セシウム137

セシウム137、 ¹³⁷CS

密封されたセシウム 137放射線源
一般的な
シンボル	137セシウム
名前	セシウム137、137Cs、Cs-137
陽子 ( Z )	55
中性子 ( N )	82
核種データ
自然の豊かさ	0 (トレース)
半減期 （t 1/2）	30.05 ± 0.08歳[1]
同位体質量	136.907日
スピン	7 ⁄ 2 +
親同位体	137キセノン （ β−）​
崩壊生成物	137mバ 137バ
減衰モード
減衰モード	崩壊エネルギー( MeV )
β-（ベータ崩壊）	0.5120 [2]
γ（ガンマ線）	0.6617
セシウムの同位体 核種の完全な表

セシウム137（¹³⁷
₅₅CS
）、セシウム137（米国）^[7] 、または放射性セシウムは、原子炉や核兵器におけるウラン235やその他の核分裂性同位体の核分裂によって生成される、より一般的な核分裂生成物の1つであるセシウムの放射性同位体である。微量はウラン238の自然核分裂からも発生する。これは、短寿命から中寿命の核分裂生成物の中で最も問題のあるものの1つである。セシウム137は、沸点が671℃（1,240℉）と比較的低く、チェルノブイリ原子力発電所事故や原子爆発の場合のように、高温で突然放出されると容易に揮発性になり、空気中を非常に長い距離を移動することができる。セシウムの最も一般的な化合物である塩は水溶性が高いため、放射性降下物として土壌に沈着した後、環境中で容易に移動して拡散します。セシウム137は、グレン・T・シーボーグとマーガレット・メルハースによって発見されました。

セシウム137の半減期は約30.05年です。^[1] 約94.6%はベータ放射により崩壊し、バリウムの準安定核異性体であるバリウム137m（^137m Ba、Ba-137m）になります。残りは安定な¹³⁷ Baの基底状態に直接存在します。バリウム137mの半減期は約153秒で、¹³⁷ Csサンプルのガンマ線放射のすべてに関与しています。バリウム137mは、エネルギー0.6617 MeVの光子を放出して基底状態に崩壊します。^{[8] 137} Csの崩壊の85.1%は、このようにガンマ線放射を生成します。1グラムの¹³⁷ Csの放射能は3.215 テラベクレル（TBq）です。^[9]

セシウム137には多くの実用的な用途がある。少量であれば、放射線検出装置の校正に使われる。^[10]医学では、放射線治療に使われる。^[10]産業界では、流量計、厚さ計、^[10]水分密度計（密度の読み取り用、水分の読み取りはアメリシウム241 /ベリリウムで行う）^[11]およびボーリング孔検層装置に使われる。^[12]

セシウム137は工業用放射線写真では広く使用されていない。使用済み核燃料からのセシウムには安定したセシウム133と長寿命のセシウム135が含まれているため、明確な（そして小さな）形状の非常に高い比活性物質を得るのが難しいためである。同位体分離は、より安価な代替手段に比べてコストがかかりすぎる。また、より高い比活性のセシウム源は、非常に溶解性の高い塩化セシウム（CsCl）から作られる傾向があるため、放射線源が損傷すると汚染の拡大が進む。水に不溶性のセシウム源（ Niなどのさまざまなフェロシアン化化合物を使用）を作ることは可能である。
₂鉄(CN)
₆、およびアンモニウム鉄ヘキサシアノ鉄酸塩（AFCF）、ギーゼ塩、フェロシアン化鉄アンモニウムなどがあるが、それらの比活性ははるかに低い。その他の化学的に不活性なセシウム化合物には、天然鉱物ポルサイトと類似したセシウムアルミノケイ酸塩ガラスが含まれる。後者は、深地層処分場に処分するための化学的に安定した水不溶性の核廃棄物の実証に使用されている。放出量が多いと、放射線写真の画質が損なわれる。同位元素¹⁹²
Irと⁶⁰
イリジウムとコバルトは化学的に非反応性の金属であり、安定した活性化によってより高い比活性が得られるため、放射線写真にはCoが好まれます。¹⁹¹
Irと⁵⁹
高フラックス炉のCo。しかしながら、¹³⁷
Csは原子核分裂炉で大量に生成される廃棄物であり、¹⁹²
Irと⁶⁰
Coは商業用原子炉と研究用原子炉で特に生成され、そのライフサイクルには関連する高価値元素の破壊が伴います。コバルト 60 は安定したニッケルに崩壊しますが、イリジウム 192 は安定したオスミウムまたはプラチナに崩壊します。残留放射能と法的ハードルのため、結果として生じる物質は「使用済み」放射性源からでも回収されることは一般的ではなく、実質的には非放射性用途では全質量が「失われる」ことを意味します。

