放射線の性質と安全策:動物の行動と対比させて

              平成19年(西暦2007年)3月20日

    桐蔭横浜大学 臨床工学科 早川吉則

2007年3月20日以来の訪問者

1.はじめに

A) 放射線と障害

   

  X線と放射性同位元素は百年ほど前に発見された。今日科学技術や産業は放射線抜きでは成立しない。放射線の源はX線装置のような放射線発生装置、放射性同位元素、宇宙天体の3種類がある。放射線は小さい所に大きなエネルギーが集中して飛んでいるもので物質に入射すると目に見えない小さな傷をつくる。放射線の例としては電荷を持ったα線やβ線(物質との相互作用が強く、貫通力は弱い)とか電荷を持たないX線・γ線・中性子線(物質との相互作用が弱く、透過力は強い)等がある。生体に放射線が当たると細胞の中枢であるDNA(遺伝子)に傷がつく。余り傷が多い場合は短期間で生命が危険になるが(急性障害による死亡)、放射線発生装置や放射性同位元素を常識的に使っているかぎり、このようなことはまず起こらない。正常人ではかなりの程度まで傷が元通りになおるが、傷が治っても元通りでないこともあり、後遺症として癌になったり遺伝的障害が子孫に残る(晩発障害:傷の治り方があまり元と違う場合は安全機構が働き細胞の自殺が起こる)。発ガンは放射線をあびた当人だけが被害をこうむるのであるが,個人の受けた遺伝的障害は約36世代(約千年)で全人類にひろがり,全人類が被害をこうむる。従って放射線は自分も他人も過剰に放射線をあびないようにすることが肝心。特に若い人の生殖線の被曝は少なくしなければならない。

(注意:現在日本人の死亡原因の約30%が癌によるもので、その癌の原因の30%はタバコによるものである。医療被曝による癌の発生は癌の3%とされる。タバコはまた遺伝的障害も引き起こす。自分も人もタバコはすわないようにする。)

B) [個人の子孫の数にかんする計算とその子孫の運命] 

    

 いま全人類の人口は60億人である。世間平均の割合で子孫が増えるとすれば、子どもの代には子孫は2人、孫の代には4人、10世代後には1024人になる。20世代  後には百万人(1024x1024)、30世代後には10億人(1024x1024x1024)となる。あと3世代(はじめから33世代)で全人類が 特定の個人の子孫になる。但し子孫同志の結婚があるので実際には36世代必 要(1000年)。[異なる人間の遺伝子も大体同じなので、将来の子孫(全人類)と 自分の遺伝子との共通性は50億分の1よりずっと多い。太陽での核融合反応の 変化により地球は段々熱くなり1億年から10億年で地上の生命が絶滅すると 予想されている。しかし人工衛星で日光を遮ったり、コンピュータで駆動され る無人ロケットにより他の星や他の銀河系に遺伝子を送り込んで生命を永続さ せる事は可能と思われる。従って現在遺伝子の劣化を防ぐことは意味のあるこ とである。

 

 

2.放射線の種類・発生源とその性質

表 1 放射線の種類・発生源とその性質(この他にも多くの放射線がある)

 

 

図1 放射線と物質の相互作用

3.放射線と物質の相互作用

図2 物質に入射した放射線と傷のできる割合

 

 

図3アルファ線、陽子線など電荷を持った放射線(直接電離放射線)    と物質中の原子の相互作用(電離や励起が起こる)

 

 

図4 X線・ガンマ線(高エネルギーの電磁波で電荷を持たない放射線の  一種:間接電離放射線)と物質の相互作用

  電荷をもった軽い電子は電磁波の電場の波によって揺すぶられる。多くの場合は  何事もなく収まるが中にははずみで電子が飛び出してしまう場合もある。X線・ガ ンマ線が無くなってしまう吸収とエネルギーが低くなって散乱される場合がある。

 

 

4.放射線によってDNAに傷ができる

 

 

5. 放射線量とその危険の程度

     

 [放射線をやたらに恐れるのではなく、その量を知り、量が多い場合に恐れることが必要]

