今 環境に多いベータ線源は何か それは健康被害をもたらさないか その1: ずくなしの冷や水

2017年04月19日

今 環境に多いベータ線源は何か それは健康被害をもたらさないか その1

新しい測定器を導入して環境にベータ線源が多いことを確認した。その太宗はなんだろう。

次は、米国による土壌調査からベクレル数をもとに原子数を推定したもの。ウラン238が飛び抜けて多いことが確認できる。この中には「天然のウラン238」も含まれているが、そのほとんどは福島第一原発事故により降下したものだ。(このグラフは数年分の減衰を考慮してあるため米国調査結果とは差異が出ている。)



これらのうちベータ線を出すものは、ウラン238、235、232の子孫核種、セシウム137、134、136、ヨウ素131。そしてストロンチウム90。

セシウム137、134、136、ヨウ素131は、まずベータ線を出して娘核種に変わり、それが続いて崩壊してガンマ線を出す。だから、セシウム137、134、136、ヨウ素131の出すガンマ線とベータ線を漏れなく検出できれば、ある程度の時間をかけてカウントすればガンマ線とベータ線は等しくなるはずだ。

福島第一原発事故から丸6年経過して、半減期8日のヨウ素131、半減期13.16日のセシウム136は減衰しきっている。セシウム134は13%程度になり、セシウム137も87%程度に減っている。ストロンチウム90は半減期28.79年、これはイットリウム90を生みこちらのベータ線はエネルギーが強い。

このように見てくると、セシウム137、134、136、ヨウ素131、そしてストロンチウム90(+イットリウム90 半減期64時間)は、半減期が長くて30年。いずれも時間の経過とともにそれらの出すベータ線は少なくなってきている。

それにもかかわらず、大気の中で測定器を風に曝したときのベータ線量が極めて多いのはなぜだろう。ベータ線を遮断したときのcpmが30、遮断しないときのcpmが60だ。

減衰したとはいえセシウムの出すベータ線を拾っているからガンマ線で30cpmあればベータ線も30cpmありうるはずという見方もありうる。だが、ガンマ線は何十mも飛んで測定器に反応を生じさせるが、その地点から発せられたベータ線は測定器には届かない。

屋外の地上1mでは、すぐ近くの地表面から発せられたガンマ線のほかに数十メートル離れた場所から飛んでくるガンマ線も検出している。周りの樹木や建物から発せられたものもある。

だからこのような状況で測定したガンマ線数と同じ数のベータ線を検出することはありえない。測定器の感度が良くてもせいぜい1〜2割程度だろう。

ではその差を埋めるベータ線は何かということになるが、もちろんストロントウム、イツトリウムはありうる。横須賀市の事例では当初ストロンチウムの原子数はセシウム134と並んでいた。6年経過でセシウム134は減って当初のストロンチウムが一部減衰しただけで残っているのなら、セシウム134より大幅に多い。

しかし、これをセシウム137の原子数と比較すると10分の1以下であり、いくらがんばってもセシウム137の出すガンマ線よりははるかに少なくなる。イットリウムのベータ線を加えても倍になるだけだ。セシウム137もストロンチウム90も半減期は30年近いから同じように減っているし、原子数当りの崩壊数も大きくは違わない。

となると、残るはその他核種で存在量、原子数の大きいものとなる。ウラン238、235、232だ。これらの核種は半減期が桁違いに長く、時間当り原子数当りの崩壊数は極めて小さい。

だが、これら核種の崩壊系列は延々と長く、その系列にある子孫核種はそれぞれにアルファ線やベータ線を出す。ウラン238、235、232は、1回または2回崩壊して安定するということはない。

小出しに子孫を生みながらそれが次々と崩壊して放射線を出す。しかも、厄介なことにこれらの崩壊系列はラドンという気体の形状の子孫核種を有しており、これ以降の子孫核種はおそらくは大気中を浮遊しやすくなるものと考えられる。