セシウム137はほぼ純粋に合成された同位体であるため、ワインの年代測定や偽造品の検出に使用されてきました^[13] 。また、1945年以降に発生した堆積物の年代を評価するための相対年代測定物質としても使用されてきました^[14]。

セシウム137は、土壌浸食や堆積を測定するための地質学的研究における放射性トレーサーとしても使用されており、微細堆積物に対する親和性はこの用途に有用である。^[15]

セシウム137は水と反応して水溶性化合物（水酸化セシウム）を生成する。セシウムの生物学的挙動はカリウム^[16]やルビジウムの挙動に似ている。体内に入った後、セシウムは多かれ少なかれ体全体に均一に分布し、最も高濃度となるのは軟部組織である^[17] 。しかし、ラジウムやストロンチウム90などのグループ2放射性核種とは異なり^、セシウムは生体内に蓄積せず、比較的速やかに排泄される。セシウムの生物学的半減期は約70日である^[18]。

1961年の実験では、21.5 μCi /gを投与されたマウスは 30日以内に50%の死亡率を示した（LD50は₂₄₅ μg/kgを意味する）。^[19] 1972年の同様の実験では、犬に3800  μCi /kg（140 MBq/kg、または約44 μg/kg）のセシウム137（および950～1400ラド）を全身に負荷すると、犬は33日以内に死亡するが、その半分の負荷を受けた動物はすべて1年間生存することが示された。^[20]

重要な研究により、がんの影響を最も受けている膵臓の外分泌細胞に、¹³⁷ Csが著しく集中していることが示されています。 ^{[21] [22] [23]} 2003 年に、チェルノブイリ近郊の汚染地域で死亡した 6 人の子供 (原因はチェルノブイリ原発事故とは直接関係がなく、ほとんどが敗血症) の剖検で、膵臓腫瘍の発生率も高かったことが報告されましたが、バンダジェフスキーは、 ¹³⁷ Csの濃度が肝臓の 3.9 倍 (1359 Bq/kg 対 347 Bq/kg、これらの臓器ではそれぞれ 36 nCi/kg と 9.3 nCi /kg、測定値によると体内では 600 Bq/kg = 16 nCi /kg) であることを発見しました。これにより、膵臓組織は、腸内で放射性セシウムを強力に蓄積および分泌することが実証されました。^[24] セシウム137の誤飲はプルシアンブルー（Fe^Ⅲ
₄[フェ^Ⅱ
（中国）
₆]
₃）は化学的に結合し、生物学的半減期を30日に短縮する。^[25]

セシウム137は、他の放射性同位元素であるセシウム134、ヨウ素131、キセノン133、ストロンチウム90とともに、ほぼすべての核兵器実験といくつかの原子力事故、最も有名なのはチェルノブイリ原発事故と福島第一原発事故の際に環境中に放出されました。

環境中のセシウム137は、大部分が人為的（人工的）である。セシウム137はプルトニウムとウランの核分裂によって生成され、崩壊してバリウム137となる。^{[26]この同位体が放出する特性ガンマ線を観察することで、密封された容器の内容物が最初の}原子爆弾の爆発（トリニティ実験、1945年7月16日）の前後に作られたものかを判断することができる。この爆発によりセシウム137の一部が大気中に拡散し、微量のセシウム137が急速に地球全体に行き渡った。この手順は、研究者らが特定の希少ワイン、特に「ジェファーソンボトル」の真贋を確認するために使用されてきた。^{[27]表土や堆積物もセシウム137}の放射能を測定することで年代測定される。

ノヴァヤゼムリャの北極圏での爆弾と成層圏付近で爆発した爆弾によりセシウム137が放出され、フィンランドのラップランド北部に落下した。1960年代のセシウム137の測定値は45,000ベクレルと報告されている。2011年の数値は中間値で約1,100ベクレルであるが、不思議なことに、がん患者は他の地域と比べてそれほど多くない。^{[28] [29] [30]}

現在および今後数百年程度は、セシウム137とストロンチウム90がチェルノブイリ原子力発電所周辺の隔離区域における主な放射線源であり続け、約30年の半減期と生物への吸収のため、健康に対する最大のリスクをもたらす。チェルノブイリ原発事故後のドイツにおけるセシウム137の平均汚染は2000～4000 Bq/m ²であった。^{[要出典]これは1 mg/km 2}のセシウム137の汚染に相当し、ドイツ全土で合計約500グラムが沈着したことになる。スカンジナビアでは、チェルノブイリ事故の26年後に、一部のトナカイと羊がノルウェーの法定制限（3000 Bq/kg）を超えた。^[31] 2016年現在、チェルノブイリのセシウム137は半減しているが、局所的にははるかに大きな要因で濃縮されていた可能性がある。

