原発事故/1 Svによる健康被害 のバックアップ(No.1)

更新


公開メモ

1シーベルトの被曝が個々の細胞に与えるダメージを考えてみる

1シーベルトがどのくらい怖そうか、細胞1つ1つに与えるダメージを考えてみます。

疫学的なことは分からないので、あくまで机上だけで考えられる範囲の計算です。

沢田昭二『放射線による内部被曝』−福島原発事故に関連して−
http://peacephilosophy.blogspot.com/2011/04/blog-post_20.html
に1シーベルトの被曝により「細胞1個当たり平均して52万カ所以上の電離作用を受けることになる」 と書かれていたことに触発されて書いてみました。

細胞の大きさ・重さ

まず人の細胞の大きさは、http://bunseiri.michikusa.jp/Cell.htm によると平均 15 マイクロメートル

どうせ概算なので立方体だとすれば体積は、

(15\,{\rm \mu m})^3=3375\,{\rm \mu m}^3 = 3.4 \times 10^{-15}\,{\rm m}^3

比重を1とすればこれは 3.4\times 10^{-9}\,{\rm g}=3.4\,{\rm ng} に相当します。(ng はナノグラム)

1個の細胞に吸収される放射線の数

ガンマ線に対しては1シーベルトはそのまま1グレイ(Gy)に対応しますが、1グレイ(Gy)は人体 1 kg あたりに吸収される放射線エネルギーです。

これを重さに掛けると細胞1つに吸収されるエネルギーが出ます。

ということで、浴びる線量が 1 Sv の時、細胞1つに吸収されるエネルギーは:

1\,{\rm Gy}\frac{3.4\,{\rm ng}}{1\,{\rm kg}}=3.4\,{\rm pJ}

ここで pJ はピコジュール。

これを放射線1個あたりのエネルギーで割ると、ようやく細胞1つが吸収する放射線の個数が出ます。

セシウム137ではガンマ線1つあたり662keV(キロエレクトロンボルト)なので、 1\,{\rm eV} = 1.6\times 10^{-19}\,{\rm J} より、

662\,{\rm keV}= 1.06 \times 10^{-13}\,{\rm J}~0.1\,{\rm pJ}

したがって、1 Sv の被曝により、細胞1つあたり 40 個ほどの放射線を吸収することになります。

あれ???

上記文献にある「細胞1個当たり52万カ所以上の電離作用」という値とかけ離れた結果が得られてしまいました。

上記文献値との比較

先の文献では体重50kgの人に60兆個の細胞があるとしていたので、

&math(50\,{\rm kg}/60\times 10^{12}\,{\rm cell}=0.83\,{\rm ng/cell}

は、数倍の違いを無視すればオーダーでは正しいですね。

また、文中に出てくる

50\,{\rm J}= 3.12\times 10^{20}\,{\rm eV}

も正しい。

これを60兆で割ると、細胞1個あたりのエネルギーは

3.12\times 10^{20}\,{\rm eV}/60\times 10^{12}=52\times 10^{5}\,{\rm eV}

これを52万箇所の電離作用に分けたら1カ所あたりのエネルギーは 10\,{\rm eV} ということ?

あ、理解しました。

「電離作用」の意味

文献に出てくる「電離作用」というのは、生体分子を構成する原子間の結合を切り離してイオン化する化学反応のことを言っています。原子と原子との間の結合はだいたい数eVくらいのエネルギーを与えると切れてしまうので、1回の電離には 10\,{\rm eV} くらいのエネルギーしか必要としていたわけですね。

1つの放射線が吸収されると、その周りで多数回の電離作用が起きると。

電離1回あたり 10 eV という値を使うなら、セシウム137から出るガンマ線の持つ 662 keV のエネルギーで 66200 回の電離作用を生じることになります。放射線1個で6万回以上の電離作用。

そんな放射線を40個吸収するから、全体での電離回数は数十万回とか、2百万回以上とかというとてつもなく大きな値になると。

電離作用による細胞へのダメージ

細胞の重量の多くの部分は細胞質でできているはず。

電離作用が細胞質でおきている限りは、一部組織が壊れても再生されるか、 その細胞だけが死滅するか、そのどちらかが起こるだけで、がん化したりはしない。

しかし、電離作用が DNA や RNA を壊すと、その細胞だけでなく、 その細胞が分裂して生まれる細胞にまでダメージが残る可能性がある。

とはいえ、電離作用は大抵 DNA や RNA をはちゃめちゃに壊すだろうから、 そういうダメージを受けた細胞は、分裂することもできずに死滅する。

細胞組織や DNA、RNA の大幅な損傷で細胞が死滅することにより、放射線の急性症状が現れる。 死滅する細胞が大量にあれば記憶障害等が起きるかもしれないし、全身のだるさや白血病などが起きる。

現在、緊急作業による被曝限度が 250 mSv とされている。この被曝量は上記 1 Sv の 1/4 にあたり、 細胞1つあたり10万〜数十万回以上の電離作用を受けることの相当する。

「そんなに浴びたら、死んじゃうんじゃ?」と思ってしまうけど、 このレベルだと多少のだるさを感じることがある程度だとか。。。

電離作用は本当にそんな回数起きるのか?

コメント





Counter: 6248 (from 2010/06/03), today: 1, yesterday: 1