2020年1月30日木曜日

放射線の単位はなぜあんなにたくさんあるの?それぞれどうなってるの?(4)(空間線量率ってなに?)

先ほどの「放射線の単位は‥‥(1)、(2)、(3)」で、ひとまず、放射能の単位として登場する
昔はキュリー 今はベクレル
照射線量(レントゲン)
吸収線量(昔はラド。今はグレイ)
線量当量 (昔はレム。今はシーベルト)
等価線量(シーベルト)
実効線量(昔はレム。今はシーベルト)
について説明しました。

けれど、ここで、腑に落ちないことがあります。
ミスター100ミリシーベルト山下俊一氏が話題にしたいわゆる空間線量、正確には空間線量率、これって、上の放射線の単位とは別物なの?それともどこかに該当するの?
という問題です。

というのは、一般に、上の単位の解説の中には空間線量率についての説明がないからです。
しかし、チェルノブイリ法の放射能汚染ゾーンを定義する際に、私たちにおなじみの年間1mSvという空間線量率が登場します。
こんなおなじみの、重要な単位の解説がない!なんておかしい?
改めて、このような疑問がふつふつと沸いてきます。
       ↓
そこで、ネットで「空間線量率とは」で検索すると、意外にどこにも明快な解説がヒットしません。

例えば、環境放射能用語集 - ようこそ「日本の環境放射能と放射線」へで、
【空間線量】
原子力施設内や一般環境における周辺空間のγ線による線量で、放射線モニタリングの測定項目の一つです。主に地面や建造物に含まれる天然放射性核種からのγ線(宇宙線も含む)に起因する線量です。放射線によって空気中で生じる電荷をもとにする線量が照射線量(単位はμR/hなど)、空気中で吸収されるエネルギーをもとにする線量が空気吸収線量(単位はnGy/hなど)といわれます。計数率から線量率へ換算することもできます。 

おまえ、人を煙に巻いてんのか、何が「ようこそ」だ!と言いたくなるような解説です。

また、原子力百科事典でも、
 空間放射線量率 くうかんほうしゃせんりょうりつ

 ある時間内に空気中を通過する放射線の量を言う。平常時や緊急時の環境モニタリングにおける重要な測定項目のひとつである。ガンマ線による空気吸収線量率または照射線量率はサーベイメータ、連続モニタ、可搬式モニタリングポスト等により測定される。  

原子力百科事典はわりあいまともなサイトですが、こと空間放射線量率に関しては、ちんぷんかんぷん。

結局、最も分かりやすいと感じたのは、Weblio辞書
空間線量率(空気吸収線量率)
対象とする空間の単位時間当たりの放射線量を空間線量率という。 放射線の量を物質が放射線から吸収したエネルギー量で測定する場合、線量率の単位は、Gy/h(グレイ/時)で表す。空気吸収線量率ともいい、表示単位は一般的にnGy/h(ナノグレイ/時)及びμSv/h(マイクロシーベルト/時)である。 原子力発電所では、周辺環境の安全を確かめるため、モニタリングステーション及びモニタリングポストを施設周辺に設置し、環境中の空気吸収線量率を連続して測定している。

この解説が優れているのは(ホントは別にたいしたことではないのですが、ほかのサイトがみんなごまかしているので優れてみえる)、
空間線量率のことを、ハッキリ、空気吸収線量率つまり、吸収線量の1つだと書いていることです。つまり、
吸収線量というのは、放射線が物質(人体や空気中、水中)を通過するとき、放射線の持つエネルギーの一部が物質に吸収される。その吸収される量のことですが、
放射線が通過する物質が空気中なので、これを空気吸収線量率と呼ぶ、つまり「吸収線量の1つ」という意味です(←なお、私はここで吸収線量ではなく、なぜ吸収線量率と率をつけるのか、まだその訳が分かりません)。
だから、空気吸収線量率の単位はグレイで表すことになります。これも分かります。
     ↑
しかし、そのあとに、「表示単位は一般的にnGy/h(ナノグレイ/時)及びμSv/h(マイクロシーベルト/時)である」←これが分からない。なんで、ここで異質な単位であるシーベルトが登場するのか、分からないし、その説明も全くありません。
人を煙に巻く、とはこのことです。科学的にやるんだったら、エネルギーの量を示すグレイとは異質なシーベルト/を導入する根拠を示して欲しい。それを示せないというのなら、非科学的と言われてもしょうがないんじゃないか。

