雨宮勇徒の研究室＞エッセイの部屋[教育問題・危機管理]＞危機管理[東海地震対策・原子力]＞
まず放射線の特徴について述べます。
α線はヘリウム原子核に当たる陽子２中性子２の粒子の高速の流れです。ほかの放射線比べて速さが遅く透過力は低いですが、電離作用は高くなっています。空気中では３〜４ｃｍ、すいちゅうでは４μｍ程しか放出されません。紙一枚で遮蔽できます。その半面、電荷が２ｅで速さが遅いため、電離作用が高いのです。
マイナスβ線は陰電子の高速の流れで−ｅの電荷をもち、プラスβ線は陽電子の高速の流れでｅの電荷をもっています。ちなみに陰電子と陽電子が反応すると二本のγ線に変わります。β線はα線よりも透過力が高く、電離作用が低い特徴があります。同位体によってβ線のエネルギーが大きく異なり、透過力も空気中数ｍ〜数十ｃｍ、水中で数ｃｍ〜０．数ｍｍとまちまちです。金属板で遮蔽できます。
γ線は波長の短い電磁波で、電荷０で物質と反応しにくく、透過力が大きい放射線です。α線やβ線のように一定距離放出されるわけではなく、距離とともに強度が減衰していくのです。γ線の遮蔽は厳密には出来なく、密度の高い鉛、鉄、コンクリートや水が有効です。原子炉ではγ線の遮蔽特性の高い鉄鉱石、鉄くずやバリウム鉱石を加えたコンクリートが用いられています。
中性子線は中性子の高速の流れで、電荷０の透過力の強い放射線です。中性子は単独では不安定で、半減期１２分でβ崩壊し、陽子に変わります。中性子の遮蔽はγ線同様に難しく、鉛や鉄で高速中性子を減速し、水で熱中性子を遮蔽できます。またほう素化合物は中性子を吸収し、二次γ線を出しません。
高速中性子を減速するには、中性子の質量に近い物質を用いるのが有効です（物理の衝突の項参照）。例えば止まっている中性子に高速中性子が衝突すれば、高速中性子はその場に止まり、静止していた中性子は衝突した高速中性子と同じ速さで飛んでいくのです。中性子に一番近いのが水素（原子核）ですが、水素は常温では気体のため密度が低く、効率（当たりやすさ）がよくありません。そのため減速材として水が使われるのです。鉄や鉛がコンクリートとともに中性線の遮蔽に使われるのは、密度が高いためと、γ線の遮蔽能力が高いためです。
以前にも述べましたが、多くの場合中性子は速度が遅い（エネルギーが低い）方が原子核と反応しやすくなります。水の水素原子に中性子が捕獲されると、水素２（重水素）になりγ線が放出されます。酸素原子の場合は、窒素１６になり陽子線が放出されます。
放射線の強さは同位体ごとに固有ですが、β線の場合は同位体でもエネルギーがまちまちになっています。放射線の透過力はエネルギーに比例し質量や電荷に反比例します。
次に放射線が人体に与える影響について述べます。放射線の影響を意図せずに受けることを被曝といいます。被曝には体外被曝と体内被曝とがあります。体外被曝とは宇宙からの放射線のような線源が体の外にある場合の被曝で、体内被曝とは放射性物質を吸い込んでしまったときのような線源が体の中にある場合の被曝のことです。体外被曝は体の内部まで入り込める透過性の高い放射線であるγ線や中性子線、体内被曝は人体与える影響の強い電離作用の高い放射線であるα線やβ線が問題となってきます。
放射線が人体に当たると、細胞内の原子が電離されます。これを電離作用といいます。電離とは原子の電子が放射線のエネルギーによって剥ぎとられ、原子をイオン化することです。電荷が高いほど放射線の速さが低いほど電離作用が高くなります。この電離によって細胞内の原子がイオン化することで分子構造が壊れるような影響を受けるのです。
次に放射線に関する単位について説明します。
放射性物質の放射能の強さは単位時間に何回崩壊するかによって決まります。１秒間に１個の原子が崩壊するときの放射能の強さを１ベクレル［Ｂｑ］で表します。
放射線の電離作用で物質に与えられるエネルギーの吸収密度を吸収線量といいます。１ｋｇ当たり１ジュール［Ｊ］のエネルギーを吸収したときの吸収線量を１グレイ［Ｇｙ］で表します。
同じ吸収線量でも放射線の種類によって生物に与える影響は異なります。各放射線の危険度を示すのを線質係数（ＱＦ）といいます。この線質係数は、γ線やβ線は１、中性子線はエネルギーに応じて５〜２０、陽子線は５、α線は２０です。
放射線が生物に与える影響の度合いを線量当量と呼びます。これは吸収線量に線質係数を乗じたもので、単位はシーベルト［Ｓｖ］で表します。
参考文献