風の強い日に大気中を飛んで測定器にベータ線を入射させるにはうってつけの性質を持つ。

以下では、ウラン238を例にとってその特性を見る。

いつものように「き坊の棲みか」のウラン238の崩壊図を使わせてもらうが、今回は青い枠を加えている。



図の中に書いてあるが、ラジウム226の半減期1600年に比べてそれ以降の娘、孫核種の半減期は短いので、放射平衡という現象が起こり、多くの核種が並存して放射線を発する状態になる。



米国の専門家は、「ラジウム226。これはもともとのウラン燃料が核分裂反応のプロセスを始める最初の段階で生成されます」と述べている。どういう仕組みか分からないが、ウラン238に中性子が当たると、ラジウム226への変化が促進されているということだろう。

2014年11月20日 原子炉の中ではラジウムが促成される ラジウムが拡散しラドン、ビスマスが増えている

つまり、地震でF1の原子炉がスクラム、緊急停止したとき、燃料棒の中のウラン238は自然状態の中で崩壊が進む場合よりもウラン238に比べてラジウム226が多かったということになる。

ここでウラン238の崩壊系列にある子孫核種が放射平衡になって、それぞれが毎秒1崩壊する場合の核種別の原子数を計算すると次のようになる。ウラン238が突出して多く、次いでウラン234、ラジウム226。これは半減期の違いによって半減期の長いものほど原子数当り、1秒当りの崩壊数が少ないためだ。

ウラン238から崩壊が始まって次々にその右側にある核種に変化していく。そしてそのたびにアルファ線やベータ線、さらにはガンマ線を出していく。



上で使った半減期は自然状態でのものだから、原子炉内にあった場合は異なってくる。特に注目されるのは崩壊系列の初めにある特に半減期の長い核種が原子炉内に置かれると崩壊が促されるという点だ。

このため燃料棒内にあったウラン238は、子孫核種への変換が進んでおり、ラジウムの割合が高くなっている。福島第一原発事故によって環境に放出されたウラン238の子孫核種は、ラジウムが多いとすれば、ラジウム以降の核種も当然多い。

ラジウム226以降の核種について着目すると、放射平衡が成立して子孫核種がそれぞれに毎秒同じ数だけ崩壊するに必要な原子数は次のとおりとなる。出発点のラジウム226から始まってその後は半減期が短いので1崩壊に必要な原子数は少なくなるが、ラジウム226以降で半減期が長いのは鉛210の22年。放射平衡が成立したラジウム226以降の核種の標本があって、その原子数を調べればラジウムに次いで鉛210の存在数が最も多くなるはずだ。



「原発はいますぐ廃止せよ」の2013/11/14の記事に鳥取市岩倉地内における放射線レベルの高い廃棄物に関する鳥取県の分析結果が紹介されていた。

鳥取県は、「大部分がラジウム、或いはラジウムが崩壊してできる鉛やビスマスなど天然核種であり、原子炉生成物質を疑うセシウム143 などは含まれていませんでした」としている。「セシウム143」 はセシウム134の間違いと思われる。



上の表の数値を表計算ソフトに移し変える。上がウラン系列、次がトリウム系列、そしてその下はまた別のものだ。トリウム系列はすべての娘核種を書き込んではいない。



これはゲルマニウム半導体検出器によりガンマ線のスペクトル分析を行った結果によるものだから、ガンマ線を出さない核種や弱いガンマ線、わずかなガンマ線しか出さないものはベクレル数が測定されていない。それとガンマ線を出す核種も崩壊時に必ずガンマ線を出すというわけではなさそうだから上の表のデータは解釈が難しい。ラドン経過後のベクレル/kg数が半減しているが、これもラドンが気体となって逸失したためかは分からない。

米国発の情報に次のものがある。

Before and after the Fukushima accident, the environmental 210Po/210Pb ratio in precipitation samples varied from 0.02 to 0.09 with an average of 0.06 at the SSC in southern Mississippi… However, the 210Po/210Pb ratio during the Fukushima fallout was up to 1.5 on March 23…