以上の通りで、空間線量率とは、、
1、放射線が通過する物質が空気中なので、吸収線量の1つとして、空気吸収線量率のこと。
       ↑
ここまでは分かった。しかし、そのあとの、
2、空気吸収線量率の単位は般的にnGy/h(ナノグレイ/時)及びμSv/h(マイクロシーベルト/時)である。
       ↑
突如として、吸収線量で、シーベルトが登場できるのか、でぜんぜん分からない。理解できない。

これが、現時点での、空間線量に関する私の理解です。

放射線の単位はなぜあんなにたくさんあるの?それぞれどうなってるの?(3)(等価線量から実効線量へ)

「放射線の単位は・・・(2)」の続きで、
2、放射線を浴びる側(人体・環境)に注目した単位のうち、
実効線量です。

実効線量とは、先ほどの、「具体的な放射線の人体への健康影響」を量的に示すために考え出された、
臓器が受けた吸収線量に、放射線の種類に応じた或る数値(放射線加重係数)を掛け算して求めた値である等価線量
をさらに発展させた概念でして、
等価線量が「臓器や組織ごと」の吸収線量に或る数値を掛け算して求められたものであるの対し、今度は、「臓器や組織ごと」ではなくて、(臓器や組織の全体である)「全身」に着目して、「具体的な放射線の人体への健康影響」を量的に示そうとしたもの。
     ↓
問題は、どうやって「全身」の「具体的な放射線の人体への健康影響」を示すのか、そのやり方です。以下の2段階の計算で求めるらしい。
1(第1段階):先ほどの組織・臓器ごとに算出された等価線量、これに、組織・臓器ごとにどれくらい放射線に影響を受けるか(感受性の高い低い」を数値で示したもの(組織荷量係数)を掛け算した値を出す、
2(第2段階):1で求められた組織・臓器ごとの値を合計して、「全身」の値を出す。
     ↑
そのアイデアはいいとしても、問題はこのアイデアをどう具体化するか、つまり実際に科学的に正しい値として導くか、です。
先ほど述べた通り、吸収線量に掛ける「放射線加重係数」自体が、実際に放射線の種類に応じてどれだけの数字を掛け算するのが科学的に妥当なのかは、簡単には分かりません。
今度は、さらにもう1つ掛ける「組織荷量係数」自身もまた、実際に放射線の種類に応じてどれだけの数字を掛け算するのが科学的に妥当なのかは、簡単には分からない。
つまり、二度も不明確な数字が登場して、掛け算が行なわれる。従って、その掛け算の結果(等価線量)、或いは掛け算の答えを合算した結果(実効線量)もどれほど科学的に正しいのか、いずれもフィクションとしての性格を免れないのではないかと思います。
     ↑
次に、なぜ、このようなアイデアが生まれたか?ですが、
それは、「人体の各組織、各臓器の放射線の健康影響」を量的に表したいので、等価線量という概念を作り出したのに対し、
これは、「各組織、各臓器ごと」ではなく、「人体の全身」に対して放射線の健康影響」を量的に表したいときに、この実効線量という概念を作り出したものです。
具体的には、ガラスバッチという個人線量計で測定する個人線量がこの実効線量のことです。
個人線量の求め方
http://www.c-technol.co.jp/monitoring/pdf/service07.pdf

