2011年6月11日土曜日

ガイガーカウンタの使い方(環境放射線の場合):較正と実測の相違

DX-2の場合、セシウム137で較正が成されている。較正には放射性物質の標本が必要。もちろん、放射線技師が管理区域でやる作業となる。(大学の物理実験のときも、許可証をもらって線量バッジを胸につけてから、管理区域に入って行った。あのときはコバルト60を実験に使用した。)

放射能物質のサンプルだけあって、環境放射線とは比べ物にならないくらい強い線量を出す。これは、一個一個の放射線のエネルギーが高いという意味ではなく、カウントとカウントの間隔が短い、という意味での「強い」だ。サンプルの量にもよるが、137グラムのセシウム137をもってくれば、そこに含まれるセシウム原子核の量は膨大な数になる(アボガドロ数程度、つまり6×1023個)。一個のセシウム137が、だいたい30年に一度しか放射線を出さないとしても(つまり半減期が30年ほど)、これだけ数が多ければ、かなりの数のセシウム137が放射線を出すことになる。その数は一秒間にだいたい6.0×1023 ln2 /(30×12x30x24x60x60) = (約)5×1014個、つまり一秒間に100兆個のガンマ線が出てくる!セシウムの量を1/100にして、1.37グラムに減らしたとしても約1兆個のγ線がサンプルからは飛び出してくる。こんな状態にガイガーカウンターをかざせば、ビービービービー鳴り続ける。つまり、環境放射線の測定と違って、針が0に戻ったりすることはまずない。

サンプルからの距離を離せば、単位面積あたりの線量が少なくなるので、針の振れも、カウントの割合も減ってくる。線量の落ち方はだいたい逆二乗則に従うから、その理論値を目安に実験を繰り返し、針の読みとサンプルからの線量が一致するよう較正を進める。注意すべきなのは、カウントを線量に変換するやり方は、較正のやり方や放射性物質のサンプルの質や量によっても変わってくるということだ。

環境放射線をガイガーカウンタで測る時は、離散的にカウントが入り、針が振れる。この針の読みは、実際にはその強さの放射線が(理想的には)一時間、もしくは(現実的には)少なくとも一分間放射され続けた場合の読みに相当する。時速1000キロで1秒走っても、1キロも移動できない(実際には280メートル弱)というのに似ている。(一時間後に1000キロ移動するためには、一時間ずっとこのスピードで走り続ける必要があるということだ。)

2 件のコメント:

美智子 さんのコメント...

プールの中によぼよぼの蛙がいて250mのプールの中を泳いでも泳いでも進まず・・・、の図を想像してしまい一人苦笑いをしてしまいました。

ガイガーカウンタの説明書の注意事項に先生のブログ記事を付記したい気持ちでいっぱいです。

ブログ記述ありがとうございます!
とても参考になりました。感謝。

kuzzila さんのコメント...

ガイガーカウンターが連続的に鳴るような状況は想像したくないものです。

でも、先日、知り合いの物理学者が浪江町に調査に入った時、測定器を束ねてある牧草にかざしたところ、ビービーとなりやまず、10μSv/hの値を指したままになったそうです。わかっていたこととはいえ、これだけをみても、想像を絶する汚染だと思いました。

ちなみに、この牧草地で暮らす昆虫は、外部被曝だけでも、年間88ミリシーベルト(!)を浴びている勘定です。放射線源はおそらくセシウム137ですから、この状況は30年以上は続くことになります。(それでも半減するだけです。)2011年の3/11以前の状態に戻るには100年はかかるでしょう。