ベクレルの定義について

Question

放射能の単位であるベクレルについて、本には「ベクレルとは放射性核種の単位時間当たりの崩壊数」との説明がなされています。ここでいう崩壊数とは注目している物質だけのでしょうか？

例えばウラン238は崩壊してトリウム234になりますが、トリウム234も崩壊しますよね？
ウラン238の放射能を測定する場合、ウラン238だけの崩壊数だけを数えるのか、それともトリウム234の崩壊数も含めるのかどちらなのでしょうか？

yhr2 · Accepted Answer

No.1です。

＞ウラン238の比放射能は1.24×10^4 Bq/gとなっています。
＞これは以下に示す①と②のどちらの意味になりますか？

「ウラン238の」といった場合は、①の意味です。
1グラムのウラン238が、1.24×10^4 Bq の放射能を持つということです。つまり、毎秒 1.24×10^4 回のアルファ崩壊をして、毎秒 1.24×10^4 個のアルファ線を出します。
この場合には、娘核種の振る舞いは考慮していません。

娘核種のトリウム234は、半減期が24.1日ですから、ウラン238の半減期「44億6800万年」に比べて非常に短いので、ほぼこのベクレル値でベータ崩壊してほぼ毎秒 1.24×10^4 個のベータ線を出します。さらにその娘核種（ウラン238から見れば孫）の「プロトアクチニウム234」は半減期1.17分でベータ崩壊してほぼ毎秒 1.24×10^4 個のベータ線を出し、ウラン234になります。

放射線を測定する場合には、ウラン238のアルファ線も、トリウム234からのベータ線も、プロトアクチニウム234からのベータ線も、すべて混在して計測されることになります。

ちなみに、ウラン238の半減期は「t(1/2) = 44億6800万年 = 1.409 * 10^17 s」なので、
　崩壊定数 λ= ln2/t(1/2) = 4.92 * 10^(-18)
であり、1グラムのウラン238に含まれるウラン238の原子数 N は、アボガドロ定数から
　N = 6.02 * 10^23 /238 = 2.53 * 10^21 (個)
となりますので
　1秒当たりの崩壊数 = λN = 4.92 * 10^(-18) * 2.53 * 10^21 = 1.24 * 10^4
となります。
崩壊のメカニズムや半減期の意味を知っていれば、「比放射能は1.24×10^4 Bq/g」がウラン238のみのものであることは、ご自分でも確認できるはずです。
↓　参考まで。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E6%B8%9B%E6%9C%9F

yhr2 · Answer

No.1&2 です。

No.1の回答が分かりにくかったとすれば、
（１）ご質問の前半が、「崩壊の数」つまり「放射線を出す側」の立場
で言っているのに対し、
（２）ご質問の後半が、「放射能を測定する場合」（これは正確には「放射線を測定する場合」と解釈しました）つまり「放射線を受ける側」の立場
で言っていたので、それに沿って回答したためかと思われます。

「ベクレル」は、あくまで「崩壊する側」「放射線を出す側」の単位です。

yhr2 · Answer

＞ここでいう崩壊数とは注目している物質だけのでしょうか？

そうです。ですから、たくさんあればベクレル値が大きい（放射線がたくさん出る）、少量ならベクレル値が小さい（放射線は少しだけ）ということになります。

＞ウラン238の放射能を測定する場合、ウラン238だけの崩壊数だけを数えるのか、それともトリウム234の崩壊数も含めるのかどちらなのでしょうか？

崩壊数の合計です。親、娘、孫がみな放射性なら、グロスのベクレル値はその合計値です。
ただ、ふつうは「放射性物質の量」を言うことが多いので、元素ごとに分けることが多いでしょう。複数の物質からグロスで受ける放射線の量は、受ける側から見た単位（グレイやシーベルト）で表わせばよいので。

ベクレルの定義について

No.1です。

No.1&2 です。

＞ここでいう崩壊数とは注目している物質だけのでしょうか？

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