放射線とは？ – その性質と利用 –

放射線とは？ – その性質と利用 –

放射線の種類

放射線とひとことで言っても、その種類は様々です。大きく分けると、波の性質を持つ電磁波と、粒子の性質を持つ粒子線の2種類に分類されます。
電磁波には、レントゲン撮影でおなじみのエックス線や、原子核の崩壊に伴って放出されるガンマ線などがあります。これらの放射線は、エネルギーが高いのが特徴です。
一方、粒子線には、ヘリウム原子核からなるアルファ線、電子からなるベータ線、電気を帯びていない中性子線などがあります。アルファ線は紙一枚で止まってしまうほど透過力が弱いですが、ベータ線はもう少し透過力が強く、薄い金属板を透過することができます。中性子線は透過力が非常に強く、厚いコンクリートや水でないと遮蔽できません。
これらの放射線は、原子力発電所においても発生します。原子核が分裂する際に、ガンマ線や中性子線が放出され、また、その分裂生成物からはアルファ線やベータ線が放出されます。原子力発電では、これらの放射線を適切に遮蔽し、安全に管理することが重要です。

放射線の性質

– 放射線の性質

放射線は、目には見えませんが、私たちの身の回りに存在し、物質に様々な影響を与えるエネルギーの形態です。その大きな特徴は、物質を構成する原子や分子に作用し、電気を帯びた状態、つまりイオンに変えてしまう力を持つことです。これを電離作用と呼びます。

放射線が物質に当たると、物質を構成する原子の周りを回っている電子を弾き飛ばしてしまうことがあります。電子を弾き飛ばされた原子は、プラスの電気を帯びたイオンとなります。これが電離作用です。この電離作用は、物質の性質を変える力を持っています。

放射線は、この電離作用以外にも、物質に様々な影響を与えます。例えば、物質によっては、放射線を浴びると光を発する現象が見られます。これを蛍光作用と呼びます。また、放射線は物質の化学結合を切断したり、新たな結合を生み出したりすることがあります。これは、物質の性質を大きく変えてしまう可能性があり、化学変化と呼ばれています。

このような放射線の性質は、様々な分野で応用されています。医療分野では、電離作用を利用して体の内部を撮影する画像診断や、がん細胞を死滅させるがん治療に利用されています。また、工業分野では、物質の内部の傷を見つける非破壊検査や、材料の性質を向上させる材料改質など、幅広い分野で活用されています。

放射線の検出

放射線は、人間の五感では感知できません。目に見えない、音もしない、匂いもないため、その存在を知ることは容易ではありません。しかし、放射線は物質を透過する性質や、原子をイオン化する性質など、特有の性質を持っています。そこで、これらの性質を利用した特別な測定器を用いることで、目に見えない放射線を検出することが可能になります。

放射線の検出で主に利用されるのは、電離作用と蛍光作用の二つです。電離作用とは、放射線が物質を通過する際に、物質を構成する原子にエネルギーを与え、電子を原子から弾き飛ばしてイオンにする現象です。この現象を利用した測定器として、電離箱やGM計数管が挙げられます。電離箱は、放射線によって気体中で生じたイオンを電圧をかけて集め、その電流を測定することで放射線の量を測ります。一方、GM計数管は、電離箱よりも高い電圧をかけ、発生したイオンを増幅することで、より高感度に放射線を検出することができます。

一方、蛍光作用は、放射線が物質に当たると、そのエネルギーを受けて物質が光を発する現象です。この現象を利用した測定器が、シンチレーション検出器です。シンチレーション検出器は、放射線によって発生した光を光電子増倍管で増幅し、電気信号に変換することで、放射線の種類やエネルギーを測定することができます。

このように、放射線は目に見えませんが、その性質を利用した様々な測定器を用いることで、種類や量を正確に測定することができるのです。

放射線の利用

放射線は、目に見えませんが、私たちの生活の様々な場面で役立っています。医療の分野では、レントゲン写真として知られるエックス線写真が、骨の骨折や歯の状態など、体の内部の様子を映し出すために利用されています。また、ガンマ線は、がん細胞を破壊する力を持つため、がん治療に利用されています。
工業の分野では、製品の内部の傷や欠陥を見つけるために、放射線を使った検査が行われています。これは、製品を壊さずに検査できるため、非破壊検査と呼ばれ、橋や飛行機など、重要な構造物の安全性を確認するために欠かせない技術となっています。さらに、放射線は、材料の強度を高めたり、新しい機能を付与したりするためにも利用されています。
農業の分野では、放射線を使って品種改良が行われています。これは、放射線を植物に照射することで、突然変異を誘発し、収量が多い品種や病気に強い品種などを作り出す技術です。また、食品に放射線を照射することで、食品の腐敗を引き起こす細菌などを殺菌し、長期間保存できるようにする技術も実用化されています。
考古学の分野では、放射線を使って、古い遺跡や遺物の年代を測定することができます。これは、放射性炭素年代測定法と呼ばれる方法で、遺跡から発掘された木片や骨などに含まれる放射性炭素の量を測定することで、その年代を推定することができます。

放射線と安全性

放射線は医療や工業など様々な分野で利用され、私たちの生活に欠かせないものとなっています。しかし、放射線は大変便利である一方、人体に影響を与える可能性も秘めていることを忘れてはなりません。

高線量の放射線を浴びると、私たちの体を構成する細胞や、遺伝情報を持つ遺伝子が損傷を受けます。その結果、吐き気や倦怠感といった身体的な症状が現れたり、将来的にがん等の病気のリスクが高まったりする可能性があります。

このような放射線のリスクから人々を守るためには、放射線を扱う際には適切な安全対策を講じることが重要です。国際的な基準では、放射線防護の基本的な考え方として、「正当化」「最適化」「線量限度」の３原則が定められています。

「正当化」とは、放射線を利用することの利益が、それに伴うリスクを上回る場合にのみ利用すること、
「最適化」とは、放射線を利用する場合は、防護措置を適切に講じるなどして、被ばくを可能な限り少なくすること、
「線量限度」とは、個人の被ばく線量が、あらかじめ定められた限度を超えないようにすること
を意味します。

私たちは、これらの原則を踏まえ、放射線による被ばくを最小限に抑えるよう努めなければなりません。