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ヨウ素とセシウム

11月に入り、来年度の受験を考えている方は勉強をスタートさせている頃かと思います。

今の時期から始めることで、少し余裕をもって基本的な事から勉強をすることができるかと思いますので、是非頑張ってください。理想的には毎日2,3時間の勉強を継続していけたらいいですね。
社会人の方など忙しい方は、たとえ1日30分でもいいので毎日何か一つを学ぶようにできたらと思います。

勉強は継続することが一番重要です。


放射線の勉強を始めたばかりの方は、これから多くの放射性核種を覚えていかなくてはなりません。放射性ヨウ素やセシウムは、原子力発電所の問題で新聞やニュースで皆さんもよく耳にしているかと思いますので、今日はこの重要な2つの核種について覚えてください。

ともに、核燃料で重要な235U(ウラン)の核分裂反応で高収率で生成される核種です。



 β-壊変 
 半減期8日 
 β線:334keV γ線:364keV 
 甲状腺に蓄積



 β-壊変
 半減期30年
 β線:514keV

 137Csの重要な核反応

 

 137Csのβ-壊変により生成したBaは励起状態が安定なので核異性体といい、質量数137の後ろにmを加え137mBaと表します。137mBaが137Baに転移することをIT(核異性体転移)といいます。この核異性体転移をするときに662keVのγ線を放出するため、137Csはβ-壊変ながら、γ線源(662keV)としてよく知られています。
 (137mBaの半減期は2.55分)

放射線取扱主任者試験では、137Csは出題頻度が非常に高く超重要核種ですので是非覚えておいてください。



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核種とその測定機器

今日は放射性核種に関して、その核種を測定する機器に関して覚えて欲しいことを書きたいと思います。

○3H:18keVのβ線
○14C:156keVのβ線
○35S:167keVのβ線
○45Ca:257keVのβ線
○63Ni:67keVのβ線
 
 液体シンチレーション検出器は、トリチウム(3H:18eV)の唯一の測定方法であるとともに、低エネルギーβ線やα線の測定に適している

○33P:250keVのβ線
○32P:1.71MeVのβ線
○90Y:2.28MeVのβ線

 β線を放出するためGM計数管で測定可能

○55Fe:5.9keVのMn-Kα特性X線 
 低エネルギー用のNaI(Tl)シンチレーション検出器で測定可能

○60Co:1.17MeVと1.33MeVの2本のγ線
 γ線を検出できるGe検出器NaI(Tl)シンチレーション検出器で測定可能

○99mTc:141keVのγ線
 井戸型(ウェル型)NaI(Tl)シンチレーション検出器で測定可能

○125I:35.5keVのγ線とTeの特性X線27.5keV
 125I専用の薄型NaI式検出器で測定可能

その他
Si(Li)半導体検出器は50keV以下のβ線や低エネルギーX線のエネルギー測定(核種同定)が可能であり、α線の核種同定はできない。
α線のエネルギー測定(核種同定)が可能な測定器は表面障壁型Si半導体検出器などである。
Ge検出器は非常に分解能が高く、γ線(X線)で50keV以上の核種の同定が可能である。広領域型では数keV程度の低エネルギーX線まで可能である。
BGOシンチレーション検出器はγ(X)線の検出器であり、エネルギー測定はできないため核種判別は不可能である。

核種について

一昨日、放射線扱主任者試験で覚えたい核種について少し触れました。

このブログでも、以前天然放射性核種について書きましたが、
 → http://radioisotope1.blog.fc2.com/blog-entry-62.html

トリウム系列、ネプツニウム系列、ウラン系列、アクチニウム系列については全て覚えるのは大変ですが、是非覚えて欲しいと思います。

トリウム系列(4n)      : 232Th(140億年)  → 208Pb  α壊変6回 β壊変4回
ネプツニウム系列(4n+1)  : 237Np(214万年)  → 209Bi  α壊変7回 β壊変4回
ウラン系列(4n+2)      : 238U(45億年)    → 206Pb  α壊変8回 β壊変6回
アクチニウム系列(4n+3)  : 235U(7億年)    → 207Pb  α壊変7回 β壊変4回

出発核種、最終核種、途中の壊変で重要な核種Ra、Rn、Ra-DEF(放射線概論P.560)などについて半減期など。
毎年化学の科目では1問は出題されているかと思います。

