1BqのCs137から検出されるパルスの数

放射線の話は事故以来 沢山語られて色々勉強になったのですが、学習のステージによって言うことが違います（中には1Bqの崩壊から出る放射線は、1秒間に1発と書いていたりします）。
そこで 基本的な話ですが、1つ確認したいことがあります。
ものの本によると、Cs137は崩壊する原子の
・5％は　β線（1180KeV)を出してBa137となって安定し、
・95％はβ線（514KeV）を出してｍBa137となり、このｍBa137がγ線（662KeV)を出してBa137となって安定する…とありました。

これは詰まり、100個のCs137の原子が崩壊すると、「100個のβ線」と「95個のγ線」が放出され、
トータル195個のパルスが観測されるという事でよいのでしょうか？

だとしたら、前述「1秒間に1発」は、いくら初学者相手でも簡素化し過ぎ（嘘に近い）と思うのですが、私の理解が間違っているのでしょうか？
教えて下さい。

No.8 回答者： eatern27 回答日時： 2015/10/18 15:20

遅くなりすいません。

貴方と表記法を合わせただけで「イマイチ」と認定されるとは思いませんでした。


>10個のγ線は出しているけど出していない！
私はあまり「出しているけど」という前置きは置いたつもりはないのですが。
例えば"Cs137 decay scheme"で画像検索等されればγ崩壊の部分に85.1%と併記されているものが見つかるはずです。


>今もって尚「Cs137が1個崩壊すると、β線1発とγ線1発の計2発が出る、だーいたい」の方がまだいいかなと思っています。

Cs137１個が崩壊すればβ線１つと、ほとんどの場合にγ線１つが出るという理解で正しいのですよ。Cs137１個が２回崩壊した(※)から2発出ているのですから、
>1Bqの崩壊から出る放射線は、1秒間に1発
の話と何も矛盾はありません。
※もちろん、正確にはCs137とBa137mが1回ずつ崩壊しています。


>「素朴な意味」というのもピンときませんでした。
詳しくは書きませんが残り10%の分についても数式上は「(仮想的な)γ線が出ている」という言い方ができるので「素朴な意味」と書きました。しかし貴方が考えているγ線にはこの仮想的なγ線は含まれていないはずですから、基本的にはγ線の放出は85.1%しかない、と理解して差し支えありません。

この回答へのお礼

解説有り難うございます。
私の投げたボールと返って来たボールの球質を見て、私がどの程度のものかはお分かりと思いますが、…そうです、私は放射線に関してド素人で有る訳です。
「イマイチ」と言うのは、私がeatern27をそう思っている訳ではないですよね（例え話で流した積りです）、ここは論点では無いのでこれでスルーします（少し気を悪くしている様ですが 、私の自虐キャラと言うことで見逃して下さい）

実は、飛び出してくる放射線だけを観測し、そこに何BqのCs137があるのか？を言い当てる…と言ったことを考察した時、この辺の基本を確認をするのが質問の目的でした（ついでに「ウソ記載」のクレーム）。

分かりました。
Cs137の崩壊系では 195発ではなく、185発の放射線が出るのですね。
勉強になりました。

お礼日時：2015/10/18 23:01

No.7 回答者： eatern27 回答日時： 2015/10/14 01:36

100 BqのCs137があったら単位時間に100個のβ線、95個のγ線が出る事になりますが、それは単にCs137の他に95 BqのmBa137があるからですので、基本的には「1 Bqの放射性物質からは単位時間に1個の放射線が出る」という理解で間違ってはいませんね。

ご質問は通常95 BqのmBa137の存在にわざわざ言及しない事から生じたものだろうと思いますが、初学者向けに簡素化したというよりは重複する情報を書かないだけでしょう。例えば内部被ばくについて言及する時に、「100 BqのCs137の摂取であれば安全/危険」という言い方をせずに「100 BqのCs137と95BqのmBa137の摂取であれば安全/危険」という言い方をしてしまうと、例えば「100 BqのCs137だけ(mBa137を摂取しない)」の場合はどうなのかと疑問に思う人が出てくるので却って不親切でしょう。


ちなみに疑問の内容と直接関係しない部分だろうと思いますが、「95個のγ線」の部分は素朴な意味では正しくなくて、実際にはγ線は85個しか出ません。残りの10個は原子の外にγ線を出さずにmBa137からBa137になります(代わりに内殻電子が飛び出ます)。

