2011-06-10 18:41 | カテゴリ:未分類
現下の放射能汚染に対処するための基本知識です



茨城大学名誉教授(農学博士)の丹羽勝先生が、ご専門の放射線育種学の立場から、以下の放射線に関する解説記事を関係者に配布されておられることを知りました。そこで、本WINEPブログとホームページで紹介したいとお願いしましたところに快諾を得ました。

 

汚染現地で苦闘されておられるかたがた、どうかこれをダウンロードしてご参考にしてください。


 

放射能についての覚書

― 福島第一原発の事故に関連して ―

 

20114  丹羽勝

 

1.  放射能

元素を構成する原子核には,不安定な構造の種類(核種)があり,原子核が崩壊する。この崩壊に伴って,原子核を構成する粒子や,粒子を結びつけているエネルギーが放射線として放出される。このような,放射線を出す能力を放射能という。そして,放射能をもつ元素や物質が放射性元素や放射性物質と呼ばれる。

放射性元素は天然にも存在し,ウラン,トリウム,ラドン,ポロニウムがその例であり,体の中に含まれるカリウム40もその例である

今問題になっているセシウム137やヨウ素131は,原子炉で生成した人工放射性元素である。

 

2.  放射線

放射線は,大きく粒子線と電磁放射線に分けられる。

粒子線は,原子を構成する粒子の流れで,アルファ線,ベータ線,宇宙線,中性子線,重荷電粒子線などが含まれる。

電磁放射線は,高いエネルギーをもった電磁波で,エックス線とガンマ線が含まれる。エックス線は人為的に発生させられるのに対し,ガンマ線は放射能物質から発生し,エックス線より波長が短い。

炉心が溶け出して放射性物質が外に漏れるとアルファ線が放出されるが,広い範囲にガスとして漏出する放射性物質から出されるのは,主としてガンマ線とベータ線である。

 

3.  放射能の強さを表す数値

半減期:放射性物質は,時間とともに一定の割合で崩壊し,それに伴って放射能も減衰する。放射能が二分の一になるのに要する時間の長さを半減期という。たとえば,半減期が8日のヨウ素131では,放射能の強さは,8日たつと1/216日たつと1/424日たつと1/8というように,8日ごとに二分の一になっていく。

 

単位:放射能の強さは,いろいろな単位で表されるが,もっともよく用いられるのが,ベクレル(Bq)である。ベクレルは重量当たりの数値で表記される。食品の場合には,1㎏あたりで示されることが多い。

 

いくつかの放射性核種の放射能と半減期を次の表に示す。

 

核種

ベクレル/1グラム

半減期

天然

ウラン238

12

456千万年

ラジウム226

370

1600

カリウム40

26

125千万年

人工

セシウム137

32千万

30

ヨウ素131

4600

8

キセノン133

6900

5.3

クリプトン88

290*

2.8時間

*京は兆の1万倍

キロ:1000  メガ:100 ギガ:10 テラ:1

 

4.  放射線の強さ(線量)を表す数値

線量の単位:いろいろな単位があるが,放射線を浴びた生物のダメージの程度を示すシーベルト(Sv)という単位が,放射線の危険性を示すものとして最もよく用いられる。

 

線量率:線量は普通単位時間当たりの値で示される。これを線量率という。関係機関から発表されるのは,1時間当たりの線量であることが多い。

 

総線量:線量率に時間を掛けた値が総線量になる。たとえば,線量率が1マイクロシーベルト/1時間の大気中に,24時間いれば24マイクロシーベルト,1ヶ月いれば720マイクロシーベルト,1年間いれば8.76ミリシーベルトの総線量をそれぞれ浴びることになる。

 

ミリ:1千分の1  マイクロ:100万分の1  ナノ:10億分の1

 

5.  ベクレルとシーベルトの関係

ベクレルとシーベルトは全く違うものを対象とする単位なので,関係づけることが難しい。ベクレルが大きくなると,そこから発生する放射線は増加するが,シーベルトの値を直ちに決定できない。

一般的に言うと,放射性物質(線源)から遠ざかるほど,距離の二乗に反比例してシーベルトの値は小さくなる。たとえば,線源から1メートルの距離のところの放射線量が1シーベルトとすると,10メートル離れたところでは1/1020.01シーベルトになり,100メートル離れたところでは1/1002=100マイクロシーベルトになる。なお,100万ベクレルの線源から1メートル離れたところの線量は,1時間当たり0.08マイクロシーベルトである。

しかし,大気中や水中のように,放射性物質が散乱して存在している場合には,このように簡単にはいかない。大気の放射能は,ベクレルではなく単位時間当たりのシーベルト(線量率)として表示されるので,自分がどの程度の放射線を浴びたかは,その大気中にいた時間をかけて計算できる。