放射性同位元素に関しては、できるだけたくさんの核種を覚えていると、全ての科目で必ず点数を稼ぐのに役に立ちますので頑張って覚えてください。

覚えたい核種の抜粋

今日は、放射線取扱主任者試験で私が覚えた核種について、少し書きたいと思います。
自分のノートに羅列していたものの抜粋です。

重要核種については、カテゴリでも紹介していますが、なかなか全部は書ききれないこともありますので、元素名だけでもここで挙げたいと思います。

壊変、半減期、エネルギー、その他核種ごとの重要事項を覚えたいですね。

3H トリチウム
4He
14C
90Sr,85Sr
90Y
85Kr
137Cs,134Cs
123I,125I,127I,128I,129I,131I 
32P,33P 
35S
36Cl,38Cl
45Ca
11C,13N,15O,18F PET製剤
22Na,24Na
60Co
64Cu
51Cr
54Mn
241Am
55Fe,59Fe
40K,42K
40Ar,41Ar
63Ni
99Tc,99mTc
99Mo
192Ir
201Tl.204Tl,208Tl
67Ga
151Eu,152Eu

その他、上述の核種と重複するものもありますが、覚えた核種は、

・低エネルギーβ放出核種(3H,63Ni,14C,35S,147Pm,45Ca,90Sr)

・EC壊変100%の核種(7Be,201Tl,123I(125I),75Se,55Fe,51Cr,57Co,68Ge,54Mn,67Ga,85Sr,133Ba,139Ce,109Cd,111In)

・単核種元素(9Be,19F,23Na,27Al,31P,45Sc,55Mn,59Co,75As,93Nb,89Y,103Rh)

・EC, β+壊変(11C,13N,15O,18F,22Na,26Al,30P,57Ni,64Cu,65Zn,68Ga)

・β線放出核種(γ線放出なし)(89Sr,90Sr,45Ca,35S,32P,63Ni,90Y,89Tc,106Ru,42Ar,147Pm,87Rb,3H,14C)

・β線エネルギー順位 14C(156keV)<147Pm(224keV)<85Kr(687keV)<204Tl(764keV)<90Sr(90Y)(2.28MeV)<106Ru(106Rh)(3.64MeV)

・γ線エネルギー順位 241Am(59.5keV)<57Co(122keV,136keV)<137Cs(662keV)<54Mn(835keV)<60Co(1.173MeV,1.333MeV)

・壊変系列に属さない天然放射性核種(一次放射性核種)(40K,87Rb,115In,138La,144Nd,147Sm,176Lu,180W,187Re,190Pt,210mBi)

・ウラン系列、トリウム系列、ネプツニウム系列、アクチニウム系列の核種



全部覚えられたらいいのですが、かなり多いので過去問題によく出題されている核種を中心に覚えましょう。




 

トリチウム H



水素の同位体としては、水素1H、重水素2H(D)は安定元素で、トリチウム3Hが放射性同位体となります。

トリチウム3Hは放射線取扱主任者試験でも最重要元素です。

トリチウム3Hで是非覚えたいこと

・半減期12.3年
・βー壊変
・低エネルギーβ線18keV

・トリチウムの生成法
 大気中の窒素と中性子の核反応で生成
 

 反跳合成法の利用
 

 


・検出は直接法では難しいため、間接法(スミア法)で拭き取り液体シンチレーション検出器
 を使用
 (液体シンチレーション検出器はエネルギー測定も可能なため核種同定も可)

・トリチウムで標識した水は蒸発したり空気中の水分と同位体交換反応により飛散する
・トリチウムの取扱はフード、グローブボックス内でゴム手袋を2重にして行う

・トリチウムの捕集方法
 コールドトラップによる水蒸気凝縮
 モレキュラーシーブ、シリカゲルで捕集
 水中でバブリング

・トリチウムを吸入した場合は、トリチウムは水(HTO)であるので水を飲み薄めた後、
 利尿剤投与

・トリチウムなどの低エネルギーβ線放出核種を含む有機標識化合物は自己放射性により
 分解するため低温保存
 水溶液:2℃
 (凍結は分解を促進するためNG、ただし液体N2温度ほどの極低温ー196℃ならOK)
 ベンゼン溶液:5-10℃

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