原子核と放射線

陽子と中性子でできている。原子番号は陽子の数、質量数は陽子の数と中性子の数の和

陽子は正の電気をもち、中性子は電気をもたない。陽子と中性子をまとめて核子という。

原子番号（陽子の数）が同じで、中性子の数が違う（質量数が違う）原子どうし

同じ元素なので化学的な性質はほぼ同じ。ウランには、質量数が 235 のもの（${}^{235}\mathrm{U}$）と 238 のもの（${}^{238}\mathrm{U}$）などがある。

原子核が不安定で、ひとりでに放射線を出す同位体。放射線を出して別の原子核に変わることを放射性崩壊という

崩壊は、温度や圧力を変えても速めたり止めたりできない。

放射線は、原子核などから出る高速の粒子や電磁波。放射能は、放射線を出す性質（能力）。放射性物質は、放射能をもつ物質

懐中電灯にたとえると、光が放射線、光を出す能力が放射能、懐中電灯そのものが放射性物質にあたる。

α 線はヘリウムの原子核の流れで、正の電気をもつ。β 線は高速の電子の流れで、負の電気をもつ。γ 線は波長の非常に短い電磁波で、電気をもたない

ヘリウムの原子核は、陽子 2 個と中性子 2 個からなる。医療の撮影に使われる X 線も電磁波のなかまで、放射線にふくまれる。

α 線、β 線、γ 線の順に弱い。α 線は紙、β 線は薄いアルミニウムなどの金属板、γ 線は鉛や厚い鉄の板でさえぎれる

γ 線は完全には止まらず、厚くするほど弱くなる。

放射線が物質を通るとき、原子から電子をはじき出してイオンにするはたらき。最も強いのは α 線

電離作用が強いほど、物質の中で早くエネルギーを失うので、透過力は弱くなる。順番は透過力とちょうど逆。

ベクレルは放射能の強さ（1 秒間に崩壊する原子核の数）。グレイは物質が吸収した放射線のエネルギーの量。シーベルトは放射線が人体に与える影響の大きさ

ベクレルは放射線を出す側、グレイとシーベルトは受ける側の単位。$1\mathrm{Gy}$ は、物質 $1\mathrm{kg}$ あたり $1\mathrm{J}$ のエネルギーを吸収したときの量。

放射性同位体の原子核の数が、崩壊によって元の半分になるまでの時間

半減期ごとに半分になるので、半減期の 2 倍の時間がたつと $\frac{1}{4}$、3 倍の時間がたつと $\frac{1}{8}$ が残る。半減期の長さは、放射性同位体の種類ごとに決まっている。

ウランなどの重い原子核が、中性子を吸収して、2 つの軽い原子核に分かれる反応。エネルギーとともに、2〜3 個の中性子が出る

分かれてできた原子核の多くは、放射線を出す放射性物質である。

核分裂で出た中性子が別の原子核に吸収されて、次の核分裂を引き起こし、核分裂が次々に続くこと

連鎖反応が一定の割合で続いている状態を臨界という。

原子炉の中で核分裂の連鎖反応を起こし、出てきた熱で水蒸気をつくってタービンを回す。連鎖反応は、中性子を吸収する制御棒で調節する

制御棒を出し入れして中性子の数を加減し、連鎖反応が増えすぎも減りすぎもしないようにしている。

安全性の確保、放射性廃棄物の処理、使い終えた原子炉の廃炉

使い終えた燃料には半減期の長い放射性物質がふくまれ、長い期間にわたって管理しなければならない。事故が起きると、放射性物質が環境中に広がるおそれがある。

医療では X 線撮影やがんの治療。工業では、こわさずに内部を調べる検査や、材料の厚さの測定。農業では、品種改良やジャガイモの芽が出るのを止める処理

X 線撮影や内部の検査は透過力を、がんの治療や品種改良は細胞に与える作用を利用している。