最近の話で、放射光施設を使った軟X線領域での軽元素の解明が行われて
いると聞いたことがあるのですが、なぜ軽元素が注目されているのですか?
また、どこまでが軽元素というのでしょうか。(超軽元素ってのも聞いた
ことがあるのですが、これもどの元素を指すのでしょう?)
もし、ご存知の方教えていただけませんか。おねがいします

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A 回答 (1件)

なかなか回答が付かないようなので、WEB検索の結果を参考URLに載せます。


お役に立てれば幸いです。
http://th.nao.ac.jp/~stakeru/research.html

参考URL:http://www.ritsumei.ac.jp/se/d11/bl02.html
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Q放射性元素の放出する放射線について

今回、放射性元素について、お聞きしたく思います。
初歩的な質問で、誠にすみません。インターネットのウェブページで調べてみた内容を書いてみます。以下の内容が、正しいのかもお聞きしたく思います。

原発事故では、キセノン131、セシウム137などが生成されやすいと聞きます。
キセノン131、セシウム137は、それぞれβ崩壊して、β線、電子線を出し、セシウム131、バリウム137に変わるとも聞きます。通常の原発運転でも、濃縮ウランの内の、燃えないウラン238の場合は中性子を取り込み、β崩壊してプルトニウム239に変わると聞きます。
また原子炉の中で生まれる主なプルトニウムの同位体は、核分裂を起こすプルトニウム239と241、核分裂を起こさないプルトニウム238と240、242、244の6種類が出来るとも聞きます。さらに、このプルトニウムの同位体は、241は、β線を出し、他の238、239、240、242、そして244はα線を放出するとも聞きます。

前置きが、長くなりました。上に揚げた放射性物質は、β崩壊、α崩壊をしやすい放射性物質ようなのですが、他の崩壊も実際には起こり得る反応のでしょうか?
キセノン131、セシウム137の場合を例に出してお聞きします。β崩壊して、それぞれセシウム131、バリウム137に変わる反応だけでなく、α崩壊やγ崩壊も起こしたり、また中性子線を放出したりして、別な元素へと変化する事もあり得ると考えてよろしいのでしょうか?
プルトニウムの同位体、238、239、240、241、242、244の場合も、起こしやすい崩壊傾向はあっても、別の崩壊反応も起こり得ると理解したほうがよろしいのでしょうか?
この辺がよく分かりません。

一般的には、中性子がβ崩壊して、電子を放出すると、その放射性元素は、一つ上の原子価の元素が変わるようですし、一方、α崩壊すると、α線の本質はヘリウムの原子核ですから、元の放射性元素より原子量が小さい元素へと変わると聞きますが。

初歩的な質問で、大変すみません。

今回、放射性元素について、お聞きしたく思います。
初歩的な質問で、誠にすみません。インターネットのウェブページで調べてみた内容を書いてみます。以下の内容が、正しいのかもお聞きしたく思います。

原発事故では、キセノン131、セシウム137などが生成されやすいと聞きます。
キセノン131、セシウム137は、それぞれβ崩壊して、β線、電子線を出し、セシウム131、バリウム137に変わるとも聞きます。通常の原発運転でも、濃縮ウランの内の、燃えないウラン238の場合は中性子を取り込み、β崩壊してプルトニウム2...続きを読む

Aベストアンサー

>前置きが、長くなりました。上に揚げた放射性物質は、β崩壊、α崩壊をしやすい放射性物質ようなのですが、他の崩壊も実際には起こり得る反応のでしょうか?
「単一の放射性核種が複数の崩壊パターンを示すことはあるのか」ということならば「ありえる」し、実際に存在します。
以下に、ウラン系列の壊変系列図(ウラン238が崩壊して安定同位体にたどり着くまでの核種を描いた図)を示します。
http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/18/18030101/06.gif
途中で二つに分岐するところがあるかと思いますが(例、ポロニウム218)、これはポロニウム218はアルファ崩壊、ベータ崩壊両方とも起こることを示しています。
(ただし、99.9%がアルファ崩壊、0.02%がベータ崩壊、と確率が偏っています。)

