平山 - 日本原子力学会

Report
シーベルトとは?
高エネルギー加速器研究機構
平山 英夫
日本原子力学会2014年秋の大会
保健物理・環境科学部会企画セッション
はじめに
• 「シーベルト」は、福島第1原子力発電所の事故後、非常に
有名になり、多くの国民が知る言葉となった
• 放射線防護では、異なる概念の「線量」に同じ名称の
「シーベルト」が使用されており、どの「線量」概念に対応し
た「シーベルト」であるかということの明確な説明抜きに
「シーベルト」が使われることにより、混乱が生じている
• どのような線量概念の「シーベルト」も、物理量ではないの
で、「温度」や「気圧」等の物理量の様に「原理に基づいて
測定する」ことが出来ないことが、理解されていない
• 「シーベルト」が使用されている線量概念とその相互の関
係、「シーベルト」で表示される「線量」の測定に関連した
混乱の原因について私見を紹介する
• 線量概念については、原子力学会誌の解説記事を参照
– 「放射線防護に用いられる線量概念」2013年2月号
「シーベルト」が使用される「線量」
放射線測定器で
測定される線量
サーベイメータ
(1cm線量当量)
(70μm線量当量)
周辺線量当量
実効線量
H*(10)
方向性線量当量
等価線量
H’(0.07,0°)
個人線量当量
個人線量計
(1cm線量当量)
(70μm線量当量)
計測量
Hp(10)
Hp(0.07)
実用量
防護量
岩井・佐藤のスライド:日本原子力学会2012年春の年会での放射
線工学部会企画セッション「福島第一原発事故対応に係る環境放
射線測定」における、岩井・佐藤のスライド
防護量と実用量の関係
測定対象
防護量
実用量
放射線測定器
サーベイメータ
実効線量
場所の線量測定
(エリアモニタリング)
周辺線量当量
H*(10)
等価線量
(ex 皮膚)
方向性線量当量
(1cm線量当量)*
(70μm線量当量)*
H’(0.07,0°)
必要に応じて測定
実効線量
個人線量当量
等価線量
個人線量当量
個人の外部被ばく測定
(個人モニタリング)
(ex 皮膚)
Hp(10)
個人線量計
(1cm線量当量)*
(70μm線量当量)*
Hp(0.07)
(*障害防止法)
放射線測定器
法令上規制
< の校正量
される値
(岩井・佐藤のスライドより)
4
放射線防護に用いる線量概念
物理量
吸収線量
フルエンス、カーマ
線質係数、ICRU球
計算
計算
実用量
周辺線量当量(Sv)
方向性線量当量(Sv)
個人線量当量(Sv)
校正
放射線測定器の値
サーベイメータ
個人線量計

比較
放射線加重係数、組織加重係数
Reference man phantom
防護量
実効線量(Sv)
等価線量(Sv)
臓器吸収線量(Gy)
関連
放射線健康リスクに関する量
(罹患率、致死率、寿命短縮、
QOL等)
(岩井・佐藤のスライドより)
5
実効線量の計算
生物効果比
グレイ
RBE or RBEM
器官・組織の吸収線量, D
放射線加重係数,
WR
器官または組織の線量
シーベルト
等価線量, HT
疫学データ
(がん罹患率、致死率、
寿命短縮、QOLなど)
全身の線量
シーベルト
組織加重係数, WT
実効線量, E
(岩井・佐藤のスライドより)
6
外部被ばくによる実効線量の方向依存性
(岩井・佐藤のスライドより)
7
外部被曝による実効線量
• 外部被ばくによる「実効線量」を知るには、評価対象の場
所に、どのような放射線が、どのようなエネルギーでどの
ような角度でどれだけ来ているかという情報(放射線の種
類毎の、角度・角度フルエンス)が必要
– 線源状態を取り入れて、角度・エネルギーフルエンスを求め
て、計算する
• 得られた角度・エネルギーフルエンスを用いて、人体形状ファント
ム中での各臓器の吸収線量を求め、実効線量を計算する
– 角度フルエンス(エネルギー積分したフルエンス)から、線源
の状態に近い「照射形状」を選び、その照射形状でのフルエ
ンスから実効線量への換算係数を用いて計算する
– 広い領域に線源が分布している場合は、散乱線が直接線と
同程度以上寄与しているので、線源から放出されるγ線だけ
でなく、散乱線を含むスペクトルが必要
• 「外部被曝による実効線量」を示す場合には、どのような
方法で求めたかの説明が必要
実用量
周辺線量当量 H*(10)
・1つの点で1つの値(入射方向に依存しない)
・H*(10) > 実効線量(AP,PA.ROT,ISO,LAT条件)
⇒モニタリングに使用するサイベイメータの校正量
●
ICRU球
d=10mm
直径30cmの球ファントム
ICRUが定めた人体組織等価物質
(O:76.2%,C11.1%,H1.01%,N2.6%)
H 
ICRU球
(岩井・佐藤のスライドより)
整列場での
放射線入射