5.1 放射線は必要でない限りなるべく自分も人もあびない方がよいことは既にのべたが、問題は研究や業務などで放射線を取り扱わざるをえない場合である。放射線が恐いからといって少しも放射線をあびないで過ごすことはできない。宇宙線や天然放射性同位元素によって年間2ミリシーベルト程度の放射線の被曝は通常避けられないのである(宇宙飛行士は1日約1ミリシーベルト被曝する)。問題は熱さや痛さと違って放射線は直接人体で感じないので,どれ位被曝しているかがその時は判らないことである。放射線の危険の程度(被曝の程度)を知るには放射線測定器やガラス線量計を用いて線量を測らなければならない。

5.2 放射線量及び放射性同位元素の量 

  現在SI単位系を使用することが国際的に決っている。 

    

◎{放射線量の単位}

 

A)吸収線量=放射線によって物質がどれだけ変質したかを示す量

   

  1Gy<グレイ>=物質 1 kgにつき電離放射線によって与えられるエネル   ギーが1J<ジュール>であるような放射線量

B)実効線量(放射線安全の単位)=放射線によって人間が晩発性の障害を引き起こす程度、すなわち放射線でできた傷のうち元通りに直らないものの数に比例し、その組織の癌になりやすい程度に比例する。吸収線量に線質荷重係数と組織荷重係数を掛けたもの。

 Sv<シーベルト>=Gy × 線質荷重係数 × 組織荷重係数(古い単位rem<レム>

 

 1rem=10mSv<ミリシーベルト>、1Sv=100rem)

    

上式で線質荷重係数は放射線によってできた傷のうちで元通りに直らないものの割合 に比例する定数で、X線・ガンマ線・電子線に対しては1,陽子線・速中性子線に対 しては約10、アルファ線に対しては約20で放射線がその飛跡に沿って作る傷の密度が大きいほど大きい。ひどい傷の方が軽い傷よりも元通りに直りにくい。また組織荷重係数はその組織が癌や遺伝的障害を起こしやすい程度に比例する。

 自然放射能や宇宙線による1年間の実効線量=2mSv

    

日本人の医療放射線による1年間の平均の実効線量=2mSv

  

{線量限度=放射線障害防止法、1989年}

      

一般公衆の放射線施設に由来する1年間の線量限度=1mSv

   

放射線業務従事者の1年間の線量限度=50mSv

◎[放射線の被曝とその危険の程度の推定値]

 

人間の半分が急性障害によって死ぬ線量=4.5Gy≧4500mSv

 

全身に10mSv被曝したために癌になって死亡する危険確率=1.5/10,000 (=国際放射線防護委員会勧告26,1977年)

 

(現在日本人の死亡原因の約30%が癌によるものである。さらにその30%はたばこによるものである。)

                

全員が10mSv の放射線を被曝しための遺伝病の増加

 

{現在の発病率=106人/1000人}(軽度のものを含む)

一世代のみ被曝するとき:0.022人/1000人増加(重いものだけ)

 

毎世代被曝するとき(平衡時):0.15人/1000人増加(重いも   のだけ)(=国連科学委員会報告書の推定値,1982年)

       

B) [放射線は自分も他人も不必要に被曝しないようにすること] 

  現在生きている人々は平均的に子孫を作れば,その子孫の数の全人類に占める割 合が一世代につき2倍になるので、約35世代=1000年後には全人類の共通の祖 先になれる。癌は放射線を被曝した個人だけが損害をこうむるが,遺伝的障害は、共 通の子孫である、未来の全人類が被害をこうむる。従って自分も他人も不必要に被曝 しないことが大切。特に若年者の生殖線の被曝はできるだけ避ける。

 

 

C) {放射能=放射性同位元素の量の単位}  

 SI単位系 Bq<ベクレル> (従来の単位 Ci<キュリー>)

    

1Bq=1秒間に1個の核壊変を起こすような放射性同位元素の量。

 

(1 Ci=3.7×10,000,000,000  Bq、 1Bq=2.7/1,000,000,000  Ci)

    

(1mCi=37MBq、1μCi=37kBq)

 

核壊変がおこる結果放射性同位元素は半減期たつ毎に量が半分に減る。

◎{ベータ線源に対する Bq・Gy・Svの間の大体の関係(ただし遮へいはないとし、   線量は線量は線源からの距離の二乗に逆比例するものとする。)}

  

