放射能測定器(放射線検出器)

ウランガラスかどうかを見分けるのは、蛍光色が黄緑色かどうかが一番簡単な方法ですが、ガラスハンドブックによると、緑色の蛍光を出すガラスもあるようなので、絶対的な決め手は放射能測定ですね。放射線測定器は次の幾つかがあります。

1)ガンマ線計測器「はかる君」

 東海村の放射線計測協会(TEL:029-282-5546FAX:029-283-2157)に電話して、「はかる君」というガンマ線計測器を借りる。費用は無料で、2ケ月貸してくれる。試験した結果では、ウラン量が少ないと、バックグラウンドとの差が小さいので、分からないことがあります。最近のUGは、ウラン量が少ないせいか、ほとんで検知できないです。シンチレーション方式で結構、精度は良いはずなんですが、U238のガンマ線が50KeVと弱くて測定できないのが欠点。
HPは右記をクリック。  http://www.irm.or.jp/index.html



2)ロシア製ベータ・ガンマ測定器「ANRI」

 大阪の「鉱石店やまもと」で買えます。(TEL/FAX:0724-94-1461) 12,000円。非常に安いです。ガンマ線の測定感度は「はかる君」よりは、かなり劣りますが、まあまあ使えます。なんと云っても、裏にベータ線測定用の窓が付いていて、これではかると、非常に良いデータが出ます。ネックレスのように、ウランガラスが小さい場合も、ちゃんと測定できます。以前買った蛍光が殆ど出ない花瓶も、これで測ったら、UGと判明しました。
2001/11現在、輸入していないとのこと。



3)ロシア製ベータ・ガンマ測定器「BELVAR」

 京都の「クリスタルワールド」社で買えます。(TEL:075-257-3814。FAXは3815)。12,000円。非常に安いです。ガンマ線の測定感度は「はかる君」よりは、かなり劣りますが、十分使えます。裏蓋をはずすとベータ線測定用の窓が付いていて、これではかると、非常に良いデータが出ます。同社のHPは右記:http://www1.odn.ne.jp/~cin38140/index.html
2001/11現在、在庫なしとのこと
2003年7月に新型が入荷した模様(値段=2万円)
英語の説明書しかないので、分からないことは私へメールで問い合わせ下さい。
1)ガンマ線の測定
  左上のSWを上側にします。右上のSWを上側(OPN)にします。最後に右下のSWを上側(ON)にします。28秒間測定後に4桁の数字が出ます。ウランガラス(UG)が無い場合(バックグランド)で例えば「0015」と出たら、0.01倍して、0.15マイクロシーベルト/毎時、ということです。そして、UGを測定して、バックグラウンドを差し引けば正確な値が出ます。
  なお、測定精度を上げたい時は、左上のSWを下側にして、約5分間の測定後に出た数字を0.001倍します。
2)ベータ線の測定
  裏蓋をはずして、UGに2本のガイガー管を接します。後は上と全く同じです。なお、この場合、ガンマ線も測定されてしまうので、正確には、上の1番の測定で出たガンマ線測定値を引き算します。
3)右上SW(OPNとS/B)の違い
  右上のSWは通常、上側「OPN(オペレーション))にしておきますが、何度も測りたいときは、右下のSWは「ON」にして、右上のSWを「S/B(スタンバイ)」にしておきます。この状態では18秒ごとに自動測定し、18秒後にゼロへ戻ります。右上SWを「S/B」から「OPN」にすれば28秒間の測定が開始され28秒後に停止します。この測定器は、SWを入れ始めて時間が経つと測定感度が20%程度下がるということですので、安定な状態で測定する場合にこの方法を使用します。



3)ドイツ製「ガンマスカウト」

これは茨城県のMHさんがお持ちのものです。さっきの「鉱石やまもと」などで買えます。3万5千円程度。インターネットで海外から直接買えますが、値段は変わらないです。これはアルファ、ベータ、ガンマの三つとも測定できて、特にガンマ線は20Kev以上と、U238のガンマ線が測定できるので良い製品と思います。ただ、先日、渋谷で試験した時には、UGのウランの量が少なかったせいか、ガンマ線がバックグランドと差がない結果でした。


