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プルトニウムの内部被爆も検出できる?!
http://www.asyura2.com/11/genpatu17/msg/505.html
投稿者 taked4700 日時 2011 年 10 月 15 日 19:21:49: 9XFNe/BiX575U
 

プルトニウムの内部被爆も検出できる?!

 最初に、あくまで放射線についての素人が抱いた疑問であることをお断りしておきます。ただ、多少勉強した結果、ある程度の知識を身につけ、多分、基本的な事柄なら互いに矛盾なく説明が出来る程度にはなっていると思います。

 世田谷でラジウムが民家の床下で発見されましたが、それに関連して出てきた疑問です。

 ラジウム226は主にアルファ線を出します。そして、アルファ線は普通の紙一枚で遮断ができると言われています。もし、民家の床下の容器にラジウムが納められていたのなら、そこからアルファ線が出て、数メートルは離れているだろう路上で検出されることはありえません。空中でさえ、空間中にある窒素分子や水蒸気のために数cmほどしか飛ばないということです。ただ、ラジウム226は弱いガンマ線も出すようです。またテレビ報道で、専門家が核種の表示がされるサーベィメータで調べ、その画面にラジウム226と表示がされていました。ラジウムがまだ床下にあった段階でこのサーベィメータがアルファ線を検知していたとはとても思えませんから、やはり、ガンマ線を検知し、そのエネルギー準位を測ってラジウム226だと判断していたはずです。ガンマ線をはじめ、各種の放射線は核種によりその強さが異なります。そのため、放射線のエネルギーを測ることによって発生源である核種の特定ができるのです。
 
 そして、もし、一般的なアルファ崩壊をする核物質がたとえ弱いにしてもガンマ線を出すなら、そのガンマ線を今回のラジウム検出と同じように測って核種の特定ができるのではと思うのです。つまり、内部被爆で現在測っているのは全てガンマ線だけで対象核種は一般的にガンマ崩壊をするとされるセシウムやヨウ素です。一般にアルファ崩壊をするとされるプルトニウムなどは測ることができないとされているのです。携帯用のサーベィメータでは無理なのでしょうが、ホールボディカウンターなら、かなりの設備を付けることができるわけで、ごく微量のプルトニウムもそれが出すガンマ線を計測することで検出が可能になるのではないでしょうか?実際、プルトニウムも微量ながらガンマ線を出すようです。

 以下、その仕組みについて考えてみたことを書きますが、あくまでも素人が考えたことですから間違っている可能性があります。ラジウムがアルファ線、つまり、陽子2個と中性子2個からなるヘリウム原子核を放出するとき、ラジウム原子核は226の質量数から4減って222になります。当然、ラジウム原子核の持っていた電気量も陽子二つ分減少します。そうであるなら、ラジウム原子核の形、構成が変化するはずです。その時に、原子核の持っていたエネルギー準位が変化するはずですから、その変化を表すガンマ線が出るはずです。ラジウム226と比べてプルトニウム239は原子量が13だけ大きいので同じヘリウム原子核が飛び出した時、原子核の相対的な変化はプルトニウムの方が少しだけ少ないと考えることができます。ですから、そこから出るガンマ線もラジウムから出るものよりも少しプルトニウムの方が弱いはずだと思います。

 因みに原子核から出る電磁波をガンマ線、原子核の周りを回っている電子の軌道の遷移を原因として出てくる電磁波をエックス線と言うそうです。原子核が変化すれば、周りを回っていた電子の軌道も変化するはずです。電子軌道が変化をすれば、その時にエックス線が発生したり吸収されたりするはずです。単に陽子が減るのでそれに比例して電子の数も減ると考えるとベータ線、つまり、電子線を出すということになってしまいますが、そう考えることができるためには原子核にプラス電気のもとである陽子が集まっている理由が説明できなければいけません。プラス同士は基本的に反発するはずなのに集合しているのはそれなりの理由があるからで、原子核から陽子が飛び出すのはトンネル効果という、単なるプラス・マイナスの電気力とは異なった仕組みがあるようです。電子は基本的に物質の表面、つまり、微視的に見た場合の原子集団の表面に常に存在してい、かなりの速さで動いているので、一つ一つの原子ごとの電子数が常に一定に保たれているわけではないようです。多分、アルファ線放射によるマイナス電気の過剰は物質表面にある電子が他の周辺物質へ移動することで帳消しになるのではないでしょうか。

*6月8日の記事「近づく戦争・テロ社会、これらの動きを止めるべきでは?」から一連番号を付しています。<<775>>  

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コメント
 
01. 2011年10月15日 21:38:13: cV21OltTwU
誰かあの家をはかってくれ。今はどの位の放射線がでているのか。政府発表はあてにならん。

02. 2011年10月15日 22:09:29: v9NDsdvUkg
> その時に、原子核の持っていたエネルギー準位が変化するはずですから、その変化を表すガンマ線が出るはずです。

