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5歳児(体重18K)のCs137 経口摂取時の実効線量換算係数を計算:MAKIRINさんのつぶやきから

セシウム137は 排出時間が年齢によって異なるため、(小さい子のほうが速く排出されます)実効線量を比較する場合、「年齢差がカリウム40ほど大きくない」ということが係数の実計算からもわかります。 実効線量は、体内に停留している時間が長いほど大きくなります。 セシウム137の長期排出の生物学的半減期は 3か月の乳児16日 1歳児13日 5歳児30日 10歳児50日 15歳児93日 大人110日 続きを読む
科学 実効線量係数 makirin11230 セシウム137 生物学的半減期
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MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
5才児のCs137を経口摂取した場合の実効線量換算係数を見積もってみます。 Cs137は一様に分布し、体重は18kg、放出されるγ線のエネルギーは50%が吸収されるとしてみます。Csの体内動態モデルは以下の資料を参考にします。http://t.co/09h6uj8b p.15。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
Cs137の1崩壊あたりの放出されるβ線の平均エネルギーは0.072MeV、γ線の平均エネルギーは0.60MeVとしてみます。 http://t.co/JjUc2zAR
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
したがって、γ線のエネルギーの50%が体内で吸収されるとすると、 体内でのCs137の1崩壊あたりの吸収されるエネルギーは0.072MeV+0.60MeV×0.50=0.372MeV≒0.372×1.60E-13J≒5.95E-14J。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
吸収された45%が生物学的半減期9.1日で排泄され、55%が生物学的半減期30日で排泄されるとすると、体内で崩壊する割合は0.45×9.1day/(365day×30)+0.55×30day/(365day×30)≒1.88E-3。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
Cs137の半減期は30年なので、Cs137の1Bqは3600×24×365×30/ln2個≒1.36E+9個の原子核の集まり。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
以上より、5才児がCs137を1Bq経口摂取した場合、体内で吸収されるエネルギーは、1.36E+9×5.95E-14J×1.88E-3≒1.52E-7Jとなるので、体重が18kgなら、実効線量は1.52E-7J/18kg≒8.4E-9Sv≒8.4nSvとなる。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
この見積もりでの5才児の実効線量換算係数は8.4nSv/Bqとなる。体内で吸収されるγ線のエネルギーの割合を60%として同様の見積もりをすると9.8nSv/Bqとなるが、子供の体格を考えると成人より吸収される割合は小さいので前者を採用した。http://t.co/zGLrnJ7l
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
Cs137の経口摂取による実効線量換算係数がK40のそれと比べて、年齢による違いが小さい主な理由は、Cs137は0歳児を除いて低年齢の方が生物学的半減期が短いためだということがわかる。 http://t.co/09h6uj8b p.16 。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
1Bqは1秒あたり1回の基本的な崩壊がある原子核の集まりなので、それは核種の半減期だけで決まってしまい、ここでの計算ではアボガドロ数やモルは関係ありません。@obde
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
γ線源が体内に一様に分布している場合の、そのγ線のエネルギーの値と全身に吸収されるそのエネルギーの割合の関係は、Fig.5(ICRP Publ.2とMIRD Pamphlet)を参考。MIRD法での体重による違いはFig.10。 http://t.co/lqEqPgaT
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
K40とCs137、最外殻電子の数が1個という共通点はあるが、体内動態も異なるし、放射性物質としての崩壊も全く異なる(K40が放出するエネルギーは主にβ線、Cs137が放出するエネルギーは主にγ線)。内部被曝はK40の影響をベースに考えるのは当然だが、同じように扱うべきではない。

会話

リーフレイン @leaf_parsley
@leaf_parsley @MAKIRIN1230 セシウム137の5歳児の経口摂取時の実効線量係数の求め方が実際にわかります。ありがとうございます。まとめの説明部分に補足をつけさせていただきました。間違い等ありましたらご助言いただけたらと思います。
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
まとめていただいてありがとうございます。γ線のエネルギーの吸収率をなぜ50%としたのかわからないと思うので、以下の2つのツイートを追加していただけるとありがたいです。 http://t.co/6XnesfyK http://t.co/XP0cmZQG @leaf_parsley
リーフレイン @leaf_parsley
@MAKIRIN1230 コメントを追加させていただきました。ありがとうございます
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
実際の計算では、各臓器の等価線量換算係数をモンテカルロ計算で求め、それに組織荷重係数の重みをかけて足し合わせ実効線量換算係数を算出するわけですが、Cs137の場合は、体内に一様に分布するとみなすことで、こんな感じでおよその値が見積もれます。@leaf_parsley
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230
早速の対応ありがとうございます。線量換算係数を算出する際、どんなことが考慮されているのか、いろんな方に知っていただけると幸いです。@leaf_parsley

コメント

MAKIRINTARO @MAKIRIN1230 2011年12月13日
ここでの見積もり法は各組織の等価線量を等しいという近似しているので、各組織の等価線量の違いが大きい場合は見積もりの精度が悪くなります。 http://www.mhlw.go.jp/stf/shingi/2r9852000001cyyt-att/2r9852000001cz7c.pdf p.16
MAKIRINTARO @MAKIRIN1230 2011年12月13日
β線源の場合はそれが体内に一様に分布すれば各組織の等価線量は等しくなるのですが、各組織が吸収するγ線のエネルギーは組織の配置と大きさに依存するので、γ線による影響が大きい場合は各組織の等価線量の違いが大きくなり、体内に一様に分布しても見積もりの精度が悪くなります。