    ベータ線源1MBq(メガベクレル=100万ベクレル)から1m離れた所に   1時間いると体の表面が約30mSv被曝する。

例えば 放射性同位元素炭素14の場合は 40mSv

               

   放射性同位元素リン32の場合は 20mSv

◎{ガンマ線源に対するBq,Gy,Svの間の大体の関係(ただし遮へいはないとする。  この場合線量は線源からの距離の二乗に反比例する。)}

  

ガンマ線源1M Bq(メガベクレル=100万ベクレル)から1m離れたところに 1時間いると約0.3mSvの線量当量である(ガンマ線はベータ線に比べて物質との相互 作用が弱いのでベータ線の約100分の1の線量である。しかし相互作用が弱いため貫通 力が強く、全身が被曝するので被曝する体積は増える。)

  

例えば 放射性同位元素コバルト60の場合は 0.3mSv

               

放射性同位元素セシウム137の場合は 0.1mSv

        

5.3 放射線測定(放射線の作用による物質の変化によって測定する。)  

A)電離箱 

 

  ガス中に2個の電極を置きその間に電圧を印加する。放射線が入射しガス中で電離がおこると電子やイオンは印加した 電圧により生ずる。電場によって反対方向に移動し電流が流れる。この電流は電子及びイオンの量即ち放射線の量に比例する。

B)ガイガー・ミュラー計数管

 

  特殊なガスの中に2個の電極を起き高電圧をかけると放射線が入射し たとき一瞬放  電が起こり大きな電気信号を発生する。放射線の数を計る。

C)写真乳剤

   

   臭化銀の結晶に(光や)放射線が当たると電離により電子が飛び出し潜像ができる (感光)、現像すると銀の粒子ができて 光を吸収するため黒くみえる(黒化する)。

X線写真・フィルムバッジ等。

6. 放射線作業をより 安全にするには

6.1 放射線作業の前に

放射線は人体に対して有害な影響をもつことは前に述べたが,どう したらより安全に取り扱えるであろうか。第一に必要なことは作業によってどの程度の線量をあびるかということを測定 もしくは計算により見積る。放射線による被曝は体外からの放射線による外部被曝と体内の放射性同位元素による内部被曝 がある。

◎職業上放射線・放射能を取り扱う人達の被曝

  

 線量限度=外部被曝及び内部被曝を合わ せて1年間に50mSv

◎一般人の被曝−−線量限度 1年間に1ミリシーベルト

    

  放射線管理区域境界での線量,敷地境界での線量,排気,排水中の放射能濃   度が規制されている。 持ち出す物品は汚染の程度と線量率が規制されている。

6.2 放射線作業をより安全にする具体策

 

 動物や人間がいやなものにたいして行う行動。

a)(逃げる:しまうまがライオンから逃げる。変な咳をする 人から離れる。)

 

  距離をとる。

 b)(かくれる:傘をさして雨や日光を遮る。病原体が手につか ないようゴム手袋をする、白衣を着る、飛沫を避けるためマスクをする。)

  遮蔽する。

  

 c)(攻撃する:窮鼠かえって猫をかむ。抗生物質で病原菌を殺す)

  放射線発生装置を止める。

 d)(減らす:鳥が水浴びをして寄生虫を落とす。手・食器・調理具等を洗って病原体を減らす。室内を換気して浮 遊するほこりや病原体を減らす。)

 

  作業時間を短縮する。少量の放射性同位元素を使用しする、 少量の放射線を発生させる。

  空気中の放射性同位元素を減らすため放射線管理区域を換気する。

  e)(隔離する:城を石垣や堀で囲って敵から隔離する。伝染病患者を隔離する。)

  放射線発生装置・放射性同位元素は放射線管理区域でのみ使用する。

 f) (鍛える:ワクチンで抵抗力をつける)

   放射線にたいして自分自身を鍛える(放射線防護剤の研究はあるが現状では無理)

 

 g)(てあて:良いお医者さんは長生きを助ける) 万一大量に被曝した場合は医師に相談する。

 6.2.1体の外から来る放射線の防ぎ方の基本

  放射線の不必要な被曝を避けるためのいろいろな 方法(距離・遮蔽・時間など)

 a)(逃げる)距離をとる。小さな点線源から来る放射線の量は距離の2乗 に反比例する。

 

