放射性物質と半減期と放射線量

セシウム134は半減期2年　　カリウム40は　半減期12億年　　なので

同じ放射線量でも、セシウムの方が影響は大きい　と主張している方がいます
（両方が同じ100ベクレルでもセシウム134の方が生体に与える影響が大きい）

この主張に非常なる疑問を感じているのですが、ご存知の方は教えてください

核種による放射線の特性とそれによる生体への影響の違いは、とりあえず無視するとして（この前提についても教えてください）

例えば　同じ500ベクレルなら、影響は同じだと思うのですがこのことについて

同じ放射線量を発生するのに、半減期の長い物質の方が半減期の短い物質より（その瞬間には）多量に存在しているだけのことだと思います、このことについて
（同じ放射線量を発生している場合、カリウム40はセシウム134の12億/2倍存在している）

よろしくお願いします

No.15 回答者： ww1 回答日時： 2011/11/05 09:44

ま、質問者さんが提示しておいたその前提が不自然、というか、だからどうなんだ？といった面もあるんですよね。

生体内は試験管で試薬や溶液をかき混ぜたような反応が起こっているわけではない。
セシウムを人体内に取り入れて、一瞬で人体内に均一に分布するわけではない。
セシウムを食べたら（← この時もセシウムとカリウムを同じ放射能数だけ食べる訳ではなく、セシウムの塊、ツブツブを食べてる）、口腔内から食道、胃腸と下って行って、消化機能の作用を経て人体内に取り入れ、またはその大部分を排泄器官各種を通じて体外に出し、血液中に分布され、各種の生体作用を営む細胞に配分され、使いきれず或いは滞留して筋肉組織などに蓄積され、、、、
というように、セシウムは人体内でカリウムに成り代わりながら生体の各種の生理作用に参加していく。

試験管の中で一瞬にしてカリウムとセシウムの放射能量、つまりここではそれぞれの各種から発生する放射線総量?を同じくできる訳じゃないの。
試薬に対する放射線被曝ではなく、生体内の細胞内、或いは細胞の膜のすぐ外側に存在している放射性物質が問題となる。
そういう生理作用という医学・生物学的な面から見ると、質問者さん提示の条件?はこういう話の中ではなじみが薄くなってくる。
その条件は「人体内でセシウムとカリウムの総ベクレル数が等しい場合、、」という条件と解釈したら、私の云う通りだと思ぅよ。

No.14 回答者： eextu7 回答日時： 2011/11/05 07:21

人体内に同じベクレル数のカリウムとセシウムがあった場合、半減期の短いセシウムの存在数はカリウムに比べ無視できるほど少ないです。

よって、カリウムがセシウムに置き換わったとしても、人体内のカリウム量の変動は無視してもいいと思います。

人体内のカリウムとセシウムのベクレル数が同じ場合の放射線の影響を考慮するに際して単位原子数当たりの放射能を比較しても意味はありません。
単位原子数当たりの放射能に差のある二つの物質を取り込んだ結果、同じベクレル数となった場合の状況を考えているのですよ♪

ww1さんはww8さんのニセモノですか？

この回答へのお礼

ありがとうございます

すぐに前提をすりかえられてしまうようで議論がかみ合いませんね

質問については、皆さんからほぼ満足できることを教えていただきました

あえてどなたにもベストアンサはつけません
あしからず

お礼日時：2011/11/05 13:49

No.13 回答者： ww1 回答日時： 2011/11/04 04:14

人体内に同じベクレル数のカリウムとセシウムがあった場合でも、特定の生理作用に関しては、セシウムがカリウムの代用物質とすれば、セシウム対カリウムの存在比率は1対1になるよ。

例えばある細胞中にカリウムがある量だけ存在しているとする。
そこにカリウムの代理としてその中の一部分のカリウムがセシウムと置き換わる。
この時、人体内のカリウムとセシウムのベクレル数が同じとすれば細胞内の放射能量はセシウムが混入してきた場合のほうが高い。
何故なら、セシウムはカリウムより単位原子数当たりの放射能が高いからです。

それにカリウムの放射性同位体と安定同位体の比率と、セシウムのソレとは、セシウムの方が放射性同位体の存在比率がずっと高いんじゃないですかね。
これまではその存在比率の相違を無視して考えてきたが、その比率も含めて考えれば、放射性セシウムの混入はとんでもないことになる。

