Ｉ章放射線の特性

Ｉ‐２放射線の生物作用は電離と励起の生成が原因

Ｉ‐２・１高速荷電粒子のエネルギー付与

　電子線が生体内を通過したとしよう。その通路沿いの生体内分子の軌道電子は電離（ionization）または励起（excitation）の状態をとる（図Ｉ‐２）。高速電子線から生体内分子に付与されるエネルギーは、約20eVがもっとも多いが、これより小さい場合も大きい場合も低頻度ながら広範囲にわたって起こる。付与エネルギーが100eV以上になると、放出された軌道電子はその通路ぞいの分子を電離・励起しつつ、運動エネルギーを消費しつくすまで走る。このような枝分かれした電子線をデルタ（δ）線とよぶ（図Ｉ‐４参照）。
　図Ｉ‐４は、電子線、陽子線、α線の照射で生体内に生じる電離分子と励起分子の空間分布の相違を模式的に示したものである。図Ｉ‐４から分かるように、電離と励起の分布密度は、電子線に比べ、α線は数10倍である。これを反映して、α線の健康影響の強さは電子線より20倍も強いという仮説を国際放射線防護委員会(ICRP：International Commision on Radiological Protection) は採用した。この仮説に基づいてシーベルト（Sv）単位を放射線防護の目的には使用する決定をした。シーベルト単位は広く使用されている。放射線の法的管理でも、放射線の量的単位にはシーベルト単位が専用されている。

　　　　　　　　　　

　　　

図Ｉ‐４生体内を高速荷電粒子が通過した直後（～10-15秒以内）の飛跡にそって生じる電離（小白丸）と励起（黒丸）の分布。大白丸は一次電離で、そのエネルギーが大きいと枝分かれをして電離・励起の分布が起こる。これをδ線とよぶ。

　電子線とα線の健康影響の強さは同じか違うかは、いろんな健康影響について、いろんな条件の場合について、比較しなければならない。従って、答えはたいへん複雑で、比較すべき資料は不足している。それにもかかわらず、放射線防護の目的には、怖がりすぎがよいという考えで、なるべくα線のリスクを大きく仮定しようという空気がICRPを支配してきたようである。このような非科学的根拠でα線のシーベルト単位が決定された事実は、低線量の健康影響を正しく評価する立場からは、忘れてならない問題点である。
　放射線の生体影響は、生体内に放射線で生成する電離と励起の密度で決まるという考えが科学的真実である。従って、放射線の健康影響のリスクの程度を科学的にはかる量的尺度はグレイ（Ｇｙ）であって、（式I・ｌ）参照）、シーベルトではない。しかし、各種の放射線の健康影響の強さをおおざっぱに言うときにはシーベルト単位は便利である。正確で科学的なグレイ単位と簡便な防護用のシーベルト単位との関係はつぎのようになる：
電子線　　　　　　１グレイ（Ｇｙ）＝１シーベルト（Ｓｖ）
アルファ（α）線　１グレイ（Ｇｙ）＝２０シーベルト（Ｓｖ）
　シーベルト単位で放射線の健康影響の強さを表現すると、放射線の種類を無視できる。従って、放射線影響の程度を推定するのに放射線の種類に言及する必要がないので、一見単純な表現になる。しかし、放射線に電子線やＸまたはγ線以外が混在するときは、放射線の影響の程度の不正確な量的表現になる。
　後述するように、高速中性子が生体内に照射されると、中性子のエネルギーの大部分は、生体組織内の水素原子核との衝突で高速陽子の生成に変換される。従って、高速中性子の健康影響は陽子線の健康影響ということになる。陽子線が生体内に照射されたときの電子密度は、電子線の場合の約10倍である（図Ｉ‐４参照）。
　ICRPでは、高速中性子の健康影響の強さは電子線の5-20倍という仮定を採用してシーベルト単位に用いているので、次式のようになる：
　　　高速中性子線　　１グレイ（Gy）＝5～20シーベルト（Sv）