南ミシシッピーの雨水中のポロニウム210鉛210比が通常平均0.06から1.5に上昇。つまり崩壊系列で鉛210より二つ後にあるポロニウム210の鉛210に対する比率が大きく上がったわけで、これはポロニウム210が福島第一原発事故によって増えたものと推定される。

上の毎秒1崩壊する場合の核種別の原子数で比較すると、ポロニウム210/鉛210比は0.0174となるが、ここでの比較はベクレル数のはずで、雨水中のベクレル数の比だから様々な要因が影響している。

2014年12月08日
ベータ線情報 4 横浜市の屋上堆積土にポロニウムが含まれている2011/3/23



密閉空間にウラン238を入れて何年、何十年と経過すればその空間内のウラン238の子孫核種は上のグラフに示すような原子数の比になるはずだ。

だが、現在の日本では、福島第一原発事故で飛散した放射性物質の構成が分からない、場所によって落ちたものの種類や濃度も違う、降下後も雨風によって放射性物質は刻々とその所在を変え崩壊し続けている。

それゆえに、ある場所で測定したウラン238の子孫核種の原子数の比が上の「毎秒1崩壊に必要な原子数」のグラフのようになることはありえない。

しかし、全地球的に見れば、いずれ放射平衡に近い状態に近づいていくはずだ。福島第一原発事故によって、自然の崩壊系列の核種別存在比からかい離してより多い核種の1秒当たり崩壊数は他より大きくなり、より少ない核種の1秒当たり崩壊数は他より少なくなりそれ以降の崩壊系列にある核種の崩壊数に影響を与えつつかい離が少なくなるように作用する。

そのような過程の中で、現時点では地域別、時間別のウラン238の子孫核種の原子数で見た比は様々になっていると言える。

2015年03月23日 ヨウ素やセシウムは吸ったがウランは吸わなかったのか

以下、いくつかの情報について、上の考え方で説明がつくのか見てみる。

1 爆発後の日々 横浜の堆積物からは、プルトニウムとアメリシウムは検出されなかった
「ただし,Pb210が異常に高いです。これは同位体研究所のエムポアディスクの使ったストロンチウム分析でも問題になったβ線を出す物質です。
この毒性について分かりませんが,築7年のマンションの屋上に自然由来のPb210が8000Bq/kgも堆積する可能性があるのか私には分かりません。」

「Pb210が8000Bq/kg」の原データが見つからないが、半減期30年のセシウム137が東葛で3万〜6万ベクレル/m2あったわけだから、これを65で除せば462〜923ベクレル/kg、半減期22年のPb210が建物の屋上で濃縮されて3m×3m分集まっていたとすれば8000ベクレル/kgに接近することはありうる。

固相抽出法による放射性ストロンチウムの分析に関する発表

横浜市が採取した堆積物及び堆積物の採取箇所の周辺土壌の
核種分析の結果について


2 次は、「CTBT高崎放射性核種観測所の粒子状放射性核種の観測結果」(2016年12月21日時点)による9月から11月までの最新データを加えて作成したビスマス214の大気中濃度のグラフ。


ビスマス214は鉛210の二つ前の核種で、ビスマス214が崩壊するとポロニウム218になるが、これはほぼ瞬時に鉛210に変わり、この鉛210の半減期が22年だから入ってくる鉛210と出て行く鉛210が同じになるためにはある程度のストックが必要になる。

だが、ビスマス214以前の核種はラジウム226を過ぎれば半減期の長いものでもラドン222の3.8日に過ぎず、ラドン222以降は鉛210の手前まで崩壊が連続する。放射平衡状態に近くなれば、各核種が毎秒ほとんど同じ数だけ崩壊してアルファ線や、ベータ線、さらにはガンマ線を出すことになる。

