放射線被曝量のエネルギ−値はそんなに小さいの, なのになぜ危険なの？

先に、「被曝量数値の意味するもの」という議論をこの欄でご覧いただいた（日刊ベリタ2001.04.25）。そこでは、被曝量のしきい値のおおよその値を出してみて、それに基づいて、現在許容されている被曝量数値を検討してみた。
ところで、β線、γ線では、Gy（グレイ）＝Sv（シーベルト）、α線では、Sv＝20Gyであり、１Gyは、１kgの物体（人体）に１Jのエネルギーを与えるものということは周知されているものと思う。そこで、“１Gyとか１Svとかがどの程度のエネルギ−かを考えてみると、１kgの水ならば、その温度を0.00024度上げる程度の極く小さいエネルギ−である”という解説をよく見かける（Jは、カロリーの4.18分の１）。この計算にもGyやSvの定義にも、間違いはない。本当にそうならば、１Svなんてとても危険とはほど遠い、少量のエネルギ−で、危険などと大騒ぎする必要なんかないではないか。ということになる。この論理にどこか間違いがありますか。しかも現在問題になっているのは、Svではなく、その1000分の１のmSvのレベル、またその1000分の1のμSvのレベルである。それならなおさら、問題にするほどのことではないではないか。しかし、先の記事（ 日刊ベリタ2001.04.25）で議論したように、0.2μSv/h（h＝時間）が一応の危険のしきい値となる。どうしてそんなに小さなエネルギ−が問題になるの？この謎というか理由を今回は検討してみようと思う。
まず、先の通常行われる説明（１Gyは、水１kgをわずかに0.00024程度上げるエネルギ−である−これは正当である）は、放射線粒子（電子、光子）からのエネルギ−が、サンプル（この場合は１kgの水）に当たった時、直ちにこの水全体に均等に分散することを前提にしている。この仮定は妥当であろうか。放射線粒子は、かなり小さい部分に集中する（特に放射性微小粒子による内部被曝のような場合）し、そのエネルギ−は直ちにはサンプル全体に分散しないのではなかろうか。これが一つの疑問。何しろ、生体内の事情は複雑である。まず、生体１kgといっても、その中には、水あり、様々な分子あり、また様々な組織（臓器）、細胞ありきで、放射性物質がどう分布するかなど特定は困難である。
さて、放射線粒子がたまたま特定の1分子に当たったとするとどういうことになるかを考えてみよう。放射線粒子はそれぞれ固有のエネルギ−を有している。それは様々で、β、γ線ではおよそ、5KeV-5MeVほどである。議論の都合上、その真ん中辺をとって500KeVとしておく。これは、8 x 10^(-14)Jに相当する。これが放射線粒子１個のもつ平均的（平均そのものではない）なエネルギ−である。（ということは、mSv（mGy）は、約10^(10)個（Bq）の放射線粒子、μSv（μGy）は約10^(7)個（Bq）に相当する。この換算計算はICRP(国際放射線防護委員会)の原理とは異なり、直接的な換算である。）
この放射線粒子のエネルギーを、化合物の電離エネルギ−（イオン化エネルギ−）や、結合エネルギー（分子中の原子間をつなぐエネルギ−）と比較してみる。電離エネルギ−は、千差万別だが、多くは約2000kJ/molぐらいまでで、１分子（原子）あたりにすると、約3.4 x 10^(-18) J。また結合エネルギ−も500kJ/mol ほどで、１結合あたり8 x 10^(-19) Jぐらいである。これらの数値を比較すると、放射線１粒子のエネルギ−は、こうした化合物１分子を壊す（電離とか結合を切る）に必要なエネルギ−の数万倍から十万倍ほどの大きさである。生体内の物質のおよそ80％は水であり、大部分の放射線粒子はその水に吸収されるのだろうが、その大部分は熱となって放散するだろうし、それほど重大な結果にはならない。しかし、時には（例えば10^(-7)以上の確率があれば）で、分子から電子を蹴り出したり（電離）、化学結合を切ったりする。例えば、健康に直接繋がる分子DNAの一部を電離させたり、結合を壊したりしてDNAを壊す。これは、１μSv の被曝量で起こりうる。しかし、この確率がもっと高く、例えば、10^(-5)ならば、0.01 μSv の被曝でも起る。この確率は、放射性物質の存在状態、周辺の生体物質の存在状態などなどの関連性で決まるのであろうが、推測することは不可能である。しかし、分子を電離させたり、結合を壊したりする確率は、当然のことながら、Bq値が上がるほど大きくなる。もう少し一般的な放射線の作用は、水を分解して、活性酸素を作ったり、細胞膜の分子の結合を切って、反応を起こさせ、もろくしたりする。こうした作用の起る確率は、特定DNA分子に衝突するより遥かに高いであろう。こうした生成物はさらに他の反応を起こし、細胞に不都合な状態をもたらすこともある。他にももっと様々な反応もあるであろうが、まだ十分には解明されてはいない（可能な反応の一応の解説はあるー http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_Key=09-02-02-10）。
しかし、先の記事（日刊ベリタ2011.04.25）でも述べたように、生体にはある程度の修復能力（DNA修復や、活性酸素失活酵素とか）はあるので、その範囲内ならば、生体は、放射線によって引き起こされた傷を癒したり、有毒化合物（活性酸素も含む）を解毒できる。しかし、この過程でも、直ぐには修復されないが、すぐには負の効果を現さないないような傷もあり得るし、それが被曝の継続で堆積して後に健康に被害を及ぼす可能性もある。
以上、正確で明白な議論はできないが、Gyとか、mSv、μSvなどの数値は、エネルギ−値としてみる時、随分小さい値にみえるが、個々の放射性粒子と個々の分子との相互作用を考慮するならば、決して小さいどころか、かなり大きいエネルギ−値（分子を破壊するに必要なエネルギ−よりも数桁も大きい）であることを示した。そして、内部被曝では、こういう相互作用が起っていて、ここに放射線が、人体（一般に生体）にとって危険な原点がある。
（日刊ベリタ2011.05.04より転載）