4)「ウランガラスからはどういう放射線が出ているか?」
 以前から、ウランガラスから出てくる放射線について、気になっていたので、放射化学の教科書を引っ張り出して、勉強しました。30年以上前に、三宅千枝先生の講義で使った物です。(「核化学と放射化学」丸善出版)

1)まずは、ウラン238から。

ウラン238
(半減期45億年、アルファ崩壊)
トリウム234
(24日、ベータ崩壊)
プロトアクチニウム234
(1分、ベータ崩壊)
ウラン234
(25万年、アルファ崩壊)

放射化学の教える所によれば、物質の放射能は、原子数に比例し、半減期に反比例します。さらに、親核種の寿命より娘核種の寿命が短い時(上のような例)では、いわゆる「放射平衡」が成立し、親と娘の放射能は同じ値になります。上のケースでは、母親と、娘と、その孫娘がいるので、結局、U238原子1個が崩壊する時に、ベータ崩壊を2回する、即ち、ベータ線(電子)が2個出る、ということになります。45億年に比べれば、24日や1分は一瞬ですから、ウランから直接ベータ線が出ていると言ってもいいでしょう。

2)ところで、ウランにはU235が0.7%含まれているので、こちらについても調べて見ました。

ウラン235
(半減期7億年、アルファ崩壊)
トリウム231
(26時間、ベータ崩壊)
プロトアクチニウム231
(3万年、アルファ崩壊)

こちらは、U235が1回崩壊する度に、1個の電子(ベータ線)が出るということになります。但し、「物質の放射能は、原子数に比例し、半減期に反比例」という法則で考えると、原子数密度が140分の1で、半減期寄与が7倍、というのを考慮しても、U238より1桁放射能が小さいということになります。

3)さらに、天然ウランにはU238と、U235のほかに、U234が0.0056%含まれています。量はU235の1/100ですが、半減期が25万年なので、次のように、放射能はU235よりずっと大きいのです。。

ウラン234
(半減期25万年、アルファ崩壊)
トリウム230
(8万年、アルファ崩壊)

こちらは、娘各種のトリウム230は半減期が長くて実際は崩壊しないと考えてよく、U234が1回アルファ崩壊するだけ、と考えてよいでしょう。

4)以上より、、「物質の放射能は、原子数に比例し、半減期に反比例」という法則で考えると、

 核種  天然U中の存在量  半減期 放射能(天然U1g当たりのベクレル値) 放射能(娘核種も考慮)
 U238  99.3%  45億年  12,000 Bq/g-nat.U  36,000 Bq/g-nat.U
 U235  0.71%   7億年    600 BQ/g-nat.U   1,200 Bq/g-nat.U
 U234  0.0057%  25万年  13,200 Bq/g-nat.U  13,200 Bq/g-nat.U


となり、U235の放射能寄与は非常に小さく、U238とU234が同程度となります。さらに、上のベータ線の寄与を考えると、U238は3個(アルファ1個+ベータ2個)に対し、U234はアルファ1個のみなので、結局一番右側の列のように、U238の寄与が全体の7割を占めることになります。

ところで、ウランガラスの記事の中には「最近は劣化ウラン使用だから放射能が小さい」という記載もありますが、劣化ウランはU235とU234が天然ウランの3割になっているので、上のU235とU234の放射能値を3割にしても、全体ではU238の寄与が大きく、2割程度低下するだけです。
また、話は飛びますが、米国が湾岸戦争などで使用した劣化ウラン弾の放射能は「劣化しているから弱い」訳ではありません。単に、U235が天然ウラン(0.7%)より少ない(0.2-0.3%)というだけです。IAEAは「天然ウラン鉱石(各種の娘核種を含む)よりは6割低下する」とHPなどで書いてます。

なお、上のアルファ崩壊、ベータ崩壊は、いずれもガンマ線を出すのですが、そのエネルギーは50KeV程度で、U235のアルファ崩壊のみ200KeVと大きく、検出器の感度によっては、U235の寄与も多少あるかも知れません。

以上をまとめると、ウランガラスでは、ウラン(U238)が崩壊して、アルファ線、ベータ線、ガンマ線のいずれもが出てくる、と云えます。また、ガンマ線は透過力が強いので小さい検出器では測定しにくく、一方、ベータ線は適度な強さである為、測定しやすいと、思われます。(2003年4月、6月)

 ウランガラスのページに戻る