この回答へのお礼

ご参加ありがとうございます。

ｍというのは137の後につける「決まり」みたいですね、だとしたら ここに登場の輩はみんなイマイチってことでしょうか？
ちゃんと勉強している その道の先生方は どんな風に見るでしょうか？　多くは 「好きにやってなさい」でしょうか…。
662KeV…それは違う！661.7KeVだとか（例えば）。
10個のγ線は出しているけど出していない！
こういうのは 初学者には不必要と思います（決まりごとはちゃんと習うべきとは思いますが、初学者のレベルにも依りますね）
「1Bqの放射性物質からは1発の放射線が出る」は正しいけど正しくない。
その心はと言って説明を加える。
ここまで 時間と興味があれば良いのですが、
今もって尚「Cs137が1個崩壊すると、β線1発とγ線1発の計2発が出る、だーいたい」の方がまだいいかなと思っています。

私的に「…不親切でしょう」の件は　ちょっと違うかなと。
「素朴な意味」というのもピンときませんでした。
10個のγ線は 「そうなの？」と思いました。

お礼日時：2015/10/14 23:16

No.6 回答者： tekcycle 回答日時： 2015/10/13 21:57

では、その100個のCs137から出る195個のパルスの半数は、何秒後までに出るんでしょうか？

これは間違いだけれど、同じペースでパルスを出し続けるとするなら、毎秒何ベクレル出すでしょうか？

ってのはどうでしょう。
その物が、毎秒どれだけ崩壊するのか、という議論が抜けていますよね。全てのセシウムがバリウムに変わるのは1秒以内、というわけでは無いのでしょう。
その崩壊現象って、いつ起こるか判らないんです。確率的に、半減期に準じるのでしょうけど。
外部からの操作によって、確実にバリウムに変わる、というのであれば、(そんな技術がこの世にあるかどうか知りませんが)1秒以内にバリウムに変わるのかもしれませんが。
バリウムになるまでに、時間が介在する、という点が抜けています。
セシウム137の場合、100個が50個になるのに約30年でしたっけ。毎秒何個崩壊するでしょう。

実際、崩壊した、というのは目では見えないかもしれません。
半減期の長い物質の自然な崩壊なら、あちこちで、原子レベルの小規模で行われますから。
崩壊した、ということを知る術は、まずはガイガーカウンターなどの測定機器に依るかもしれませんよね。
それで、核種が何か、一回の崩壊でいくつパルスが出るのか、というようなことが判らないまま、パルスの数だけカウントされるわけでしょう。
それに対して、1秒間に1発を1ベクレル、と定義したのでしょう。
崩壊の様子がどうかなんて、ベクレルの定義からだけでは何も判りません。

この回答へのお礼

ご参加有り難うございます。
実は、Ba137mがγ線を出し 半減期2.6分でBa137にかわると言うのを知って、そこは　少し考察しましたよ。
私の中では 抜けてはいないのですが、そういう問題ではないので 一応これで十分だとしています。

ガイガーはエネルギーが測れないので数だけでしょうが、シンチなんかでは数だけではないですよね。
「1秒間に1発を1ベクレルと定義」←これは明らかに間違いではないかと思います（1発は放射線の数として語ってきました）。

「崩壊の様子がどうかなんて、ベクレルの定義からだけでは何も判りません」←私は何にも問題にしていません。
余り本当の話を追及する積りはなく、初学者レベルの話で済ませたいと思っています。

お礼日時：2015/10/13 23:22

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2015/10/13 00:29

No.4です。

あらら、また恥の上塗りですね。「凡ミス」の「凡ミス」ですね。

＞先ず　私は5％と95％で納得しているのですが、何故10個と90個でしょうか？

おっしゃるとおり、「ベータ線のみ：5％、ベータ線＋ガンマ線：95％」「合計の放射線数：195個」が正しいです。


　No.4の内容は、以下のように訂正します。何度もすみません。

　100個のセシウム137からの放射線が「5個のベータ線単独と、95個のベータ線とガンマ線のペア」です。
　・セシウム137から「5個のベータ線単独と、『95個のベータ線とガンマ線のペア』のうちの95個のベータ線」
　・セシウム137が崩壊してできる「バリウム137」（娘核種）95個からの「ガンマ線95個」（『95個のベータ線とガンマ線のペア』のうちの95個のガンマ線）
ということです。
　100個のセシウム137のうち、5個は直接安定な「バリウム137」になってそれ以上の放射線は出しませんが、残り95個は一度不安定な「バリウム137」になって、さらにガンマ線も出すということです。後半の95個は、「不安定な「バリウム137」になるときのベータ線」と、「不安定なバリウム137」が「安定なバリウム137」になるときの「ガンマ線」とを「ペア」で出すということです（1ペアあたり、検出器では2個の放射線として観測される）。