ええと、そのエネルギーは基本的にα粒子が持って行きます。
ただし崩壊後の原子核が一番安定な状態(基底状態)にすぐ行かず、
励起状態に一度引っかかってから落ちることがあり、その際にγ線を出します。
励起状態に引っかかる確率とか、励起状態のエネルギー(つまり放出するγ線のエネルギー)
は、崩壊前後の原子核の内部構造により、そう単純ではありません。

ラジウム226 は1回のα崩壊あたり 3.5% の確率でγ線を放出し、そのエネルギーは 186 keV 。
http://cnic.jp/modules/radioactivity/index.php/17.html

プルトニウム239は同じく0.027%の確率でγ線を放出し、そのエネルギーは 51.6 keV。
(他にも 30種以上のγ線を出しますが、その確率は非常に小さいです)
http://200.136.52.101/sgnucdat/a3.pdf

プルトニウムの崩壊頻度(半減期の逆数)はラジウム226の1/15、
γ線放出確率が 3.5/0.027 = 130 分の1ですから、
出てくるγ線の数は 1/15/130 = 1950 で約 2000 分の 1 しかないことになります。


03. 2011年10月15日 22:13:42: v9NDsdvUkg
>>02 に 訂正

誤: γ線放出確率が 3.5/0.027 = 130 分の1ですから、
出てくるγ線の数は 1/15/130 = 1950 で約 2000 分の 1 しかないことになります。

正: γ線放出確率が 0.027/3.5 = 約 1/130 ですから、
出てくるγ線の数は 1/15/130 = 約 2000 分の 1 しかないことになります。


04. taked4700 2011年10月16日 02:08:22: 9XFNe/BiX575U : MD2deXT1Dc
02さん、ありがとうございます。

現状ではプルトニウムをホールボディカウンターで検出はかなり難しいということなのですね。

>ええと、そのエネルギーは基本的にα粒子が持って行きます。

 そうか。いわゆる原子核の構造変化が最初に起こり、結果としてアルファ線が放出されるということですね。

 また、所謂サーベィメーターでアルファ線核種を特定する場合、ラジウムとそれと同等に位置する強さのガンマ線を出すものだけということ。

 ラジウムが最初に発見された放射線核種であるのはそれなりにわけのあることで、放射線強度が強いからだというような記事をどこかで読みましたがそれと同じことが検出の時にも起こっているという理解でいいのでしょうか。


05. 2011年10月16日 03:16:13: kv0iZSiaVk
>サーベイメーターでアルファ線核種を特定
サーベイメーターにも種類がありGM計数管サーベイメーターでは測定できない。

α線はZnSシンチレーション式サーベイメーターを密着させて測定する。
アルファ線の透過力が弱いから。
測定器はマニュアルと校正保証書を読み正しく使用。下限値を求めて測定値の
評価をする。


06. 2011年10月16日 11:52:26: v9NDsdvUkg
>>04 さん
02 です。

> 現状ではプルトニウムをホールボディカウンターで検出はかなり難しいということなのですね。

肺モニタという検出器で Pu239 の娘核種から出るX線を検出できるようです。
ただし混在している Am241 を別途測定して検出値から差し引く必要があるなど、
容易ではないようです。
http://www.remnet.jp/lecture/words2003/06005.html

東海村の装置では Pu239 の検出加減 1kBq ということですので、大量に被曝しないと検出できないと思います。
http://www.jaea.go.jp/jnc/info/bosyu/kobo14/image/count3.htm


07. 2011年10月16日 11:56:05: v9NDsdvUkg
>>06 訂正: 検出加減 → 検出下限

08. taked4700 2011年10月17日 01:39:17: 9XFNe/BiX575U : Xu5q5FateA
06さん、

ありがとうございます。やはり、絶対的な放射線量がプルトニウムでは少なくて内部被ばくを検出は困難であるということですね。

放射性のプルトニウムを検出するのではなくて単に重金属のプルトニウムを検出するならかなりの低濃度でも可能なのでしょうか。

通常の放射性プルトニウムなどアルファ線核種の分析に試料を燃やして灰にするのは水分を飛ばし、細胞質を取り除いて核種を直接観測できるようにするためだと思うのですが、そこまでやるよりも、単に、金属としてのプルトニウムの存在をクロマトグラフィで調べるのなら結構簡単にできるのではと、あまり実際のことは知らずに思ってしまいます。

もし、それが簡単にできるのなら、あとは、平時のプルトニウム量を調べておいて、検出されたプルトニウムとの差は放射性のものだと判断すればいいと思うのですが、そうはいかないのでしょうか。


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