食物や飲み水として放射性物質を体内に取り込んだ場合には,取り込んだものがどのくらいの時間体内にとどまるのか,放射能の半減期はどのくらいなのかによって,浴びる線量が変わってくる。

食べものや飲み物の放射能は単位重量当たりのベクレルで表示されるのが普通で,体内に取り込んだものが何シーベルトの放射線を体に与えるかを計算するツールが,インターネット上に公開されている。

たとえば,

http://testpage.jp/m/tool/bq_sv.php

に公開されている計算式を用いて,厚労省が定める摂取制限ぎりぎりの300Bq/kgのヨウ素131が含まれる飲食物を摂取した場合について計算すると,1日当たりの摂取量を3.7キログラムとして,24.42マイクロシーベルトという値が得られる。1年間に換算すると,8.9ミリシーベルトとなる。

 

6.  放射線の人体に与える影響

大気や飲食物に含まれる放射性物質からの放射線としては,ベータ線,ガンマ線の2種類を考慮すればよいだろう。

ベータ線は,放射線を構成する粒子がマイナスに荷電しているので,体の表層部にとどまって,内部に達することが少ない。しかし,体内に取り込まれたヨウ素やセシウムやストロンチウムなどから放射されるベータ線は,組織や細胞を被曝させることになる。

これに対して,ガンマ線は高エネルギーの電磁波で,体の最深部まで届き,体を突き抜ける。その過程で過酸化物などを生成して,組織や細胞,あるいは生体を構成する物質を傷つけて,人体に障害を与える。

 

急照射と緩照射:同じ線量を浴びる場合でも,線量率によって障害の程度は異なる。高い線量率で短時間に放射線照射を受けることを急照射,低い線量率で長時間にわたって照射を受けることを緩照射という。急照射と緩照射は相対的であり,境を決めにくいが,月単位以上のものを緩照射,週単位以下を急照射と考えてよいだろう。一般的にいえば,急照射の方が緩照射よりも,与える障害の程度ははるかに大きい。しかし,遺伝子突然変異の頻度は,どんな線量率でも総線量に比例して上がる。

 

外部被曝と内部被曝:大気や汚染水・汚染土壌のように,体の外にある放射性物質から放射線を浴びるのが外部被曝であり,全身が被曝する。

これに対し,飲食物や呼気と一緒に体内に取り込まれた放射性物質によるものが内部照被曝である。筋肉に分布するとされるセシウムや骨に分布するストロンチウムは全身被曝を与える。しかし,ヨウ素の場合には,甲状腺に特異的に分布するため,局所的な被曝となる。ヨウ素131は,摂取後1日で甲状腺における濃度が急激に増加する。

 

急性障害と晩発性障害:放射線を被曝してすぐに発症する障害が急性障害で,急照射による障害である。これに対して,長い時間を経過して現れるのが晩発性障害で,急照射によっても,緩照射によっても引き起こされる。急性障害は放射線を浴びるとほぼ確実に生ずる確定的なものであるのに対して,晩発性の障害は,すべての人に生ずるものではなく,放射線によって発症する割合が高まるという,確率的なものである。

 

急性障害と線量:急性障害の種類と線量との関係は,次のとおりである。

 

線量

(ミリシーベルト)

全身被曝の影響

局所被曝の影響

10,000以上

 

皮膚:急性潰瘍

7,00010,000

100%の人が死亡

 

5,000

 

水晶体:白内障

2,5006,000

 

生殖腺:永久不妊

3,0005,000

50%の人が死亡

 

3,000

5%の人が死亡(骨髄障害)

皮膚:脱毛

1,500

50%の人が悪心,嘔吐

 

5002,000

 

水晶体:水晶体混濁

1,000

10%の人が悪心,嘔吐

 

500

末梢血の赤血球減少

 

200

臨床症状の確認なし

 

 

晩発性障害:放射線を浴びた当人に生ずるものとしては,白血病,ガン,放射線白内障が挙げられる。また,子孫に現れる影響としては,突然変異が挙げられる。

これらの障害は,急照射・緩照射によらず,被曝した総線量に比例して,発生する割合が増加する。致死的なガンの発生する確率は,1シーベルトの被曝で0.04%とされている。遺伝子の自然突然変異率は,10万分の1程度であるが,動物においては10ミリシーベルトの照射で1万分の1に増加するという報告がある。

放射線によって誘発されるガンの潜伏期間は次の通りである。

 

ガンの種類

最小値

中央値

最大値

白血病

2

8

40

その他のガン

10

1624

生涯

 

しかし,チェルノブイリの原発事故では,事故後2年目から甲状腺ガンの発生率が高まりはじめ,子どもの場合は9年目から10年目にかけて10万人当たり4人でピークに達し,成人の場合は事故後10年以上にわたって増え続け,40歳以上では10万人当たり12人に達している。甲状腺以外のガンについては,有意に高まったという報告がないとされている。