また、セシウム137の場合は、最終的にバリウム137に100%変わりますが、
○ベータ崩壊してバリウム137に直接変わる(セシウム137の5.4%)
○ベータ崩壊してバリウム137mに変わってから、ガンマ線を出して(核異性体転移)バリウム137に変わる(セシウム137の94.6%)
の2パターンの崩壊ルートがあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BB%E3%82%B7%E3%82%A6%E3%83%A0137

なので、ある放射性核種が複数の放射性崩壊を起こすということはありえますし、
崩壊を起こす際に、別ルートをたどることで、複数の放射線を吐き出すこともありえます。

>β崩壊して、それぞれセシウム131、バリウム137に変わる反応だけでなく、α崩壊やγ崩壊も起こしたり、また中性子線を放出したりして、別な元素へと変化する事もあり得ると考えてよろしいのでしょうか?
ただし、この放射性崩壊の確率などは厳密に測定されている観測事実ですから、
現在の知見上から「セシウム137から中性子がでる」なんてことはありえないでしょう。
(「崩壊確率が少なすぎて人間が観測できないだけだ」ということはありえるかもしれませんが。ただ、その場合、大勢の結果に影響しませんから無視できると考えます。)
(例→ビスマスhttp://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%82%B9%E3%83%9E%E3%82%B9#.E5.90.8C.E4.BD.8D.E4.BD.93)
(ビスマス209は長らく安定同位体だと考えられてきたが、実際には放射性があった。しかし半減期は宇宙年齢の1億倍(!!)だった。)

>プルトニウムの同位体、238、239、240、241、242、244の場合も、起こしやすい崩壊傾向はあっても、別の崩壊反応も起こり得ると理解したほうがよろしいのでしょうか?
それでよいと思います。
重い元素に関しては、前に出した崩壊系列(→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B4%A9%E5%A3%8A%E7%B3%BB%E5%88%97)を知れば大体わかるかと思います。

以上、参考まで

>前置きが、長くなりました。上に揚げた放射性物質は、β崩壊、α崩壊をしやすい放射性物質ようなのですが、他の崩壊も実際には起こり得る反応のでしょうか?
「単一の放射性核種が複数の崩壊パターンを示すことはあるのか」ということならば「ありえる」し、実際に存在します。
以下に、ウラン系列の壊変系列図(ウラン238が崩壊して安定同位体にたどり着くまでの核種を描いた図)を示します。
http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/18/18030101/06.gif
途中で二つに分岐するところがあるかと思いますが(例、...続きを読む

Q放射線同位元素の一覧表について

こんにちは、
手元に、10年以上前に作成された放射線同位元素の一覧表があります。そこには、3Hから256Fmまで、載っております。
一例
原子番号 放射線同位元素の種類  限度(μCi/cm^3)
96       248Cm                5*10^(-13)

以下を教えてください。
1.現在、単位は Bqで表されますが、3Hから256Fmまで、(Bq /cm^3)で表された一覧表はないでしょうか?換算すれば、差異が生じる可能性があるので、HPで入手出来る一覧表がほしいです。無ければ、本等の文献でも結構です。
2.この限度の意味は、何でしょうか?これ以上の値であると、人体に対して危険という意味でしょうか?
3.下記を見ると、現在は 濃度 (Bq/g)になっているような気もします。今はBq /cm^3は使用されないのでしょうか?
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/S47/S47F04101000041.html

Aベストアンサー

放射線施設で管理をしております。
勤務して10年以上になりますが、法令での放射性物質の定義についてBq /cm^3で書かれたものは見たことがありません。
ひょっとして、排気中や排水中の濃度限度ではないですか?

