383・・・・≒1.0001910983668847255758261748514×10^-6

という事で、全体の量の約百万分の一の量が崩壊する事になります。
　つまり、ヨウ素131の原子核が

1÷(1.0001910983668847255758261748514×10^-6)≒9.998×10^5

で、約999800個存在しますと、1秒間に1個の割合で放射線の粒子を放出する事になります。
　ヨウ素131の原子量は130.9061246ですから、6.02214179×10^23個（アボガドロ数）集まると、その質量は130.9061246グラムになりますので、999800個集まった場合の質量は

130.9061246[g]×9.998×10^5÷6.02214179×10^23≒2.1733316483896156404743019691875×10^-16

ですから、ヨウ素131の場合は、原子核の個数にして約999800個、質量にして約2.173×10^-16グラムで1Bqという計算になります。
　100Bqでは、その100倍の9998万個、質量にして2.173×10^-14グラムになります。
　但し、上記の計算は、あくまでヨウ素131が崩壊する分だけのベクレルの値に過ぎません。
　ヨウ素131が崩壊しますと、キセノン131mという放射性の原子核に変化しますから、キセノン131mの出す放射線も含めて考えた場合には、2.173×10^-16グラムでも1Bqを超える放射能となります。
　この様に、放射性物質の種類によって、崩壊して出来た新しい原子核が放射能を持つ場合もあれば、持たない場合もありますので、崩壊して出来た原子核が出す放射線も含めた場合には、ベクレルの値を求める計算は複雑なものとなり、崩壊して出来る放射性物質を全く含まない状態から出発して、どのくらい時間が経過したかによっても、新しく生じた放射性物質の量も変わって来ますので、一律に計算で求める事が出来なくなります。
　ウラン、プルトニウム、トリウムなども、崩壊すると別の放射性物質となりますので、単純な計算では、100Bqがどの位の量となるのかは求める事が出来ません。
　只、ウラン235が出す放射線のみのベクレルの値等という様に、単一の放射性物質が出す放射線の量だけに限定して、その放射線の強さをベクレル単位で表した値でしたら、前述の計算方法で求める事が出来ます。

【参考URL】
　ベクレル - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%82%AF%E3%83%AC%E3%83%AB

　半減期 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B%E6%9C%9F

>「100Bqの放射性物質ってどういうことですか？」

　例え、同じ重さや同じ質量の放射性物質であっても、その放射性物質の種類によって、一定時間内に崩壊する原子核の個数は異なりますし、同じ種類の放射性物質であっても、量が異なれば、当然、一定時間内に崩壊する原子核の個数も異なります。
　100Bqの放射性物質とは、原子核が1秒間に100個のペースで崩壊するのに丁度良い、種類と量の放射性物質という事です。

お礼

→100Bqの放射性物質とは、原子核が1秒間に100個のペースで崩壊するのに丁度良い、種類と量の放射性物質という事です。

とてもよくわかりました。
詳しく回答していただいて、本当にありがとうございます。

となると半減期二万年とかいうプルトニウムは、量が相当無ければ放射能は小さいんですね。
えらく危険だと言われていたのでちょっとホッとしました。

しかし、これだけ恐れられてるってことは別に理由があるのかしら……また調べなきゃです。

ありがとうございました。

回答No.1

trajaa

細かい計算は面倒なので簡略に考える。

例えば、「セシウム134」は半減期約２年、「セシウム137」は半減期約３０年。

同じ１００個のセシウム134とセシウム137原子があったとして、半分の50個になる－＞50個崩壊するのに2年と30年。

134は15倍崩壊しやすい性質がある。

コレをベクレル側から考えると、134は137と比較して1/15の原子数の場合に崩壊する原子数が同率になる。

百ベクレルを検出する原因がセシウム134だけならば、セシウム137だけが原因の時に比べて内部に含まれる放射性物質そのものの分量は1/15であるという事になる。

もう少し違う言い方をすると
半減期一秒の放射性物質の場合、2個の原子があれば論理上一ベクレルになる。
半減期が六十秒なら、120個の原子が存在する。
半減期が一時間なら、7200個の原子が存在する。
ま、あくまでも論理上だが

尚、私は放射性物理学の専門家では無いので、考察に誤りがあるかもしれないが多分こんな感じの筈。

お礼

回答ありがとうございます。
→半減期一秒の放射性物質の場合、2個の原子があれば論理上一ベクレルになる。
ですっぽり理解できました。
とてもすがすがしい気分です。
ありがとうございました。