この回答へのお礼

ありがとうございます　が・・・

お礼日時：2011/11/06 15:27

No.12 回答者： eextu7 回答日時： 2011/11/03 22:44

>セシウムのほうがカリウムより半減期が極端に短い為、「単位原子数あたり」の放射能が強いんですよね。

同じ原子数で比較すればこの表現は正しいです。

しかし質問者さんの問いかけは

＞例えば　同じ500ベクレルなら、影響は同じだと思うのですがこのことについて

これに対する回答は、放射性物質のそれぞれの崩壊の仕方と崩壊エネルギーの違いを考察したものであるべきだと思います。

放射性物質の種ごとの崩壊については以下のサイトがわかりやすいですよ♪

原子力資料情報室
http://www.cnic.jp/modules/radioactivity/index.p …

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2011/11/06 15:24

No.11 回答者： ww1 回答日時： 2011/11/02 03:32

またまた返信ありがとうございました。

もう出てこられないそうですが、念のため付け足して置きますわ。

結局は最初の回答（No3）に戻ってしまうのですが、セシウムのほうがカリウムより半減期が極端に短い為、「単位原子数あたり」の放射能が強いんですよね。（この辺、放射性同位体と安定元素の存在比率も問題になってくると思うんですが、それはおいておく）
セシウムがカリウムの代用として生理作用に割り込んできた時、その生理作用の過程では1対1にセシウムとカリウムが成り代わる。
なので、より崩壊頻度の高い元素のほうが生体に与える被曝量は大きくなります。
つまり、半減期の短いほど該当の生理作用に関わる細胞の被曝量が高くなる。
セシウムが機関銃で弾を数百発撃つという事。
これがカリウムであるなら火縄銃でプチプチと疎らに撃つ。

質問者さんご指定の、「面倒な条件は全部無視して」という仮定の上での話でしたが、単に成り代わり元素の半減期の長短の影響について… という話の上で受け取っておいてください。

また繰り返しておきますが、この話、そもそも私には全然関係ない話しなので。。
出所も最初に私が思っていた所ではないのかもしれない。
話の前提が不明でした。

この回答へのお礼

読むだけにするつもりでしたが　　ひとつだけ

放射線の影響範囲が1mm以下とか短ければ、書かれているようなことも言えるでしょうが
1cm以上であれば、影響は平均化されるのではないかと

お礼日時：2011/11/02 06:55

No.10 回答者： ww1 回答日時： 2011/11/01 21:23

半減期の長短は関係あります。

放射線医学の基礎です。
元々、この話は私には全然関係なかったんですが、質問者さんの疑問に答えようと努力してました。一応、それを念を押しておきますね。

で、別の人が回答を寄せてくれましたので助かります。
どう説明すれば分かって貰えるか考えていたのですが、質問者さんがNo9番さんの説明で大体わかったと言われてますので、そのたとえ話を流用させてもらいます。

＞ 半減期の長短は、関係有りません。火縄銃を持つ1万人が全員で毎分600発発射するか、機関銃を持つ１人が毎分600発発射するかの違いです。
↑
この部分が質問者さんの疑問の中核だったのではないですかね。
この例で言えば、
------------------
【１】半減期が長いカリウムは、火縄銃を持つ1万人が全員で毎分600発発射する。
【２】半減期が短いセシウムは、機関銃を持つ１人が毎分600発発射する。
------------------
このような場合、人の総合着弾数はこの二つの双方で差はありませんよね。
ですから、カリウムとセシウムの「放射能量」が同じであるならば、つまりここでは「総放射線量」が同じであるならば、人体の被曝量も同じになる。
ここまではその通りですよ。
そしてこれ以後が質問者さんに対する回答の主題ですね。

ここからが回答の骨子　↓
・・・・・・・・・・・・・
銃の弾を受ける人が1000人居たとすれば、上の【１】も【２】も、被害の程度は同じになります。
しかしここで問題になってるのは、被曝によって発生する細胞一つ一つの破損発生率です。
放射線被曝があっても細胞は自分を修復し回復させる能力がある。
この能力を上回る被曝があるか回復に失敗するかでその細胞に支障が起こり、細胞がガン化するとか死滅するとかする。

上のたとえ話で説明すれば、機関銃の前10センチの所に立ってる人が居るとする。
その人は毎分600発の弾を浴びる。しかし、100メーター後ろに居る火縄銃の玉は殆ど当たらない。

機関銃から100メーター離れた所に立ってる人が居るとする。
その人は火縄銃の弾に時々当たる。機関銃の毎分600発の弾にも当たるが、当たっても10センチ前の人ほどは痛くはない。

さて。。
この場合、機関銃の前10センチの所に立ってる人は、機関銃毎分600発での被害と、1万人の人が撃つ火縄銃の毎分600発と、、どちらが痛いか？

どちらも痛さは変わらない… ってことは無いんですが。。
分かったもらえましたかね。

この回答への補足

お礼で言ったことが私の勉強不足の意味でもあります

以後の回答は、これを読んでいる人のために必要なことを書かれているものと判断します
当分締め切りませんので、必要と思う補足は書いてください

補足日時：2011/11/01 21:56

この回答へのお礼

回答はありがたく思います

そのようなたとえではなく、答えるなら
セシウムの放射線のエネルギーや到達距離（距離による減衰量）等の具体的な数値を示していただきたいのです
素人を煙に巻くようなたとえではなく
回答者の回答履歴を拝察すればそれは無理な注文ではないと思っていました