電離則のもととなっているのは、放射線障害防止法ですので、こちらの数量告示の単位などの変更が昭和63年です。
昭和63年の変更前にはremやCiが使用されていたと聞いておりますので、その時の空気中もしくは排水中の濃度限度かと思います。
また、濃度等についても、核種ごとではなく、放射性物質を1~4群に分けて、その群よる換算、規制でしたので、それ以前は放射性物質ごとの記載はなかったと記憶しております。

ですので、申し訳ないですが1については文献も含め見つけられませんでした。

2については、事業所からの排水、排気中へ放出する場合、それ以下にして放出なさいという意味合いかと思います。事業所での使用可能な核種が複数であれば、比の合計が1以下になるようになさいということになります。
ちなみに、事業所の境界部分で1mSv/y以下になるように

3については放射性物質の法令定義ですので、濃度と数量の両方が超える場合には、放射性物質として取り扱えという意味ですね。ですので、単位としては、BqとBq/gとなっています。
少なくとも、自分が勤務してからは、また、昭和63年の告示変更以降は濃度についてはBq/g以外の記載は見たことはありません。

ちなみに、電離則は厚生労働省の管轄ですが、その法令のデータの元となっているのは放射線障害防止法で、こちらは文科省の管轄です。
参考URLとして、数量告示を記載しておきます。
こちらはの別表第2が求めてらっしゃるデータに近いかと思いますので、ご確認ください。

参考URL(数量告示(正式な告示名は「放射線を放出する同位元素の数量等を定める件(平成十二年科学技術庁告示第五号)」))
http://www.mext.go.jp/component/a_menu/science/anzenkakuho/micro_detail/__icsFiles/afieldfile/2012/04/02/1261331_15_1.pdf

不足等があれば追記いたします。
参考になりましたら幸いです。

放射線施設で管理をしております。
勤務して10年以上になりますが、法令での放射性物質の定義についてBq /cm^3で書かれたものは見たことがありません。
ひょっとして、排気中や排水中の濃度限度ではないですか?

電離則のもととなっているのは、放射線障害防止法ですので、こちらの数量告示の単位などの変更が昭和63年です。
昭和63年の変更前にはremやCiが使用されていたと聞いておりますので、その時の空気中もしくは排水中の濃度限度かと思います。
また、濃度等についても、核種ごとではなく、放射性物質を1...続きを読む

Q放射性元素の崩壊熱とは?

核分裂で発生する熱は、アインシュタインの式から判る質量欠損による膨大なエネルギーであることは理解できます。
一方使用済み核燃料などで、原子核が放射線を出して崩壊し、安定な核種に変化する過程で出るエネルギー、すなわち崩壊熱なるものの源はなんでしょうか。核分裂による質量欠損ではないと思いますが。

また、地球内部でマントルを溶かしている熱はこの崩壊熱であると言われていますが、マントルの中に大量の放射性元素が含まれていると聞いたことはありません。火山から流れ出る溶岩が大量の
放射性元素を含んでいるということは聞いたことがありません。それなのになぜ地球内部の加熱
方式が崩壊熱と言えるのでしょうか。

もし崩壊熱の説が正しいとして、地球内部にこのような放射性元素が集中してたまっていないと、永続的にマントルを溶かしていることは不可能でしょう。一部は地球表面にウラン鉱石などで露出して
いるとしても、そのような大量な放射性元素が地球内部に集積している理由はなんでしょうか。

Aベストアンサー

 質量欠損が生じるのは核分裂反応に限った話ではありません。
 もちろん、放射性物質が崩壊して、核エネルギーが解放された時にも質量は変化します。
 例えば、セシウム137の原子量は136.9070895uで、これが質量0.000548579910uのβ粒子を放出して、バリウム137mを経て、安定なバリウム137(原子量136.9058274u)に変わる際には、

(136.9070895u-0.000548579910u-136.9058274u)÷136.9070895u≒0.0007135u÷136.9070895u≒0.000005212