　従って、合計は「195個」です。

　合計の放射線（崩壊系列全体の合計数）は「195個」ですが、このうち「セシウム137」100個の崩壊から直接出るのは「ベータ線100個」ということです。


　放射線には、上記のように「セシウム137」本人から出るものと、娘である「バリウム137」から出るものがあり、「崩壊」の数（つまりベクレル値）は「本人」（100個）で数え、放射線として観測される数は「セシウム137一家」から出る全ての放射線（195個、うち95個は娘から）で数えるということです。


　ついでに、No.2さんへのコメントについて。

＞この事実を 「Cs137は崩壊してγ線を出す」と言うのが普通で道理があると思います。多くの本もそう記載していると思います。

　「Cs137は崩壊してγ線を出す」という記述自体は正しいと思います。
　より正確には、「Cs137は崩壊してβ線とγ線を出す」で、このうちのβ線が「セシウム137」から、γ線が「娘核種であるバリウム137から」放出される、ということです。この「娘核種であるバリウム137から放出される」というところを、「セシウム137自体の崩壊ではない」と言うこともできるし、「セシウム137の崩壊系列の範囲内なので、セシウム137の崩壊の一部である」と言うこともできるということです。

　「その核種だけ」で話をするか、「崩壊系列全体」で話をするかは、定義のしかたによります。「核種」に着目すると前者、「放射線」に着目すると後者で扱うことが多いですが、必ずしも決まってはいないので、各々どちらで議論するか宣言して記述する必要があるのでしょう。

　No.2さんは「核種」に着目して、前者の「セシウム137自体の崩壊ではない」とおっしゃっているわけです。それはそれで正しいです。

この回答へのお礼

私自身 何にも疑問に思っていないことも いろいろ説明戴きましたが（失礼乍ら そこは不要と感じました）、兎に角 私の理解に間違いは無いようだと自信がもてました。有り難うございました。

しかし、今尚 Cs137と言う放射性物質が「β線しか出さない」とするのか「β線とγ線を出す」とするのかについては、両者間違いではないにしても、後者の方が適切で常識的だと考えています（多くの書物にもそう書いているという事からも それが日本語の多勢のセンスではないかと…）

そんな事当たり前の人にとっては どちらでも誤解は無いでしょう。
しかし目の前で起こっているCs137の振る舞いを説明する時、やはりγ線を出していると言わないと一般的には正しくないとさえ思います。

物理の試験なら×でしょうか？状況に依っては△でしょう。
何か適切な言い回しがあるのかも知れませんが、「Cs137の崩壊過程では…とか、Cs137の崩壊系では…とかいう様にして区別してみようと思います（個人的にです）

お礼日時：2015/10/13 22:41

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2015/10/12 23:22

No.3です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞ご説明の内容と「1Bqは1秒に放射線1発」がつながりません。

　放射性原子核の「1個の崩壊」から放出されるのは、あくまで「1個の放射線」です。「崩壊系列」に従って、「娘核種」から出る放射線は、「1個の崩壊」からの「1個の放射線」には含めません。
（90個のガンマ線は、「娘」の「バリウム137」の崩壊で出ますので、親の「セシウム137」の崩壊には含めません）

＞「はい」とお答え戴いて、なぜ「10個のベータ線単独と、90個のベータ線とガンマ線のペア」でしょうか？凡ミス？

　100個のセシウム137からの放射線が「10個のベータ線単独と、90個のベータ線とガンマ線のペア」と書いたのは、
　・セシウム137から「10個のベータ線単独と、『90個のベータ線とガンマ線のペア』のうちの90個のベータ線」
　・セシウム137が崩壊してできる「バリウム137」（娘核種）90個からの「ガンマ線90個」（『90個のベータ線とガンマ線のペア』のうちの90個のガンマ線）
ということです。
　100個のセシウム137のうち、10個は直接安定な「バリウム137」になってそれ以上の放射線は出しませんが、残り90個は一度不安定な「バリウム137」になって、さらにガンマ線も出すということです。後半の90個は、「不安定な「バリウム137」になるときのベータ線」と、「不安定なバリウム137」が「安定なバリウム137」になるときの「ガンマ線」とを「ペア」で出すということです（1ペアあたり、検出器では2個の放射線として観測される）。

　従って、合計は「190個」ですね。（No.3に書いた「195個」は間違いですね。こういう凡ミスはよくやります）

　合計の放射線（崩壊系列全体の合計数）は「190個」ですが、このうち「セシウム137」100個の崩壊から直接出るのは「ベータ線100個」ということです。
　この2つを区別して考えてください。


＞兎に角　1個のCs137が崩壊すると、放射線が1個出る場合と、2個出る場合があるのは間違いなさそうですので、その点は自身が持てました

　それは正しいです。
　ただし、上記のように、「セシウム137」本人から出るものと、娘である「バリウム137」から出るものがあり、「崩壊」の数（つまりベクレル値）は「本人」（100個）で数え、放射線として観測される数は「セシウム137一家」から出る全ての放射線（190個、うち90個は娘から）で数えるということです。

