サーベィメータとホールボディカウンターの関係

質問

次のような説明で正しいでしょうか？

　　ヨウ素131はまずベータ線を出し、次にガンマ線を出して安定状態のキセノンに変わる。セシウム137もまずベータ崩壊して次にガンマ崩壊して安定する。どちらもベータ線は体外から検出はできないはずだからガンマ線をホールボディカウンターでは測っているはずだ。
　ところが、サーベィメータで野菜などを検査する場合、かなり近い距離で検査するのでベータ線もガンマ線も両方とも検知しているはずで、結果的にホールボディカウンターでの計測結果とはかなり異なるはずなのだ。
　ベータ崩壊は普通かなりの時間がかかり、こちらが多くの場合半減期の長さを決める要素になっている。ガンマ崩壊は数分で起こってしまうことが多い。
　注意しなければいけないのは、ホールボディカウンターではアルファ線の検知はできないし、ベータ線も多くの場合検知できていないと言うことだ。アルファ線は生体内で1mm程度しか飛散できない。ベータ線も多くの場合は数センチ程度だ。つまり、ホールボディカウンターでの数値は実際の内部被ばくの程度よりも低く出るということだ。
　ここで、例えばＡという放射性元素があり、ベータ崩壊してＢという元素になり、次にそれがガンマ崩壊してＣという安定元素になるとする。仮にＡからＢになるベータ崩壊の半減期が10分（600秒）、ＢからＣになるガンマ崩壊が６秒だとする。Ａという元素が1000個あったとしたら、10分後にどうなっているだろうか？それをホールボディカウンターで測った場合とサーベィメータで測った場合で考えてみよう。
　Ａは常にバラバラにベータ崩壊してＢに変化するが、10分後には500個のＡ元素が残っていることになる。そして、一分あたりにＢ元素が50個ずつ生まれる。Ｂは6秒で半分の数がＣに変わってしまう。ホールボディカウンターで測るのはこのＢの量で、もし秒単位で測ると、例えば10秒前に崩壊したものは測ることが出来ない。だから、ホールボディカウンターはＣＰＭというようにcount per mintute、つまり一分あたりの量を測っている。
　ここでホールボディカウンターは体外から放射線を測るものであり、原則としてベータ線もアルファ線も測れないことを思い出そう。ホールボディカウンターで測れるのは基本的にガンマ線だけだ。つまり、上の例で言うと一分あたりに出てくるＢ元素の数だけを計測していることになる。単純化すれば、上の例では50ＣＰＭという検査数値が出てくるはずだが、現実には、その時点で500個のＡ元素と50個のＢ元素があることになる。
　サーベィメータで普通に野菜などを検査する場合を考えよう。ベクレルで測ることになるが、1秒あたりの崩壊数だから、上の仮定では600秒で500個のＡ元素がベータ崩壊するから、1秒あたり大まかに1個弱のＡ元素が崩壊してＢ元素になっていることになる。また、Ｂ元素がガンマ崩壊する程度も同期間に同程度起こっているから1秒に1個のＢ元素がＣ元素になっているとみなせる。よって、こちらは2ベクレルという数値が出てくる。これを単純に1分間の検出値にすると120ＣＰＭとなる。
　同じだけの放射性元素があっても、ホールボディカウンターでの数値とサーベィメータでの数値では異なる。これは、ホールボディカウンターはベータ崩壊を多くの場合検知できないからだ。その分、ホールボディカウンターの値は小さくなる。

回答No.2

akanerakuten · ベストアンサー

ホールボディカウンタについて、
まさに、ご説明くださっている内容を知りたく
検索でこちらへたどり着きました。

質問者でいらした（笑）
私も、ご説明に感謝するのみで、
「ありがとうございました」としか言えず申し訳ありません。

ただ、補足を読み、
「食品の分析結果を見ると、核種別に何ベクレルと出ている」という点について
少しお答えできるかな？と。

公表される、食品や土壌及び空間の核種分析は、仰るとおり、
「特別な機器で一度に核種分析とベクレル量の両方を計測」しています。
1台（1システムユニット）が1500万円超などの、分析器を用いて、
クリーン環境で厳密に試料を作り、
専用のソフト（プログラム）により分析及び計測をしています。
ゲルマニウム半導体検出器やガンマ核種分析装置、スペクトロメータなど、
ポータブルもありますが、ポータブルといってもそれなりの大層な機器です。

専門家の方を相手に、的違いの説明でしたら申し訳ありません。

他の参照URL
http://www.dent.nihon-u.ac.jp/drc/j-drc29.html
http://speed.sii.co.jp/pub/segg/hp/prod_detail.jsp?mcatID=326&sbIcatID=454#CatDetail

参考URL：

http://gensiryoku.pref.aomori.lg.jp/center/works/analysis.html

お礼

ありがとうございました。お礼が遅れてすいませんでした。

核種分析についての情報があまりない様子で、ご紹介いただいたリンク勉強になりました。

スペクトロメータを使うとひょっとしていっぺんにヨウ素やセシウム、プルトニウム、テクネチウムなどの分析ができてしまうのでしょうか。どうも、そこら辺の仕組みが分かりません。核種分析が厳密に定量的にできれば当然何ベクレルというベクレル量も特定できるのでしょうが、もし数千万円もするような機械なら台数もないわけで、食品の分析は現実にはあまりされていないと言うことですね。プルトニウムなどのアルファ線を出すものの分析結果があまりないので、それが以前から気がかりでした。

回答No.1

noname#160321

御講話ありがとうざいます。
で、質問は何?

補足

ですから、説明内容に誤りがないか、です。

もう少し詳しく述べれば、サーベイメータでの検出の仕方がよく分からないのです。Ａがベータ崩壊するそのベータ線だけを見ているのか、それとも、Ｂがガンマ崩壊するガンマ線も見ているのか、そこらへんがよく分からないのです。食品の分析結果を見ると、核種別に何ベクレルと出ていますが、なぜ、核種が分かるのか、そのへんのところが理解できていないのです。核種は別に分析をしているのか、それとも、サーベイメータに核種を区別する機能があるのか、という疑問でもあります。ただ、普通はサーベイメータにそのような機能がないので、何か特別な機器で一度に核種分析とベクレル量の両方が測れるのかとも思うのですが、それが分かりません。