Q ( L ) D ( L ) dL
Q ( L ) :線質係数
9
実用量
個人線量当量 Hp(10)
・組織等価平板ファントム(30cm x 30cm x 15cm)に平行ビームの放射線が垂
直に入射した時の深さd=10mmでの線量当量
角度αの放射線に対する個人線量当量は、Hp(10,α) で表す。
Hp(10)=Hp(10,0)
・Hp(10) > 実効線量(AP,PA.ROT,ISO,LAT条件)
⇒モニタリングに使用する個人線量計の校正量
校正は、平板ファントムに線量計を着用して行う
・透過力の弱い放射線(β線やα線)については、dとして、70μm(皮膚)及び
3mm(目の水晶体)を使用する
*
組織等価ファントム
10mm
サーベイメータによる測定に関する「混乱」(1)
• なぜ、使用するサーベイメータによって、線量率が違うの
か?
– サーベイメータで測定する「1cm線量等量(シーベルト)」は、物
理量ではない
– 完璧に周辺線量率と同じエネルギー応答を持つサーベイメータ
はない
• 程度の違いはあるが、周辺線量当量のエネルギー応答に近い応答
になるように工夫したもの
– Cs-137の0.662MeVγ線のみを測定するのであれば、差は小さい
(サーべーメータの校正に使用されているため)
• セシウムのみに限定しても、Cs-134とCs-137が含まれており、同じ濃
度であれば、線量率には、Cs-137よりCs-134の方が寄与が大きい
– 広い領域の地表に沈着した放射線核種からの場の場合は、地
表面に沈着している場合でも、放射性核種から放出されたγ線
とエネルギーが同じ「非散乱線」と散乱によりエネルギーが低く
なった「散乱線」が同じ程度存在する。地中への沈着が増える
に伴い、散乱線の方が多くなる
• 0.662MeVより低いエネルギーの応答により、値が異なる
放射線測定器のエネルギー特性
エネルギー範囲
感
度
評価 適用する検出器の種類
60keV~1.5MeV
0.85~1.15
A
シンチレーション式(エネルギー補償あり)
60keV~1.5MeV
0.7~1.3
B
Si半導体検出器
60keV~1.5MeV
0.20~5.0
C
シンチレーション式(エネルギー補償なし)
60keV~1.5MeV
0.50~2.0
C
GM式
C
無補償型で、エネルギー範囲が狭いが、
福島第一原発事故で出た核種は測定で
きる
I-131,Cs-134,
Cs-137が測定可能
200keV~1.25MeV
0.5~3.0
最下段の適用検出器はJIS Z 4333:2006 には規定されていませんが、東京
電力㈱福島第一原子力発電所の事故で環境中に主に放出されたI-131,Cs134,Cs-137 を選択的に測定する検出器として市販されているものを掲載
平成24年度我が国情報経済社会における基盤整備事業
放射線測定機器の性能チェックシート
一般社団法人 日本電気計測器工業会
放射線測定機器の性能チェックシート作成委員会 より
感度:周辺線量
当量に対する測
定値の比
サーベイメータによる測定に関する「混乱」(2)
• モニタリングポストでの測定値が、サーベイメータによ
る測定値と違う
– モニタリングポストで測定している「空気吸収線量(グレ
イ)」は、「物理量」であり、光子場を示す一つの線量
• 異なる概念であり、単位も異なるので「数値」が異なる
• スペクトルが判れば、周辺線量当量に変換することができる線量
– 平常時の0.8Sv/Gy及び緊急時の1Sv/Gyの措置により変換
した「シーベルト」は、防護量の「実効線量」であり、「周辺
線量当量」ではない
• 0.8Sv/Gyは、発電所周辺での外部被ばくの状況が「等方照射形
状」に近いことから導出された値
• 1Sv/Gyの根拠は明確ではない
– 事故後に設置したモニタリングポストで、設置のためにモ
ニタリングポスト周辺を整地し、コンクリートの上に設置さ
れた場合には、空気吸収線量で比較しても、ポスト周辺と
違いが出る可能性がある
空気カーマ当たりの実効線量又は
1cm線 量 当 量
2
AP
PA
R LA T
LRAT
ROT
IS O
H *(1 0 )
1 .5
1
0 .5
空気カーマ~空気吸収線量
0
0 .0 1
0 .1
1
P h o to n E n e rg y (M e V )
空 気 カ ー マ か ら 実 効 線 量 又 は 1cm線 量 当 量 へ の 換 算 係 数
10
個人線量計に関する「混乱」
• 個人線量計により測定された「線量」は、同じ場所でのサーベイメータで測
定した「線量」より小さい
• 同じ実用量であっても、個人線量計の場合は、場の計測実用量と状況が
異なる
– 個人線量計は、線源に対置している場合、人体に装着した状態で、周辺線量
当量に対応した線量となるように校正されている
– 事故に伴い、広い領域の分布した放射線核種による被曝の場合は、四方八方
から放射線が来ている状況
• 胸に着用した個人線量計では、背後からの放射線は、人体が遮蔽の役割を果たすため、
前面からの放射線より「線量」としての寄与が小さくなる可能性
• 計算による評価の試み
– 平山英夫、“EGS5による地表に広く分布した134Cs及び137Csの環境における個
人線量計の評価”, RADIOISOTOPES, Vol.62, No.6, 335-345 (2013).
– 数値的には、広く分布した線源による実効線量(ROT照射形状の実効線量に
ほとんど等しい)に相当する線量となる(周辺線量当量の0.69)
• 実際の場での検証(大町先生の講演)
• 線量率が様々に変化する環境での個々人の被曝線量を把握する点では、
個人線量計は有用な手段である
– 福島第1の事故に伴う放射線場での使用した場合、「実効線量に相当する線
量」になること
– 被ばく線量の検討においては、防護量である「実効線量」を用いることについて、
関係者が理解することが前提
まとめ
• シーベルトの関する「混乱」は、シーベルトが
異なった線量概念で使われていることに主要
な原因がある
• 防護量としての「実効線量」をどのような場合
に、どのような方法で計測された「線量」から
評価するかということが明確になっていないこ
とにも原因がある

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