という計算から、0.0005212%の質量欠損がある事が判ります。
 ウラン235が核分裂した際の質量欠損は、約0.091%前後ですから、セシウム137の崩壊はウラン235の核分裂と比べて、約175倍も効率が低い事が判ります。
 質量とエネルギーは等価であるため、エネルギーが解放される際には必ず質量の変化が生じます。
 化学反応でエネルギーが放出された場合や、お湯が冷めて水になったり、リンゴが木の枝から地面に落ちる際にも、解放されたエネルギーに等価な量だけ、質量の変化は生じているのですが、元の質量に対して、変化した割合が小さ過ぎて、変化量を測定する事が殆ど不可能なため、一般的には質量の変化が無視されているだけです。
 例えば、15.5℃の水1kgが、熱エネルギーを放出して、14.5℃になった場合には、水の質量は百兆分の4.6570g減少し、代わりに水から熱エネルギーを受け取った周囲のものの質量が、同じ量だけ増えます。
 質量がエネルギーに変わるというよりも、質量とエネルギーは同じものなので、エネルギーの出入りがあるという事は、即ち質量の出入りがあるという事なのです。
 ですから、核分裂反応で質量が欠損する事が原因でエネルギーが発生するというのは少し誤解がある考え方で、ウラン235の原子核は、核分裂反応を起こした際に放出する事の出来るエネルギーを持っているために、そのエネルギーの分だけ余分な質量を持っていると考えた方が良いかも知れません。

 放射性物質の崩壊等の核反応によってエネルギーが放出されるのは、放射性物質の原子核が、エネルギー的に不安定だからです。
 原子核を構成している陽子や中性子の間には核力という力が働き、陽子と中性子、或いは陽子同士や中性子同士は引き寄せ合っています。
 例えば、地球と、木の上のリンゴは万有引力によってお互いに引き寄せ合っていますが、リンゴが地面に落下して地球とくっつき合えば、位置エネルギーが解放されて、リンゴはエネルギー的に安定化(自然にに高い位置に移動したりはしない状態)する様に、陽子や中性子も核力でくっつき合った方が核力による位置エネルギーが解放されて、安定化する傾向があります。
 このため、核融合反応の際には、エネルギーが解放されます。
 しかし、陽子はプラスの電気を帯びているため、陽子同士の間には電気的な反発力が発生します。
 原子核中の陽子の数が多いほど、原子核が帯びているプラスの電気は強くなり、それに応じて原子核内の電気的反発力も、陽子の個数の2乗に比例して強くなります。
 このため、電気的な位置エネルギーの観点からは、陽子同士がバラバラでいた方が安定なのですが、原子核の内部では、電気的な反発力よりも、核力(強い力)の方が力が強いため、離れられずにいます。
 そのため、ウランの様な陽子の数が多い原子核はエネルギー的に不安定で、核分裂を起こすと、2つに分かれた原子核同士が、電気的な反発力で猛スピードで離れて行くため、電気的な反発力によって生じていた位置エネルギーが、分かれた原子核の運動エネルギーに変換される事で解放されます。
 アルファ線を出す放射性物質の崩壊も、元の原子核が、ヘリウムの原子核と、それ以外の部分に分かれるのですから、一種の核分裂と言えますが、これも陽子同士の電気的な反発力によって生じます。
 ヘリウムの原子核は非常に安定であるため、陽子や中性子が単独で放出されるよりも、アルファ粒子が放出される方がエネルギー的に安定なため、陽子が単独で放出される反応は起き難くなっています。
 又、核力による結び付きは、陽子同士や中性子同士の間に働く核力の力の強さよりも、陽子と中性子の間に働く核力の力の強さの方が少し強いため、核力的には中性子と陽子の数が同じ方が安定なのですが、原子番号が大きな原子核では、原子核に含まれる陽子の数が増えて、電気的な反発力が増すため、陽子と中性子の間に働く核力よりも、電気的な力が生じない中性子同士の間に働く核力によって、原子核内部の粒子を結びつけた方が、電気的な反発力を増やす事なく、核力による結びつきを強くする事が出来ますから、原子番号が大きな原子核では、中性子の割合がある程度多い方が安定となります。
 このため、原子核には、その大きさによって、陽子の数と中性子の数の丁度良い比率というものが存在します。
 更に、中性子は陽子よりも不安定で、単独の中性子は平均寿命886.7秒で陽子に崩壊してしまうのですが、この中性子が陽子になる際に解放されるエネルギーよりも、原子核中の陽子の数が増える事で増加する、電気的な反発力による位置エネルギーの方が大きい場合には、中性子が陽子に変わらない方が、エネルギー的に安定なため、原子核中の中性子が陽子に変わる事が防がれます。
 この事も、陽子と中性子の数の比率に影響します。
 この陽子と中性子の数の比率が、丁度良い比率から外れているほど、原子核は不安定となり、中性子の数が少なく、陽子の数が多過ぎれば、α線を放出したり、陽子が原子核外の電子を吸収して中性子となったりする事で、陽子の数を減らす核反応が起きて、エネルギーが解放されます。
 陽子の数が少なく、中性子の数が多過ぎれば、中性子がβ線を放出して陽子に変わる事で、中性子の数を減らし、陽子の数を増やす核反応が起きて、エネルギーが解放されます。
 γ線は、核反応の際に解放されるエネルギーの一部が、短波長の電磁波として放出されたものです。