  ピンセット、マジックハンドなどを使用し、線源を遠方から操作する。 

 

b)(隠れる)遮蔽して放射線を減らす。

 

  アルファ線は薄いゴム手袋で完全に止まり遮蔽できる。 ベータ線は約1cmのプ ラスチック板で遮蔽できる。X線、ガンマ線は電荷がないので半価層透過する毎に半 分に なるという減り方をする。半価層の厚さは遮蔽物質とエネルギにより大幅に変わ る。通常エネルギーが大きいほど 遮蔽は困難。遮蔽には鉛やコンクリートが必要。 中性子線も電荷がないので半価層透過する毎に半分になるという 減り方をする。中性 子の遮蔽は一番困難である。

 c)(攻撃する)放射線照射室に入る前に放射線発生装 置を止める。放射線発生装置には通常照射室の扉を開けると装置が止まるようにインターロックが組み込まれている。 但し診断用X線装置にはインターロックは組み込まれていない。原子炉や陽子加速器などの放射線発生装置では 二次的に発生した放射性同位元素が無視できないので装置を止めた後も残留放射能がある。

             

 d)(減らす)不必要に多くの放射性同位元素を使用しない。不必要に多くの放射線を発生させない。 操作の習熟により作業時間を短縮する。緊急時の措置における計画被曝。

 e)(隔離する)放射線発生装置・放射性同位元素は放射線管理区域でのみ使用する。

 g)過剰に被曝した場合は医師に相談する。

 6.2.2 内部被曝(気体,液体,粉末状の放射性同位元素 を使用する場合:非密封線源)   放射性同位元素が体内に取り込まれ人体を照射することを内部被曝と言う。   放射性同位元素が体内に摂取されると非常に少量でも大きな危険性を生ずる可能性がある。    従って極力体内に取り込まないようにする必要がある。これは次の理由による。

  

A)距離的にはいつも近くにある。

  

B)遮蔽することが出来ない。

C)物理的半減期で減っていくか,生物学的半減期で体外に排泄されるかするまでなくならない

  (時間の短縮ができない)。半減期が長いものは特に危険(α線源は半減期が非常に長く危険)。

   

D)特定の臓器や組織に濃縮されることがある。 ヨウ素I(甲状腺)、ストロンチウム(骨)

◎放射性同位元素の体内侵入経路:経口摂取、皮膚からの侵入、吸入摂取

  6.2.3 内部被曝の防ぎ方の基本(極力体内に取り込まないようにする)

 e)(隔離する)気体,液体, 粉末状の非密封線源は放射線管理区域内でしか使用してはいけない。 放射性同位元素で机や床を汚染をしたときは 汚染を拡大させないようにする。

 a)(逃げる)放射線管理区域内に不必要に立ち入らない(放射線をつか わない作業は外でする)。

 b)(かくれる) 非密封の放射性同位元素を取り扱う際にはゴム手袋,黄衣, 黄スリッパを着用する。退出する際は手を洗い、汚染がないことを測定器により確認する。経口摂取を避けるため 管理区域内は飲食・喫煙・化粧直し禁止。排水中濃度,搬出物品の汚染濃度を規制する。

 c)(攻撃する)放射性ヨードを吸入したときは放射性ヨードの排泄を早めるためヨードを大量に服用する。 放射性同位元素で汚染したときは洗剤等で汚染を除去する(これを除染という)。汚染した毛髪は切る。 汚染した衣類は脱ぐ。

 d)(減らす)必要以上の放射性同位元素を購入したり使用したりしない。 吸入摂取を防ぐため空気中の放射性同位元素の濃度が少なくなるように放射線管理区域には空気調和装置を作動させ、 管理区域外にはフィルタ−を通して排気する(一般人の被曝防止)。放射線の 作業計画を良く立て、作業時間を短縮する。

 g)(てあて)万一傷口か ら放射性同位元素が侵入したり、誤って飲んだりした恐れのあるときは医師の 診察を受ける。便,尿の検査や放射線検出器などにより摂取量の測定を行う。

  

 

 

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