遺伝子突然変異は,有害なものが圧倒的で,ガンの発生のように被曝当代に影響の出るもののほか,追跡することは難しいが,後代の人類集団に遺伝的な劣化を引き起こすことは確実である。

 

生体の中の放射性物質の挙動:放射性物質は種類によっては特異的に生物体の中に取り込まれ,その生物を食した生物の体内でさらに濃縮されるということが生じる。これが生物濃縮である。また,生体に取り込まれて,特定の組織や器官に集積して,濃縮されることもある。

ヨウ素は,コンブ,ヒジキ,ワカメ,海苔などの海藻類が海水中から吸収して蓄積し,数100倍から数万倍に濃縮する。地上の植物による吸収の程度は小さいとされている。消化管での吸収効率は高く,飲食物に含まれるヨウ素のほぼすべてが体内に取り込まれ,甲状腺に移行する。ヨウ素は甲状腺ホルモンの構成成分として,長期間体内に滞留することになる。

セシウムは,動物を通しての生物濃縮は報告されていないが,土壌の表層に留まり,植物によって比較的吸収されやすいので,濃縮が生じる。米では胚芽の部分,キャベツでは外縁の部分の濃度が高いという報告がある。菌類はセシウムを取り込んで濃縮する割合が,植物より大きい。シイタケやマイタケのようなキノコ類で,セシウム137が蓄積して,まわりの植物より濃度が高くなるという報告がある。セシウムはカリウムと挙動が似ているため,体内に取り込まれやすく,軟組織や筋肉に分布するとされている。取り入れられたセシウムは長い期間体内に滞留し,90%が排出されるまで幼児で50日,成人で約1年を要し,年齢が増加するにつれて滞留期間は増加する。

 

一般的に言うと,若い細胞や分裂を繰り返す細胞は,放射線に対する抵抗力が弱い。したがって,胎児や子供の方が放射線の被害を受けやすい。放射線は遺伝子突然変異の他に,遺伝子が乗っている染色体を切断し,細胞分裂の異常を引き起こす。流産や催奇形など,胎児に対する影響は十分に警戒しなければならない。

 

7.  いわゆる「規制値」について ― 安全性とは?

どの程度の放射能なら,どの程度に安全なのかという問題は,なかなか厄介である。放射線はどんなに弱くても障害をもたらす危険性があり,自然放射能に付け加えられる放射能はないのに越したことはない。しかし,現実には医療用・実験用・工業用等に放射性物質は用いられており,福島第一原発からは放射性物質の漏出が続いている。そのような状況下では,自分に照射される放射線の強さを知り,それがどの程度危険なのかを判断し,その危険性が我慢できるのかを考えることになる。

 

自然放射能:われわれの体は,カリウム40という放射性核種を含んでおり,それ自体が4,0006,000ベクレルの放射能をもっている。そのほかに,宇宙線や自然界に存在する放射性物質から受ける放射線を加えると,1年間で約1ミリシーベルトの被曝をわれわれは受けている。

 

規制値・制限値・指標値とは:1979年に起きたアメリカ・スリーマイル島の原発事故を契機に,国際的に環境や食品の放射能の規制値についての議論が高まり,日本では原子力安全委員会での検討を経て『原子力施設等の防災対策について』がまとめられ,その中で「防災指針」として,放射能や放射線の規制値が定められている。

 

線量限度:放射線被曝の制限値である。一般公衆においては,1年間に1ミリシーベルト,職業人においては50ミリシーベルト(ただし5年間で100ミリシーベルトを超えない)が,制限値となっている。これは,外部被曝と内部被曝の合計値であり,自然放射線と医療行為による被曝は含まれていない。ちなみに,これを1時間当たりに換算すると

  1÷365()÷24(時間)0.000114(mSv)0.114マイクロシーベルト

 

となる。これに自然放射線を加えると,1年間の平均として,1時間当たり0.23マイクロシーベルト程度が,線量限度ということになる。

 

飲食物摂取制限の指標:厚労省が通知した,原子力施設等の防災対策における「飲食物摂取制限に関する指標」は次の通りである(環境中に広く放出される放射性のヨウ素とセシウムのみ示す。)

 

核種

摂取制限に関する指標値(ベクレル/キログラム)

放射性ヨウ素

飲料水

300

牛乳・乳製品 注)

野菜(根菜,芋類を除く)

2,000

放射性セシウム

飲料水

200

牛乳・乳製品

野菜類

500

穀類

肉・卵・魚・その他

    )乳児用調整粉乳および直接飲用に供する乳は100ベクレル/キログラム

 

放射性ヨウ素の指標値で,野菜から根菜と芋類が除かれ,穀類・肉・卵・魚に指標値が示されていないのは,ヨウ素が植物にほとんど吸収されず,半減期が8日間と短いことを反映しているのであろうか。しかし,新鮮な魚や肉類については,ヨウ素の指標値も示されるべきではないだろうか。