 前述の様に、放射性物質が放射線を放出して崩壊する反応は、核分裂よりは効率が低いものの、化学反応等と比べれば、桁違いに効率が高いため、岩石の中に含まれている僅かな量の放射性物質でも、岩石を熔融させるほどの発熱量となる訳です。
 又、地球の岩盤は極めて厚いため、地球内部から地球表面までは、熱がなかなか伝わらず、あたかも断熱材で包んだ様に、内部の熱が極めて逃げ難いため、放射性物質の崩壊熱が蓄積されて、高温のまま保たれる訳です。
 ですから、地熱のエネルギー源としての放射性物質は、高濃度である必要はなく、火山から流れ出る溶岩が大量の放射性物質を含んでいなくとも、地球の内部や溶岩は高温なのです。

 質量欠損が生じるのは核分裂反応に限った話ではありません。
 もちろん、放射性物質が崩壊して、核エネルギーが解放された時にも質量は変化します。
 例えば、セシウム137の原子量は136.9070895uで、これが質量0.000548579910uのβ粒子を放出して、バリウム137mを経て、安定なバリウム137(原子量136.9058274u)に変わる際には、

(136.9070895u-0.000548579910u-136.9058274u)÷136.9070895u≒0.0007135u÷136.9070895u≒0.000005212

という計算から、0.0005212%の質量欠損がある事が判ります。
 ウラン235...続きを読む

Q放射性元素の崩壊のような

放射性元素の崩壊速度は
-dN/dt=λN(λ=比例定数、Nそのとき存在する原子数)
であらわせて、この式によると、減少する速度が、存在する原子数と比例していると思うのですが、

ほかの現象で、減少する速度が存在する数や量に比例するようなものはあるのでしょうか?
個人的に珍しい現象のような気がしたので、ほかにも似たような例があるのか気になります。

Aベストアンサー

「熱の流れ」もそうじゃなかったっけ.

Q原発事故などで発生する放射性元素って

ニュースではセシウム,ヨウ素などが話題になっていますが
放射性カリウムのような自然界に存在している元素や
自然界にはほとんど存在しないが生物には影響が無いと考えられている元素は
出たりしないのですか?

核分裂反応というのはサイコロ(いびつなサイコロ?)のように
「どんな元素が出るか予想できない」もののように感じているのですが
原料が決まってるとはいえ、もっと色々出ているのではないでしょうか?

それともニュースで話題になっているような元素の放射線だけで
各地で測定されている放射線の大部分になるのでしょうか?

Aベストアンサー

こちらを参照してください。

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6618810.html

非常にたくさんあります。

使用済み燃料棒にはありますが、環境に放出された分は微量なため、生物への影響が小さかったり、検出されなかったりでニュースになりません。
それから、そもそもそのような極微量の放射性物質は特別な分析機関でなければ分離・検出するのが困難なので、ほとんど測定されないでしょう。ベクレルとかシーベルトとか測定されている数値にはこれらの微量元素の放射線も含まれています。
結局は、放射線を測定することにより、その強度や半減期やエネルギーから何がどれだけあるか知るんですけどね。

「どんな元素が出るか予想できない」ということではありません。確率的に何がどの程度でできるかはわかっています。


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