放射線を出す物理的な活性度のこと。放射能を持つ物質を放射性物質という。
概要
放射性物質は原子核が不安定なため一定の確率で原子核崩壊を起こし、放射線を放出する。この性質を放射能という。
また、単位質量あたりの放射能を「比放射能」という。
原子核が崩壊すると粒子が放出され、余剰エネルギーがある場合、電磁波を放出する。放出された粒子は高い運動エネルギーを持ち、電磁波もエネルギーを持つ。これは崩壊時の質量欠損に対応する。
原子核崩壊は主に下表のような３種類のいずれかの崩壊をする。
| 崩壊モード | 放出されるもの |
|---|---|
| α崩壊 | ヘリウム4の原子核 |
| β崩壊 | 電子(一般的なβ崩壊) |
| γ崩壊 | 電磁波 |
これらのエネルギーは最終的に熱に変化するため、しばしば高温となる。それを逆に利用したのが惑星探査機などに搭載される原子力電池である。
半減期
放射性同位体は指数関数にしたがって量が減っていく。半分に減るまでの時間は各種により一定であり、これを半減期という。
半減期は核種により異なり、１秒にすら満たない核種から何億年以上もある核種まで様々である。半減期の短い核種は頻繁に原子核崩壊するので放射能は高く、逆に半減期の長い核種の放射能は低い。放射線量は放射性同位体が指数関数にしたがって減っていくことから時間の経過に伴い減衰していく。
単位
ベクレル(Bq)で表す。ベクレルという単位は単位時間当たりの崩壊原子の数を表す。SI単位系採用前はキュリー(Ci)という単位で表していた。これらの単位は下記のようになる。
1［Bq］ ＝ 1［個/秒］
1［Ci］ ≒ 37G［Bq］ ≒ 37000000000［Bq］
(1［Ci］の基準はラジウム1gの放射能)
比放射能は質量あたりの放射能なので
n［Bq/g］
といった質量で割り算した表記になる。
SI単位系採用前後で単位が10桁も異なるため、放射性物質の漏出事故などではデマに惑わされないように注意が必要。
比放射能の例
| 物質名 | 半減期 | 比放射能(有効数字4桁) | 備考 |
|---|---|---|---|
| トリウム232 | 140億5000万年 | 4.050kBq/g | 溶接電極用合金などに使われる |
| ウラン238 | 44億6800万年 | 12.41kBq/g | 核分裂しないウラン |
| 炭素14 | 5730年 | 164.6GBq/g | 生物の死亡年代測定(C14法)に使われる |
| プルトニウム238 | 87.70年 | 627.1GBq/g | 主に原子力電池の熱源 |
| コバルト60 | 5.274年 | 41.74TBq/g | ガンマ線源 |
| ローレンシウム258 | 4.2秒 | 384.4EBq/g | 人工の元素 |
| ウンウンオクチウム294 | 0.0089秒 | 159.2ZBq/g | 人工の元素 |
(Gは10の9乗の接頭辞、Tは10の12乗の接頭辞、Eは10の18乗の接頭辞、Zは10の21乗の接頭辞)
放射性物質の利用例
コバルト60
ジャガイモの芽止めや医療機器の殺菌、放射線治療に必要なガンマ線源
ヨウ素の同位体
バセドウ病の投薬治療のひとつ。ただし、妊婦または早期に妊娠を希望する患者には投与不可。
他の放射性物質
- 生物の死体の死亡時期や発掘物の作成時期の測定(残留分とその半減期から測定)
- 投与後、蓄積される場所を調べて腫瘍などを検査。
放射線と放射能
「放射線」と「放射能」は混同されがちであるが全く別の概念である。放射能とは、放射線を出す能力のこと。「放射能漏れ」と言われるのは、「放射性物質」が漏れたことである。「放射線漏れ」なら遮れば済むが…