 

制限値や指標値をどう考えるか:放射線の制限値については,専門家の間でも議論が分かれていて,日本で定められている線量限度は,その議論のもっとも低い値をとっている,とされている。

4ページの表に示した急性障害は,200ミリシーベルト以下では見られず,しかもこれが急照射によるものであることを考えると,一般公衆の線量限度(1年間に1ミリシーベルト)200倍の放射線が当たっても急性障害は現れないであろう。

また,別な報告では,医学的に検知可能な最小放射線量は1年間で100ミリシーベルト前後とされている。これは,100ミリシーベルト以下の線量では,確率的に生じるガンや白血病のような晩発性の障害を含めて,それが放射線によるものであるかどうかは断定できない,ということであろう。つまり,線量限度の100倍の放射線が当たっても,目に見える障害は生じないということである。

飲食物の指標値については,指標値の上限の放射性ヨウ素を含む飲食物を1年間撮り続けると,8.9ミリシーベルトの放射線を受けることになる。この値は,線量限度をはるかに超えているが,医学的検知可能線量には達していない。

結論的に言うならば,日本で定められている基準値はかなり厳しいものであるといえよう。

 

環境中の放射線・放射能を知るには:インターネット上の文部省のホームページ(http://www.mext.go.jp/a_menu/saigaijohou/syousai/1303723.htm)に,県別の大気中の放射線量や水道水の放射能の値が,毎日公開されている。また,大学や研究所が独自に放射線量や放射能を測定して,公表しているので,近くにそういう施設があれば身近な放射能を知る上で利用できる。つくば市周辺であれば,産業技術総合研究所が,詳細な測定結果をホームページ(http://www.aist.go.jp/taisaku/ja/measurement/index.html)に公開している。また最近は,新聞紙上にも各地の放射線量が載せられている。

 

8.  被曝のシナリオ

最後に,われわれがどの程度放射線にさらされる可能性があるか,最悪とは言わないまでも,かなり悪い環境下でのシナリオを描いて,計算してみる。

 

環境放射線としては,屋内避難勧告が出る毎時3.5マイクロシーベルトを,年間通して浴びると考える。その結果,1年間では,

 

  3.5×24(時間)×365()30.660マイクロシーベルト=30.7ミリシーベルト

 

の放射線を浴びる。

 

飲食物としては,指標値の上限の放射能をもつ材料で作った食事を,1年間食べ続けると考える。ただし,油,調味料には放射能はないものとする。摂取量は,成人男子の食事を想定した。また,摂取する穀類は米換算の重さにし,水は飲料と調理用を合計した。ベクレル⇔シーベルトの換算には,3ページに示したホームページのツールを利用した。このツールでは,市場を通る間,および調理の間における希釈はないものとして換算が行われている。また,換算にあたっては,各品目はセシウム(Cs)137とヨウ素(I)131のどちらか1種類の核種による放射能をもつとした。

 

品目

1日摂取量()

核種

放射能(Bq/)

年間被曝線量(mSv)

穀類・豆類

300

Cs

500

0.712

野菜

350

I

2,000

2.275

芋類

100

Cs

500

0.237

乳・乳製品

300

I

300

0.723

肉・魚・卵

250

Cs

500

0.593

3,000

I

300

7.227

合計

 

 

 

11.767

 

このシナリオでは,合計42.427ミリシーベルトの放射線を1年間で受けることになる。この値は,職業人の線量限度にほぼ匹敵するが,職業人の場合には,5年かで100ミリシーベルトを超えないという縛りがあり,このシナリオの状態で24ヶ月過ごすと,この縛りを越えてしまうことになる。

 

 

注:本稿では,主として,インターネット上で得られたデータを吟味して用いた。

 

補遺-作物に対する放射線の影響

作物に対する外部被曝の影響は,ほぼ無視して差し支えない。アルファ線や中性子線が当たると,植物体内に放射能が生ずることもあるが,現時点ではその可能性はほぼないといえる。ガンマ線のような電磁波放射線の場合には,植物体内を通過する際に,フリーラディカルスのような活性物質を生じるが,水分が多い場合には短時間で消滅し,影響は残らない。フリーラディカルスなどの発ガン物質は,食材を焼いたり,煮たりする時も生じるものである。

電磁波放射線は,ジャガイモの発芽抑制,食品の殺菌・害虫駆除(日本では許可されていない)に利用されているが,その時の総線量は10シーベルト以上で,しかも急照射によるものなので,現在問題にしている環境中の放射線量の100万倍以上のオーダーと言えよう。

作物や食品を通しての放射線の影響は,表面に付着したり,吸収されて残留したりする放射性物質によるものだけを考慮すればよいといえよう。

 

秘密

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