ビスマス214は崩壊時にベータ線とガンマ線を出し、ガンマ線のスペクトルは比較的精度の低い測定器でも検出、分別可能なようだ。

これを測定すればウラン238系列の子孫核種の多寡を知ることができ、ビスマス214が検出されればその前後の核種も毎秒同じ数だけ崩壊していると推定できることになる。

降雨の際にビスマス214はしばしば観測され、降雨時の空間線量率上昇の主因となることも多い。もともと天然にあるウラン238からも生じているので「天然放射能」と呼ばれるが、これは正確ではない。ビスマス214が天然にもあることはその通りだが、現在の日本では原子炉の燃料棒の中に入っていて人工的な核反応の影響を受けたウラン238を起源とするものが多い。

CTBT高崎観測所の観測データでは、ビスマス214は福島第一原発事故後大気中の濃度がじりじりと上がったが、2016年に入って低下し、また上昇の気配となっている。この深い谷がどんな原因によって生じたのかは不明だが、ラジウム226のストックが福島第一原発事故後急増したとすれば、その半減期は1600年だからこの先ほとんど低下することなく推移すると見られ、ラジウム226以前の核種も少しずつ崩壊してラジウム226のストックを増やしていくと考えられる。

3 ウラン238の崩壊系列に属する放射性物質のいくつかは、健康に害があることが明らかになっている。
(1) ラドンは気体だが、これを吸入すると肺がんを発症する恐れがあり、米国は住宅などについて環境基準を設定している。

(2) ポロニウムは猛毒とされている。ウラン238の崩壊系列ではポロニウム218、214、210と3種あるが、218と214は半減期が短く毒物としての使用上の制約が大きいが、ポロニウム210は140日と長く、またアルファ線しか出さないため容器の外側から検知することが難しい点も毒物として使用されることがある要因となっている。

2006年に元ロシア連邦保安庁(FSB)中佐、リトビネンコ氏が暗殺された事件ではポロニウム210の使用が疑われている。

(3) 上のウラン238の崩壊系列表ではわき道だがタリウム、Tl210、Tl206も猛毒だ。名古屋大の元女子学生によるに女性殺害(2014年)、高校生2人の傷害(2012年)事件では、劇物の硫酸タリウムが使われたとされている。

(4) 鉛は、ウラン238の崩壊系列表で3箇所出てくるが、鉛206は安定とされている。

鉛は食物にも僅かに含まれるため常時摂取されており、特に量が多くなければ健康被害は少ないとされている。しかし、米国ミシガン州フリント市で経費節約のため水道水源をヒューロン湖からフリント川に切り替えたら原水の水質が腐食性で水道管の鉛が溶け出し、市民の中に鉛中毒になる人が出た。

2016年02月06日 水道水が鉛汚染 ミシガン州フリント市

ウラン238が崩壊してできた鉛が大気中を浮遊していても、鉛中毒を発症することはないのではないかと考えられるが、重金属過敏症の方は反応することがあるかもしれない。

鉛の生物に対する毒性としては、体表や消化器官に対する曝露(接触・定着)により腹痛・嘔吐・伸筋麻痺・感覚異常症など様々な中毒症状を起こすことがあるとされる。

ちなみにPb210、8000ベクレルは、質量換算で0.000000003g=10億分の3gになる。

(5) 柏市の小学校で運動会の練習期間中に発熱、腹痛などを起した生徒が多数出たことがある。

(6) 雷雨に当たった人に体調不良が生じています。
読売新聞 2013年7月27日(土)22時12分配信
東京消防庁などに入った連絡によると、人気アイドルグループ「NEWS」のコンサートが開かれていた秩父宮ラグビー場(東京都港区)で、27日午後8時半過ぎから来場者らが相次いで体調不良を訴え、女性75人が手当てを受け、うち19人が病院に搬送された。
コンサートは午後7時半頃、豪雨のため途中で中止になった。多くの人に、雨による低体温症や過呼吸の症状がみられたという。
・・・現場にいた人の話では、吐血した人もいたという。19人が病院に搬送。