Should Canada continue building nuclear power plants?

CBC is conducting a poll about the issue of nuclear power plant, as follows. Please go to
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Nuclear power: Should Canada follow Germany's lead?

May 30, 2011 10:06 AM | Read 155 comments155
By Community Team

An environmental activist sits on top of the Brandenburg Gate after Greenpeace activists fixed a radioactive sign to the Quadriga in Berlin, May 29. An environmental activist sits on top of the Brandenburg Gate after Greenpeace activists fixed a radioactive sign to the Quadriga in Berlin, May 29. (Michael Gottschalk/dapd/Associated Press)Germany will shut down all of the country's nuclear reactors by 2022, according to a plan adopted early Monday.

Germany has 17 nuclear power plants, which supplied about a quarter of its electricity before seven of them were shut down this year after the catastrophe at Japan's Fukushima reactor.

Energy from wind, solar and hydroelectric power currently produces about 17 per cent of the country's electricity, but the government aims to boost its share to around 50 per cent in the coming decades.

In Canada, existing nuclear reactors in Ontario, New Brunswick and Quebec are being refurbished to extend their lives, and there are plans to build more nuclear reactors.

Two new reactors at Ontario's Darlington nuclear plant are expected to go into service in 2018. A new "clean energy park" along side the Point Lepreau plant in New Brunswick, which would blend renewable and nuclear power, is still in planning stages.

The Government of Canada has set the objective that 90 per cent of Canada's electricity needs be provided by non-emitting sources such as hydro, nuclear, clean coal or wind power by 2020.

Should Canada continue investing in nuclear power generation or follow Germany's lead and shut down its reactors altogether? Let us know what you think in the comments below.