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基礎知識1:アルファ線、ベータ線、ガンマ線は何が違うのか?
2013/11/01

 

本日は、放射線を知っていただくために紹介させていただきます!

今後もこういった知識を皆様に知っていただくために定期的に書きます。

放射線の中には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線等があります。

  • アルファ線

 ヘリウムの原子核(陽子2個と中性子2個が結合したもの)であるアルファ線は大きくて重いため、何かにぶつかるとすぐに止まってしまいます。人間の皮膚も衣類も通過できません。アルファ線は紙1枚に吸収されるほど透過力が低いのです。500万電子ボルトという非常に高いエネルギーをもって飛び出したアルファ線でも、空気中をわずか3.6cmしか走れません。そのため、外部からやってくるアルファ線が人体に有害な作用を与えることはまずありません。

 しかし、アルファ線を出す放射性物質が体内に吸い込まれたり傷口や眼に付着すると、その物質の周囲の組織がひどく損傷する可能性があります。アルファ線がその組織にぶつかると一度に大きなエネルギーを与えるためです。組織にぶつかった時に壊れた分子やイオン(電子を奪われた原子)が、組織をさらに壊すこともあります。

 また原子はアルファ線を出した反動で動き、それが組織を傷つけます。つまりアルファ線は体の外側に当たってもほとんど影響はないものの、体内に入ると問題を引き起こすおそれがあるのです。

  • ベータ線

 ベータ線は電子(またはプラスの電気を帯びた陽電子)の流れであり、質量はアルファ線の約7000分の1しかありません。

 ベータ線はアルファ線よりはるかに速いスピードで放出されます。真空中では光の速さに近く、水中では水を透過する光より速いことがあります。

 水中で電子が高速より速く走ると、周囲から光が剥ぎ取られて、チェレンコフ光という幻想的な青白い光が現れます。原子炉の燃料棒を冷却しているプールが青白く光って見えるのは主にこの光のためです。

 ベータ線の粒子は軽くて小さいため、アルファ線に比べて物質をずっと容易に通り抜けることができます。100万電子ボルトのベータ線は大気中を約3mほど走り、500万電子ボルトなら20m以上も走り抜けます。

 しかし水中ではベータ線はすぐにエネルギーを失うので、非常に高エネルギーのベータ線でも2cmくらいしか進みません。アルミニウム板なら厚さ数mmで吸収されて消えてしまいます。

 こうした性質のため、たとえ大気中にベータ線が飛び交っている場所でも、厚めの衣服や防護服を着れば、人体がベータ線によって傷つくことはありません。しかしベータ線を放出する物質が肌に付着すると、皮膚の表面層を透過してそのすぐ下の皮膚の再生層に達し、ヤケド状の損傷を与えることがあります。

 またベータ線を放出する物質が体内に入ると、アルファ線より組織の深くまで達し、アルファ線ほどではないものの組織を傷つけます。

  • ガンマ線

 ガンマ線は光の一種です。しかしガンマ線がもつエネルギーは、可視光すなわち目に見える光の1万倍も高いのです。

 ガンマ線は光なので、質量も電気も大きさももちません。そのためガンマ線にとっては、ほとんどの物質は”すかすか”なので、どこでも簡単に通り抜けます。

 ガンマ線は空気中を数十m、ときには数百~数千mも走ります。非常に強いガンマ線なら空気中を1000mも走り、水中も数十cmくらい通り抜けます。このように透過力が非常に強いため、ガンマ線を遮断するにはコンクリートや鉛の板を用います。それでも、100万電子ボルトのガンマ線の強度(量)を10分の1まで減らすには、厚さ25cmのコンクリートか厚さ10cmの鉛が必要になります。

 前記のアルファ線やベータ線は、物質にぶつかると徐々にエネルギーを失っていきますが、ガンマ線が物質にぶつかるとすぐに消えてしまいます。というのも、ガンマ線のほとんどは物質を素通りするものの、途中でたった1回でも物質中の電子にぶつかると、自分が持っているエネルギーをすべて電子に与えるか、大半のエネルギーを失って横に跳ね返るかするからです。

 ガンマ線が人体に侵入しても、体を傷つけるのは一部で、大半は衝撃もせずにそのまま突き抜けます(体内に入った放射性物質がアルファ線を放出する場合にはすべてが人体組織に損傷を与えます)。また衝突のタイミングもガンマ線ごとにばらばらなので、損傷が起こっても1ヶ所には集中しません。

 ちなみに、福島第一原発の事故についてニュースなどで報じられるシーベルトという単位は、人体に吸収される放射線の影響を示しています。ガンマ線のうち体を素通りするものは含まれていません。

参考文献:正しく知る放射能 

       矢沢サイエンスオフィス編

       P28~31引用

 

 

 

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