お礼日時：2011/11/01 21:43

No.9 回答者： mahlergstav 回答日時： 2011/11/01 18:54

＞例えば　同じ500ベクレルなら、影響は同じだと思うのですが

セシウムとカリウムの比較であれば、大まかにそう考えてかまいません。ただ、半減期の長短は関係ありません。

ベクレルとは一秒間に崩壊する回数で、シーベルトは、そのとき放出する放射線が、人体１ｋｇあたりに与えるエネルギーに、相当します。ただし、放射線の種類やエネルギーで同じエネルギーを付与しても生体に与える効果が違ってきます。この違いを考慮したものがシーベルトです。

例えが、ベクレルは機関銃の発射速度。毎分６００発とかです。シーベルトは、弾丸の口径や重量等を加味した総合的破壊力と思ったらよいでしょう。発射速度が総合的破壊力の基本になることは変わりません。これが、「大まかにそう考えてかまいません。」ということです。

カリウム４０とセシウム１３７では、放出する放射線がβ線とγ線なので、基本的には放射能であるベクレルが同じなら、シーベルトも同じと考えてよいのですが、放射線のエネルギーなどが異なるので、人体に付与するエネルギー等も異なります。

セシウムはカリウムよりも２倍から３倍程度効果が大きいので、その意味ではセシウムはカリウムよりも生体に与える影響が大きいというのは正しいですが、所詮、五十歩百歩です。

半減期の長短は、関係有りません。火縄銃を持つ1万人が全員で毎分600発発射するか、機関銃を持つ１人が毎分600発発射するかの違いです。

ただ、人体に与える影響としては、例えば、猛毒物質で半減期が非常に長い放射性物質ならば、セシウムと同じ放射能（ベクレル）ならば、放射線の効果以前に、摂取したらその毒で中毒死してしまうことはあるかもしれません。火縄銃の1万人が一斉に殴りかかってくるようなものです。

この回答へのお礼

ありがとうございます
ほとんどを了解です

ベクレルが同じなのに半減期の長い短いで与える影響が大きく違うとの主張に違和感を感じていましたので

五十歩百歩　了解です　一歩百万歩的な表現があり？？？でした　五十歩千歩かもしれませんが

お礼日時：2011/11/01 20:20

No.8 回答者： komaas88 回答日時： 2011/10/31 23:56

>同じ500ベクレルなら、影響は同じだと思

>種による放射線の特性とそれによる生体への影響の違いは、とりあえず無視するとして

なら私もそうだと理解しています。

同じベクレル値ならカリウム４０は（セシウムなどに比べて）べらぼうに多量に現前するということでしょう。

ただ、人体への影響というのなら、ベクレルよりもシーベルトの値の方がわかりやすいらしいです。

この回答へのお礼

ありがとうございます

ベクレルーシーベルトは電離度や到達距離を勘案して変換係数が決められているようですね
でも安い放射線計は、ベクレル/シーベルトを単純に変換しているだけのようです

ありがとうございました

お礼日時：2011/11/01 18:04

No.7 回答者： ww1 回答日時： 2011/10/31 09:42

一般的に言って、物理的半減期の長い放射性同位体ほど安全で、物理的半減期の短い放射性同位体ほど危険です。

その理由は、半減期が短いのは崩壊速度が速いという事なので、放射性同位体の単位集団としてはそれだけ放射線を出す率が高いからです。
また、物理的半減期のほかにも生物学的半減期がありますが、この生物学的半減期の長い放射性同位体ほど危険で、生物学的半減期の短い放射性同位体ほど安全です。物理的半減期の場合とは逆ですね。

K-40　　　12億年　30日
Cs-134　　 2年　150日
Cs-137　　30年　150日

人体内においては、K-40は異常に安全な放射性同位体の一つです。
K-40は通常は人体にとっては放射能というものでは既になく、単なる人体組織の活性剤みたいなもんかと。

物理的半減期が長いと放射性同位体の崩壊発生率が低く、よって単位原子数当たりの放射線を出す能力が小さくなります。
より物理的半減期の短い放射性同位体の集合と同等の放射能を持つためには、長半減期の放射性同位体集団の数的規模が大きくなくてはなりません。
判りやすく言えば、K-40はCs-134,137よりも沢山存在しなければ、Cs-134,137と同等の放射能を持つことは出来ない。