311以後、福島県民にガラスバッチを持たせて個人線量を測定させました。
その際、この値がいい加減ではないかという議論が噴出しましたが、これは実際のガラスバッチの精度、設定に問題があったばかりでなく、そもそも個人線量という概念が実効線量というフィクションによって作り上げられていることもその一因ではないかと私は思っています。

本当は、さらに、細かい議論があるのですが、
ひとまず、
等価線量と実効線量の関係についてざっとコメントしました。

放射線の単位はなぜあんなにたくさんあるの?それぞれどうなってるの?(2)(吸収線量から等価線量へ)

「放射線の単位は・・・(1)」の続きで、
2、放射線を浴びる側(人体・環境)に注目した単位のうち、
吸収線量(昔はラド。今はグレイ)。

これは、放射線が物質(人体や空気中、水中)を通過するとき、放射線の持つエネルギーの一部が物質に吸収される。その吸収される量を、1kgあたりの物質が吸収するエネルギー量が1ジュールのとき、これを1グレイと呼びました。
ここではエネルギーが吸収される物質が何であるか、また物質を通過する放射線の種類が何であるかは問わず、どんな物質、どんな放射線であれ、単位質量(1kg)あたりの物質が吸収した放射線の持つエネルギーの量だけに着目して、放射線の量=吸収線量としたものです。
http://search.kankyo-hoshano.go.jp/food2/yougo/kyushyu.html
     ↑
しかし、これでは、放射線防護上問題となる、具体的に放射線の人体への健康影響を決定することができません。
そこで、「具体的な放射線の人体への健康影響」を量的に示すために、放射線の種類により人体への影響に差異があることを反映させようと()、
放射線の種類に応じて、1(ガンマ線、ベータ線)とか5(中性子)とか20(アルファ線)とかいう数字(←これを放射線加重係数とよびます)を吸収線量に掛け算した値を出します。これを等価線量と呼びます。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E4%BE%A1%E7%B7%9A%E9%87%8F

)その発想自体は単純で、ガンマ線、ベータ線、アルファ線になるほど人体への影響は大きいから、それだけ大きな数字を掛け算する。
       ↑
ただし、実際に放射線の種類に応じて、どれだけの数字を掛け算するのが科学的に妥当なのかは、簡単には分からない。
       ↓
そこで、学者たちが苦労して、ひとつのアイデアを思いついた。
それが、線エネルギー付与(Linear Energy Transfer ; LET)を用いた数字〔線質係数(quality factor)という〕を空間のある一点における吸収線量に掛け算した値でどうだろうか、ということになった。
これが、線量当量(dose equivalent)と呼ばれる、放射線の人体への健康影響を表現するひとつのアイデアだった(1977年のICRP勧告で登場)。
       ↑
しかし、次の避難を浴びて、しぼんでしまう。
放射線防護にとって重要なことは、ある一点における吸収線量ではなく、組織・臓器全体の吸収線量であるのに、線量当量は「ある一点における吸収線量」に着目するもの。
       ↓
ある一点ではなく臓器の全体が受けた吸収線量に着目して、それに何とか科学的な(装いを備えた)数値を掛け算するようにした。この数値が放射線加重係数で、掛け算した値を等価線量と呼んだ(ICRP1990年勧告に登場)。
       ↑
不思議なことは、こうやって折角努力して等価線量を定義しても、いざ実際にどうやって測定するの?となると、実は測定できない(以下、ウィキペディアの解説)。
科学の本質は実証にあるのに、測定できない値を出して、それで何が嬉しいのか、何のためなのか、単なる自己満足ではないかと、ここがさっぱり分かりません。

等価線量の測定
 等価線量は人体の臓器に対して定義されたものであるため、例えば、甲状腺などの体の内部の臓器について直接測ることは原理的にできない。そのため、実務として等価線量は、環境モニタリングまたは個人モニタリングの結果から観念的に実際受けたであろう量以上の線量当量を計算によって算出し、それを等価線量とみなすことで求められる。

