放射化

放射化とは

放射化（Radioactivation）とは、ある原子核が放射線を浴びることによって、それまで放射能を持っていなかったものが放射能を持つようになる現象です。この現象は、自然界と人工的な環境の両方で発生します。

放射化のメカニズム

放射化は、原子核が中性子などの放射線を吸収することで起こります。吸収された放射線によって原子核内の構成が変化し、不安定な状態、つまり放射性同位体になります。放射化の度合いは、放射線の種類やエネルギー、そして放射線を浴びる原子核の種類によって異なります。

自然界での放射化

自然界における放射化の例としては、宇宙線によって大気中の窒素が変化し、放射性同位体である炭素14が生成される現象が挙げられます。


n + 14N7 → 14C6 + p


この炭素14は、年代測定などに利用されています。

人工的な放射化

人工的な放射化は、1934年にイレーヌ・キュリーとフレデリック・ジョリオ＝キュリー夫妻によって初めて確認されました。彼らは、ポロニウムから放出されるアルファ線をアルミニウムに照射することで、安定同位体から放射性同位体が生成されることを発見しました。


27Al(α, n)30P


この発見により、二人は1935年にノーベル化学賞を受賞しています。

放射化が起こる場所

放射化は、以下のような場所で発生することがあります。

原子力発電所や加速器などの放射性物質を取り扱う施設
核爆発
医療用サイクロトロン施設

特に原子力施設では、運転中に発生する中性子によって施設を構成する材料の一部が放射化されます。これらの放射化された材料は、施設の解体・処分時に低レベル放射性廃棄物として処理される必要があります。

経済活動への影響と対策

放射化は、[原子力発電所]]などの施設だけでなく、医療現場でも発生します。例えば、ポジトロン断層法]に用いられる18F-FDG薬を生成する[[サイクロトロン施設では、建物の壁材が長期間の稼働によって放射化されます。これに対して、放射化しにくい材料を用いた低放射化コンクリートが利用されることがあります。

また、炭化ホウ素や水素を添加したウレタン系塗料は、低エネルギー中性子を吸収・減速させ、施設部材の放射化や人体被曝を減らす効果があります。

放射化の応用

放射化は、科学技術の様々な分野で応用されています。

線源

放射化によって生成された放射性同位体は、線源として利用されます。例えば、ガンマ線源であるコバルト60は、安定同位体であるコバルト59に中性子を照射することで生成されます。


59Co(n, γ)60Co

または

59Co + n → 60Co

放射化分析

放射化分析は、放射化された元素の量を測定することで、試料中に含まれる微量元素を分析する手法です。この技術は、動植物の細胞内に取り込まれた元素の量や、大気中の浮遊粉塵の分析などに利用されています。

放射化による汚染

放射化は、環境汚染の原因となることもあります。特に、核爆発によって発生する放射性物質は、広範囲に放射能汚染を引き起こし、深刻な環境問題となります。

まとめ

放射化は、自然界と人工的な環境の両方で発生する現象であり、私たちの生活に密接に関わっています。放射化のメカニズムを理解し、その応用を促進するとともに、放射化による環境汚染を抑制するための対策が重要です。

関連事項

中性子捕獲
原子核反応
誘導放射能
* 低放射化材料

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