これを逆に言えば、「一粒の放射性物質」については、Cs-134,137はK-40よりも強い放射能を持つ。
単純に半減期の逆数を「一粒の放射能の強さ」としますと、
K-40　Cs-134　Cs-137 の比は　「1」対「6億」対「4千万」。。
Cs-137はK-40の4千万倍強い放射能を一粒が持ち、Cs-134に至っては6億倍の強い放射能を一粒が持つ。

内部被曝においては放射性物質の近隣の細胞がβ線・α線被曝を行ないます。γ線被曝においても隣接しているほどその害が大きい。
K-40とCs-134,137が同量の放射能（ここでは人体に与える総放射線量）だとしたならば、
K-40は人体内に薄く広く分散して配置され、しかも一粒一粒の放射能は弱い。被曝する細胞の回復が大きく期待できる。
Cs-134,137は人体内に分散しながらK-40よりも局所的に存在し、しかも一粒一粒の放射能はK-40より強い。被曝する細胞はK-40の場合よりも高い放射線量を受ける。（← この部分が一番重要）

ま、なんか、自分で説明してても痒いのに掻いても掻いても痒みが止まらんような説明が続くのですが…　w
簡単に言えば、放射性カリウムは弱い放射能が薄く人体内に分散するだけなので、殆ど大した事はない。
だが放射性セシウムはカリウムに比べて強い放射能が分散しているので、より危険性が高くなる。

書き間違いや勘違いがあったらゴメン。

この回答へのお礼

同じ強さなのに、同じ強さではない
おかしなたとえを持ち出す

カリウム40は、生命発生以前から存在しており、生命はそれに対応していることは判ります、またセシウム134等が自然界には存在しなかったこともわかります

私が納得しきれず違和感を覚えるのは、たぶん私の勉強不足のせいでしょう

これ以上回答を頂いても、既出の繰り返しなるだけだと思います
そして　おかしなたとえを持ち出してしまうと思います

いろいろありがとうございました

お礼日時：2011/10/31 12:08

No.6 回答者： ww1 回答日時： 2011/10/30 13:37

返信ありがとうございました。

＞ 人体に取り込まれたカリウムから発生する放射線量とセシウムから発生する放射線総量が同一の場合にもそのような違いは起こるのでしょうか

起こりますよ。
先の投稿は「ベクレル数が同じ」、つまり放射性カリウムと放射性セシウムの人体内における「放射能量が同じ」であるとした時、放射性セシウムのほうがより危険性が高い旨の考え方を御紹介しましたが、、
同様に「放射線量が、放射線総量が、同じ」場合も同様ですよ。
そもそも放射能量が同じというのはそこから発生される放射線総量が同じと言う意味で使っているので。
（ただし、ここでは面倒な事は考えずに大雑把に原理だけ考えてます）

両者の放射能量・放射線総量が同じ場合、放射性セシウムは半減期が長いので同じ放射能を持つためには放射性セシウムより数多くの放射性同位体が存在しなければならない。
放射性カリウムの半減期は12億年。放射性セシウムの半減期は30年。
なんと4千万倍の半減期の長さである。
単純感覚で言えば、カリウムはセシウムの4千万倍の放射性同位体があって始めて同じ放射能量を持て、同じ放射線総量を出せる。

この4千万個の放射性カリウムと、1個の放射性セシウムの、どちらが人体に害を発生させるのか？ という問題。
ただし、たった1個の放射性セシウムは4千万個の放射性カリウムと同じ放射能を持ち、同じ放射線量を出す。
人体全体では受ける放射線の量が同じでも、実際に被曝している細胞にとっては、放射性セシウムから発射される放射線のほうがずっと強い。
放射性物質の密接した周囲には細胞があり、その細胞が被曝する。

簡単に言えば、
日本に4千万匹の蟻が攻めて来たとして、日本人一人一人が個人で蟻の1匹ずつと戦う。
たった一匹の蟻なので日本人皆が簡単に勝てて日本全体としても安泰のわけだが、
次に蟻の4千万倍のパワーを持つ戦車が1台だけ日本に攻めて来たとして、その戦車にたった一人の日本人が戦いを挑む。
戦車1台といってもたった一人の人間にとっては強敵なので負ける。
蟻が放射性カリウムで戦車が放射性セシウム。
セシウムはカリウムの4千万倍の強さがある。
日本全体としての敵侵攻勢力の戦力は等しくとも、実際に戦うのは日本人一人一人の個人戦闘となると、戦車が攻めてくればマズイ訳だ。

この回答へのお礼

ありがとうございます

説明は、納得しかねるところもあります（特にたとえは　方便が過ぎるのでは）　が　改めて勉強します

お礼日時：2011/10/30 19:33