　「ベクレル」は「放射線の数」ではなく、その元となる「崩壊する原子核の数」（放射線を出す能力＝放射能を持つ原子核の数）の単位ということなのです。

この回答へのお礼

先ず　私は5％と95％で納得しているのですが、何故10個と90個でしょうか？

先の方にも説明いただいた事ですが（私は反論してます）、Cs137から出る放射線の数について、ご説明の内容と違う記載があったとすれば　それが間違い/不正確という事ですね、わかりました。

お礼日時：2015/10/12 23:40

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2015/10/12 01:04

ベクレルは、「放射性物質が1秒間に崩壊する原子の個数（放射能）を表す単位」です。

１ベクレルなら、崩壊する原子の数は１個です。

何個の原子があれば、「１秒間に１個の崩壊」になるかは別な話です。それはその原子核の崩壊定数あるいは半減期に依存しますから。

ですから、
＞中には1Bqの崩壊から出る放射線は、1秒間に1発と書いていたりします
は正しい記述です。

＞100個のCs137の原子が崩壊すると、「100個のβ線」と「95個のγ線」が放出され、
トータル195個のパルスが観測されるという事でよいのでしょうか？

はい。正確に言うと、「10個のベータ線単独と、90個のベータ線とガンマ線のペア」ということです。ただし、それは「今から無限大の時間の間に」ということで、半減期30.1年の間には、平均的にはその半分の97.5個しか観測されません。50個はまだセシウム137のままです。「半減期」とはそういうものです。
これを理論的に計算すると、最初の１年の間に崩壊する平均個数は100個のうちの「約2.3個」です。

お分かりですか？　100個のセシウム137とは、「約 7.3 × 10^(-8) ベクレル」ということです。決して195ベクレルなどではありませんよ。
これが分からないようであれば、もう少ししっかりと勉強してください。

↓　参考サイト「セシウム137」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BB%E3%82%B7 …

↓　参考サイト「半減期」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B …

↓　参考サイト「ベクレル」。ここに載っている「ラジウム1gの放射能の算定」を参考に、「100個のセシウム137の放射能の算定」をやってみてください。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%82%AF …

この回答へのお礼

ご説明有り難うございます
yhr2さん、少し外してないでしょうか？
私の勉強不足が原因でしょうか…、「ですから」と言われても、残念乍ら ご説明の内容と「1Bqは1秒に放射線1発」がつながりません。

「はい」とお答え戴いて、なぜ「10個のベータ線単独と、90個のベータ線とガンマ線のペア」でしょうか？凡ミス？

＞お分かりですか？　100個のセシウム137とは、「約 7.3 × 10^(-8) ベクレル」ということです。決して195ベクレルなどではありませんよ。
⇒　そうは思っていません。私の質問からそう取れるのでしょうか…？

兎に角　1個のCs137が崩壊すると、放射線が1個出る場合と、2個出る場合があるのは間違いなさそうですので、その点は自身が持てました

お礼日時：2015/10/12 21:29

No.2 回答者： stomachman 回答日時： 2015/10/11 23:29

仰る通りかと思います。

が、Cs137が崩壊してｍBa137になった時点で、元のCs137は既にない。つまり「95個のγ線」はCs137が出すんではなく、別の核種であるｍBa137の崩壊現象なので「1BqのCs137」と言うときには勘定には入れない。

この回答へのお礼

ご説明有り難う御座います。
ちょっとすんなり行きません。

＞勘定に入れません
とのことですが、では 正しくは「100個のβ線が出る」でお仕舞ですか？
γ線のことは黙っているのでしょうか？
そうすると Cs137はγ線を出さないという事になりますが、それは世間（この世界）と矛盾は有りませんか？
少なくとも Cs137はγ線を出していると言う方が普通で 一般的だと思います。
Cs137から変身したｍBa137は、γ線を出し 半減期2.6分で Ba137に変わり それで放射線をださないモノになる。
この事実を 「Cs137は崩壊してγ線を出す」と言うのが普通で道理があると思います。多くの本もそう記載していると思います。

お礼日時：2015/10/12 00:09

No.1 回答者： OnneName 回答日時： 2015/10/11 23:26

>だとしたら、前述「1秒間に1発」は、いくら初学者相手でも簡素化し過ぎ（嘘に近い）と思うのですが、私の理解が間違っているのでしょうか？

間違っています。
「1秒間に1発」がベクレルの定義です。

この回答へのお礼

回答有り難うございます。

「1秒間に1発」の1発は、放出される放射線の数です。
ベクレルとは話が別と理解しています。

お礼日時：2015/10/12 00:12