カリウム40の食物内および人体内でのベクレル量とγ線強度について - 15年戦争資料 @wiki

カリウム40の食物内および人体内でのベクレル量とγ線強度について

（討論用）

日本原子力研究開発機構の評価済核データライブラリー (JENDL）
http://wwwndc.jaea.go.jp/cgi-bin/nuclinfo2010?19,40
によれば、

カリウム40は、89.3％がベータ線を放出してカルシウム-40(40Ca)となりますが、それらはガンマ線放出しません。のこりの10.7%が軌道電子を捕獲してアルゴン-40(40Ar)になり、こちらはガンマ線を放出します。※１

（安斎育郎「（増補改訂版）家族で語る食卓の放射能汚染」p９３）

• ※１　このことは安斎育郎「体のなかの放射能」p55-56にも書かれています。

これが正しいとすれば、カリウム40に関する通説は改める必要が生じ、原子力資料情報室の記述も改める必要があるかもしれません。

ベクレルの定義は「1秒間あたりの崩壊原子の数」です。その意味では記述は間違いとは言えませんが、「放射能強度」と記されると即、γ線観測量だと誤解されてしまいます。現在のように、市民が食品の放射能を測定するような時には、大きな問題となります。

おそらくどのような食品でも、K４０のγ線測定ベクレル値への寄与は、２～５Bq/kgだと思われます。にもかかわらず、twitterなどでは、「米から40Bq／kg検出されたとすれば、K40の33Bqを引くと、放射線セシウムは７Bqに過ぎない」といった、もっともらしくも誤った解釈が、「私は大学教官で理論物理学者だ」と名乗る人たちから出されています。市民を援護する科学者の、きちんとした実測と解説が待ち望まれます。

以下、原子力資料情報室の記述に沿って、再試算してみました。
しかし、これはあくまでも、前提条件を確認するまでの、
仮試算ですので、基本的に引用はご遠慮ください。
（以下囲み部分が私の試算です）

http://cnic.jp/modules/radioactivity/index.php/4.html
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カリウム-40（40K）
半減期　12.8億年

※半減期　12.8億年＝1.28*10^9*365*24*60*60=4.04*10^16秒

崩壊方式

ベータ線を放出してカルシウム-40(40Ca)となる（89.3％）。また、軌道電子を捕獲してアルゴン-40(40Ar)にもなり、この時にガンマ線が放出される（10.7%）。

カリウム40は、89.3％がベータ線を放出してカルシウム-40(40Ca)となるが、ガンマ線放出せず、10.7%が軌道電子を捕獲してアルゴン-40(40Ar)になり、この時にガンマ線が放出される。

存在と生成

天然に存在する代表的な放射能で、太陽系がつくられた時から存在している。同位体存在比は0.0117%で、カリウム１gに放射能強度が30.4ベクレルのカリウム-40が入っている。

※カリウム１g中のガンマ線放出割合分の質量は、
W＝１g×0.0117%×10.7%＝1.25E-5ｇ
放射性核種の重量とBqの関係は、
W=(B*τ/ln2)*(M/Na)
ここで、
W：質量(g)
Nn:原子核の個数
B：ベクレル(s?1)
τ：半減期(s)
M：質量数(g/mol)
Na:アボガドロ数6.02E23
ln2:0.6931

だから、
1.25E-5＝(B*τ/ln2)*(M/Na)
B＝1.25*10^(-5)/(*1)
＝1.25*10^(-5)/(*2))
＝3.23Bq

従って、
「カリウム１gに放射能強度が30.4ベクレルのカリウム-40が入っている。」は、「カリウム１gに崩壊数30.4ベクレル、γ線強度が3.23ベクレルのカリウム-40が入っている。」ということになる。

カリウム-40が人工的につくられることはほとんどなく、同位体存在比の高いカリウム-40は同位体濃縮によって得られる。
カリウムは岩石中に多量に含まれ、玄武岩、花こう岩および石灰岩の含有量は、それぞれ0.83、3.34および0.31％である（玄武岩１kg中の放射能強度は262ベクレルに相当する）。

※玄武岩1kg中のK含有量は、8.3g
だとすれば、これは、
3.23*8.3＝26.8Bq

土壌の含有量は0.008～3.7％の範囲にあり、平均値は1.4％である。
食品中の濃度はかなり高く、白米、大根、ほうれん草、りんご、鶏むね肉およびかつお１kgに含まれるカリウムの重量は、それぞれ1.1、2.4、7.4、1.1、1.9および4.4ｇである（白米１kg中の放射能強度は33ベクレルに相当する）。

※白米１kg中のカリウム1.1gのγ線強度は、3.23*1.1=3.55Bq

外洋海水１リットルには、0.400ｇ(12.1ベクレル)が含まれる。

※3.23*0.4＝1.29Bq
外洋海水１リットルには、0.400ｇ(γ線強度1.29ベクレル)が含まれる。

化学的、生物学的性質

カリウムはナトリウムと似た性質をもち、化合物は水に溶けやすい。体内に入ると、全身に広く分布する。
カリウムは必須元素の一つである。成人の体内にある量は140ｇ（時間当たり放射能強度、4,000ベクレル）で、１日の摂取量は3.3ｇである。生物学的半減期は30日とされている。

※3.23*140＝452Bq
成人の体内にある量は140ｇ（γ線強度、440ベクレル）

生体に対する影響

　天然に存在する放射能として、内部被曝による線量が大きいものの一つと考えられる（「ラドン‐222」を参照）。内部被曝が重要で、10,000ベクレルを経口摂取した時の実効線量は0.062ミリシーベルトである。体内に常に同じ量が存在するので、線量は計推定やすい。生殖腺や他の柔組織に対する年間線量は0.18ミリシーベルト、骨に対しては0.14ミリシーベルトである。
ガンマ線による外部被曝も無視はできない。１㎏のカリウムから１mの距離における年間線量は0.0055ミリシーベルトであり、ふつうの場所での年間線量は0.01ミリシーベルトに達することもある。

※この項の検証方法は未だ不明

放射能の測定

半減期は長く、同位体存在比が小さいので、カリウム１gあたりの放射能強度は低い。必ずしも放射能測定をおこなう必要はなく、試料の中のカリウムの重量を決定すればカリウム-40の量がわかる。化学分析の技術を適用すればよい。
しかし、放射能測定が役立つこともある。ゲルマニウム半導体検出器でガンマ線を測定すれば、岩石、土壌、食品などの中のウランとトリウムの量を決定できる。その時に、カリウム-40の量が決定できる。全身カウンターを用いれば、体内の他の放射能とともにカリウム-40の量も決定できる。

※この項の検証方法は未だ不明

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