ま、適当に

思いつきで書くよ

放射線量(1/4)

某氏より「電磁波じゃ分からん。放射線についてちゃんと書きやがれ」とのリクエストがありましたので、ほとんどの原発が核燃料として用いているウラン235を例に またありゃこりゃと解説を試みます。

と申しましても、もちろんおいらなんぞの解説なわけですからろくなもんじゃありません。正しいか正しくないかを棚に上げたまま「おいらは今現在このように考えてる」ということを言うだけなので、もともと知ってることが超限定されている上に、記憶違いによる誤りも多々あることが予想されます。が、しか~し、いちいち調べるのも面倒くさいので、そのまんまろくすっぽ調べもせずにテキトーに記述していきます。そんなわけなんで、こんなもんは信じないでください。(ん?) また、もし間違いを発見したら笑い飛ばしてください。今後、間違いを正していただくことはいくらでもしていただきたいと思いますが、間違っていたからといって私を責めたてることだけは絶対にお止めください。(←こんな保身まみれのこと書くから、プチ清水なんて言われるんじゃねーの?)

って、「そんなんなら書きゃなきゃいいだろ!」とお思いでしょうが、おいらは書きます。なぜなら「なんだか書きたいから」。もしご不快なら読まんといてください。更に、言い方がまた偉そうになること必至ですが、重箱くんはがまんするように。

それではまず、ウランの核分裂の話から参りましょう。話が行ったり来たりしてまとまりに欠けるかと存じますが、そこはあなたの理解力でカバーしてください。

ウラン235が中性子を受けるとウラン236になります。こいつは超不安定なんで、直ちに分裂してヨウ素とストロンチウムに変身。こうした反応を”核分裂”といいますが、その際に自身の一部の質量をエネルギーに変換するため、べらぼうな熱量を発生します。この熱を利用した発電が原子力発電です。また、核分裂をすると同時に、2~3個の中性子も放出します。この2~3個の中性子がまた別のウラン235にぶつかって・・・・という具合に、核分裂の連鎖反応ってのが起こります。だから、放射性物質同士を近くにたくさんまとめて置いちゃいけません。すぐ連鎖反応を起こしちゃいますからね。

原子炉っつーのはこの連鎖反応を起こしやすくするためにウラン235なんかを濃縮して棒状に加工し、核燃料として使っております。で、そのまんまじゃもちろんすごくやばいですから、これを抑制する(コントロールする)こともちゃんとやっている。その役割を担っているのが、核燃料の間に差し込まれる”制御棒”です。こいつがどうやって核分裂を止めているのかっつーと、「中性子を吸収」しているんです。上で説明した”核分裂により発生する2~3個の中性子”が別のウラン235にぶつかる前に吸収しちゃうわけですね。福島の場合はこの制御棒を既に核燃料の間にぶち込んである状態だということですから、普通にしていればウランの核分裂が加速することはありません。(ちなみに、この「制御棒を入れている」ことを「原子炉の運転を停止している」と表現したりします。)

ただ、その連鎖反応の抑制っつーのは、制御棒と冷却とのあわせ技で行われます。いくらありったけの制御棒を突っ込んでいたところで、原子炉を冷やすことが出来ずに温度上昇が進むと、原子炉内の核分裂が加速してしまいます。それに伴い、発生する中性子の数も半端なくなっていき、いずれ制御棒だけじゃ全ての中性子を吸収しきれなくなって臨界状態に達してしまいます。人間の力ではどうにもならなくなるわけですね。だから他に多少の害が出ようと何だろうと目をつぶり、何よりも”冷却”を最優先する。とにかく必死になって冷やす。このせめぎ合いが、今まさに福島第一原発で起こっているっちゅーことです。

一方、上の例ではウラン236が分裂してヨウ素とストロンチウムになるものといたしましたが、これがいつもそうなるかというとそんなことはなく、実際の核分裂で何が生成されるかは一義的には決まりません。ヨウ素とストロンチウムに限らず、いろんなもの(30種類くらいあるようです)が生成されるのが現実です。また、核分裂で生成されるヨウ素やストロンチウムも放射性物質であり、いずれはこいつらも核分裂して、人体に害のある放射線を放出します。