(7) 健康被害の事例は他にもあると見られる。足の親指の爪が痛みもなくはがれるという事例は、黄色い粉の目撃と結び付いているので、おそらくはウラン系列のベータ線核種と関係があるのではないかと管理人は考えている。

補足すべきことが見つかれば追って追記したい。

次の記事にあるように降雨に伴って降下するビスマスなどの濃度は時と場所により様々だ。

2013年08月16日
2013/8/15長野県で降雨による空間線量率急上昇

閉鎖空間であれば、ウラン238は上にある崩壊系列図に沿って崩壊を続け、放射平衡になる一定のストックを保つ。

だが、開放空間においては、例えばビスマス210を一定ベクレル検出したからといって、その場に親である鉛210がそのベクレル数を生み出すに必要な量存在しているとは限らない。

また逆にビスマス214がほとんど検出できないからといってその場に孫である鉛210がないということにはならない。風に乗って動いているからだ。

プルトニウムはアルファ線源でその怖さは多くの人が知っている。だが、ウラン238の崩壊系列に属する核種の多くはアルファ線源だ。

これらのアルファ線源は安全でプルトニウムだけが危険なわけではなく、皆同じだ。

ウラン238の崩壊系列に属するアルファ線源の所在をつかむのは大変難しいが、その系列の中にあるいくつかのベータ線源はエネルギーの高いベータ線を発するため個人用測定器でもある程度検出することができる。一部のガンマ線を出す核種はスペクトル分析で核種と放射線の数を把握することができる。

特にウランとその子孫核種の放射線を測定しようとすると、その困難性に絶望することも多い。放射性物質の所在をつかむのは大変困難なことだと痛感する。そのような危険な物質を生み出す核利用は止めなければならない。

私達は、ウラン系列の子孫核種が検出されたら、アルファ線源があると判断してそこを遠ざかるか、原因物質を排除するしか防御策がない。

アルファ線源は、ウラン238の系列だけでなくウラン235、ウラン232などいくつ物崩壊系列がありが、どれも危険であり、ビスマス検出、Pb検出と聞いたら、それらはすぐに猛毒ポロニウムになるんだと思い浮かぶよう頭に刻んでおきたい。

追記予定
posted by ZUKUNASHI at 23:59| Comment(1) | 福島原発事故
この記事へのコメント
Twitterまとめサイトのtogetterで、まとめを色々作られてる、seki_yo(@seki_yo)さんという方が居ます。

福島第一3号機の燃料は、他の軽水炉とは違い、MOX燃料ですが、それについての情報は少なく(←個人的感想ですが)、講演会(2013年のもの)の内容について呟きを公開して下さってました。他の方にも見ていただければ、と思ったので、投稿します。
(海老沢徹さん、小林圭二さんは、いわゆる「京大熊取6人衆」です)



seki_yo
@seki_yo
「東電福島第一原発事故における 3号機 MOX 燃料の危険性」をトゥギャりました。 togetter.com/li/1101906
8:42 - 2017年4月18日
東電福島第一原発事故における 3号機 MOX 燃料の危険性

2013年 6月 6日、海老澤徹さん 学習会講演から。ほんの 少し マニアックですが。



seki_yo
(再掲) 海老澤徹さん "MOX・プルサーマルの危険性" (2013年)
https://togetter.com/li/542084
4/17 22:34



seki_yo
(再掲) 海老澤徹さん、小林圭二さん 京都講演「東電福島原発事故と高速増殖炉」(2013年)
https://togetter.com/li/1035218

4/17 22:24



これだけ誰にでも分かりやすい言葉だからか、当たり前といえば当たり前の内容なのに、Twitterでもtogetterでも、何故か操作が重くなり繋がりにくかったです。


環境に既に放出されたかどうかは別にしても(←実は一番重要な点とは思いますが)、このような核種があること自体について、もっと多くの方に危険を知って欲しいです。
Posted by もんと at 2017年04月18日 20:40
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