ひとまず、
吸収線量
線量当量
等価線量
の3つについてざっとコメントしました。

等価線量と実効線量の関係は->次の投稿。

放射線の単位はなぜあんなにたくさんあるの?それぞれどうなってるの?(1)

先日のスカイプ会議でも話題になりました。
放射線の単位はなぜあんなにたくさんあるの?
それぞれどうなってるの?さっぱり分からないわ

こういう話をアケスケに話できるところが、この育てる会のいいところでして、
本当に、放射線の単位は人(市民)泣かせです。
しかも、本当はもっとずっと簡単に、それを理解させることができるのに、わざと分かりにくく説明して、市民を煙に巻く。そして、市民が「ああ、ダメだ。専門家にお願いしなっくちゃ」と言わせるのを待っている。やはら小難しいスコラ哲学を論じた中世の坊主どもの手口と同じです。

ただし、この放射能の単位の問題は私たちだけにとどまらず、おそらく全ての市民が躓かされている問題だと思うので、今後の市民運動の中でも必ず登場する問題なので、一度は、この問題にケリをつけておく必要があります。

学習会も二巡目に入り、その時期が来たのではないかと思い、以下、その試みです。

放射能の単位として登場するやつは以下のものです。
昔はキュリー 今はベクレル
照射線量(レントゲン)
吸収線量(昔はラド。今はグレイ)
線量当量 (昔はレム。今はシーベルト)
等価線量(シーベルト)
実効線量(昔はレム。今はシーベルト)
    ↑
まず、これらをガラガラポンで2つに区分。

その区分の仕方は、
事態を、放射線を発射する側に着目してみるか、それとも放射線が到達した(浴びる・受ける)側に着目してみるか です。
つまり、
1、放射線を発射する側(放射線源)に注目した単位
 昔はキュリー。今はベクレル

2、放射線を浴びる側(人体・環境)に注目した単位
 吸収線量(昔はラド。今はグレイ)
 線量当量 (昔はレム。今はシーベルト)
 等価線量(シーベルト)
 実効線量(昔はレム。今はシーベルト)

この2つのどちら側にも属さないのが照射線量(レントゲン)。
その理由は、これは、放射線を発射したあと、人体・環境に到達するまでの、空気中を飛び交っている放射線の量を示すものだからです。
だから、正確には、次の3つに分類できます。

1、放射線を発射する側(放射線源)に注目した単位
2、放射線を浴びる側(人体・環境)に注目した単位
3、放射線発射後、ものに到達するまでの、空気中を飛び交っている状態に注目した単位。

1は、放射性物質が不安定な状態から安定した状態になろうとして、原子核が崩壊するとき、原子核が1個崩壊すると放射線を1個発射します。これを1ベクレルといいます。
 そうすると、或る放射性物質の原子核が毎秒、何個崩壊するか(つまり、放射線を何個発射するか)を崩壊した個数で○ベクレルという量で表現できます。

 例:ある放射性物質が8秒間に原子が320個崩壊する場合、その放射性物質の放射能は40ベクレル(Bq)とあらわします。
        ↑
 チェルノブイリ法でいうと、セシウム137という放射性物質が、1平方メートルあたり、18万5000ベクレル以上のとき、移住権利ゾーンとされていますが、
 これは、1平方メートルあたりに点在するセシウム137の原子核が、毎秒18万5000個崩壊して、18万5000本の放射線(ベータ線)を発射します。ただし、セシウム137の場合、さらにその崩壊したバリウム137がただちに毎秒18万5000個崩壊して、18万5000本の放射線(ガンマ線)を発射するという意味です。

 参考文献
 http://www.maff.go.jp/j/syouan/soumu/saigai/pdf/1_kiso.pdf

とりあえず、以上が1、放射線を発射する側(放射線源)に注目した単位(昔はキュリー。今はベクレル)です。

2、放射線を浴びる側(人体・環境)に注目した単位は->次の投稿へ。