この核分裂生成物(原子炉から漏れ出している放射性物質)の中でよく報道されているのが「ヨウ素131」(以下、”ヨウ素”と表記)と「セシウム137」(以下、”セシウム”と表記)ですが、30種類もある生成物の中でなぜこの2つがいつも取り上げられているのかと申しますと、
 ・生成される確率が他の生成物よりも比較的高い
 ・水溶性で、沸点が低く気化しやすい(=表に出てきやすい)
 ・人体の決まった部分に集積しやすい(ヨウ素:甲状腺、セシウム:筋組織)
なんてことなんじゃないかと推察します。要するに、あらゆる観点からみて、人体に害を与える可能性が高いからということなんじゃないでしょうか。

ではここで、ヨウ素とセシウムってのがどんなものであるのか、詳述していきます。

今ここで、身体の中に128個のヨウ素を取り込んだとします。ヨウ素の半減期は8日ですから、半分にあたる64個のヨウ素が8日のうちに核分裂を起こして放射線を出します。また、次の8日間で前に核分裂しなかった残り半分(64個)のヨウ素のうちの32個が核分裂、またその次の8日間で16個、その次が8個、更に4個、2個と核分裂をしていって、残り1個になるのは56日後。約2ヶ月をもって放射線を出す能力、すなわちヨウ素の放射能が1%未満になるわけです。逆に言うなら、ヨウ素ってのはたったの2ヶ月間で潜在的に持っていたほぼ全ての放射線量を放出しちゃうわけですね。

ちなみに、放射能のあるヨウ素131は放射線を出し終えたら「放射能のないおとなしいヨウ素」になるのではなく、キセノン(放射能はありません)という別の物質になります。これを定量的に言うと、100あったヨウ素は半減期である8日経ったら50のヨウ素と50のキセノンになるんですね。文字通り”半減”するわけです。逆に言うなら、”ヨウ素”が100検出されたということは、まだ核分裂していない”放射性物質”が100検出されたということです。これ、核分裂をする放射性物質の特徴ですから、間違わないように。

一方のセシウムですが、こちらの半減期は30年。核分裂をしたら自身はバリウムになります。

上の例のヨウ素と同様に、身体の中に128個のセシウムを取り込んだとしましょう。すると、最初の30年で半数の(64個の)セシウムが核分裂を起こして放射線を出します。ただ、ここで放出される放射線が人体に害を与えるかっちゅーと、そんなことはありません。なぜなら、筋組織に集積する性質を持つセシウムではありますが、それでも長い期間体内に留まることは出来ずに結局は排泄されちゃうからです。

身体の中から半分だけ排泄される期間を「生物学的半減期」といいますが、セシウムはこれがたったの70日なんですね。たとえこれを体内に取り込んじゃったとしても、物理的半減期30年よりも遥かに短い1年3ヶ月くらいで、その体内残留量は1%未満となるのです。

全部で128個あったら30年で64個が核分裂するセシウムですが、最初の70日ではどれだけの数のセシウムが核分裂するんでしょうか?こいつを逆算してみますと128個中0.6個という結果になります。で、次の70日、その次の・・・なんて感じで、生物学的半減期をもとになんだかんだと計算を進めていきますとね、結局セシウムで人体が被曝する核分裂の数というのは、128個中せいぜい1個くらいのもんなんですね。セシウムってのは確かに放射能を持ってはおりますが、身体に取り込んでも放射線を出す前にほとんど排出されちゃうもんですから、実際に被曝する放射線量というのはセシウムが潜在的に持っている量の1%に満たないということです。

よろしいですか?「放射性物質を体内に取り込んだ場合、それがヨウ素だったらほぼその放射能の全量、セシウムだったらその放射能の1%くらいの放射線量を浴びる」と理解しておいて下さい。短絡的に言うなら、セシウムよりヨウ素の方がずっと危なっかしいということがお分かりいただけようかと存じます。

ただ、これだけの知識だと今後報道される数値を絶対に誤解します。上の記述だとヨウ素だけケアしていればいいというようにも読めちゃいそうですが、そういう問題ではないのです。特に福島の場合はね。で、明日以降、この辺について書き進めていきますんで、この続きも必ず読んでください。いいね、重箱くん。

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  1. 2011/04/18(月) 21:08:55|
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