2011年4月、日本の福島第一原子力発電所の事故後、環境中に高濃度のセシウム137が検出されました。2011年7月、福島県から東京に出荷された11頭の牛の肉に1キログラムあたり1,530～3,200 ベクレルの¹³⁷セシウムが含まれていることが判明しました。これは当時の日本の法定基準である1キログラムあたり500ベクレルを大幅に上回るものでした。^[32] 2013年3月、原発の近くで捕獲された魚に、1キログラムあたり74万ベクレルという記録的な放射性セシウムが含まれ、政府の1キログラムあたり100ベクレルの基準を超えました。^{[33] 2013年に}サイエンティフィック・リポーツ誌に掲載された論文によると、被災した原発から50km離れた森林地帯では、落ち葉、菌類、腐食動物の¹³⁷ Cs濃度は高かったが、草食動物の濃度は低かった。^[34] 2014年末までに、「福島由来の放射性セシウムは北太平洋海流によって日本からアラスカ湾に運ばれ、北西太平洋全体に広がった」 。表層では水深200メートルまで、流域の南では水深400メートルまで測定されている。^[35]

セシウム137は福島で最大の健康被害をもたらすと報告されている。汚染された土壌やその他の物質からセシウムの80%から95%を効率的に、かつ土壌中の有機物を破壊することなく除去できるいくつかの技術が検討されている。これには熱水爆破法が含まれる。フェロシアン化鉄（プルシアンブルー）で沈殿させたセシウムは、特別な埋葬地を必要とする唯一の廃棄物となるだろう。^[36]目標は、汚染された環境からの年間被曝量を、 背景値より1mSv高いレベルまで下げることである。放射線量が年間50mSvを超える最も汚染された地域は立ち入り禁止のままにしなければならないが、現在年間5mSv未満の一部の地域は除染され、22,000人の住民が帰還できるようになる可能性がある。^[要出典]

セシウム 137 ガンマ線源は、いくつかの放射線事故や事件に関係しています。

1987年のゴイアニア事故では、ブラジルのゴイアニアにある廃医院から不適切に廃棄された放射線治療システムが取り外され、分解されて廃品置き場で売られた。光るセシウム塩は、好奇心旺盛な無知な買い手に売られることになっていた。^[37]これにより、放射線汚染による死亡が確認された4名と重傷者数名が出た。^{[38] [39]}

クラマトルスク放射能事故は1989年にウクライナソ​​ビエト社会主義共和国クラマトルスクのアパートのコンクリート壁の中からセシウム137の8x4mmサイズの小さなカプセルが発見されたときに起こった。カプセルはもともと測定装置の一部だったが、1970年代後半に紛失し、1980年に建物の建設に使用された砂利に混ざったと考えられている。9年間にわたり、2つの家族がそのアパートに住んでいた。カプセルが発見されるまでに、建物の住人6人が死亡しており、4人が白血病で、さらに17人がさまざまな量の放射線を浴びていた。^[40]

1994 年のタミク事件は、エストニアのハルユ県サク教区マンニクの核廃棄物貯蔵施設から放射性物質が盗まれた事件である。施設の実態を知らない 3 人の兄弟が金属くずをあさっているときに小屋に侵入した。兄弟の 1 人は、破損した容器から放出されたセシウム 137 の放射線源から全身に 4,000 ラドを浴び、12 日後に放射線中毒で死亡した。^[要出典]

1997年、ジョージア軍兵士数名が放射線中毒と火傷を負った。その原因は、ソ連崩壊後に放置され、忘れ去られ、ラベルも貼られていなかった訓練用の放射源にまで遡った。その一つは、共用ジャケットのポケットに入っていたセシウム137の弾丸で、1メートルの距離で自然放射線の約13万倍の量を放出した。^[41]

1998年のアセリノックス事故では、スペインのリサイクル会社アセリノックスがガンマ線発生装置から発生した放射性セシウム137の塊を誤って溶かしてしまった。^[42]

2009年、中国のセメント会社（陝西省銅川市）が、使われていない古いセメント工場を解体した際、放射性物質の取り扱い基準を遵守しなかった。このため、測定器から出たセシウム137が、8台のトラックに積まれたスクラップ金属とともに製鉄所へ運ばれ、そこで放射性セシウムが鋼鉄に溶け込んだ。^[43]

2015年3月、ノルウェーのトロムソ大学は、セシウム137、アメリシウム241、ストロンチウム90を含む8つの放射性サンプルを紛失しました。サンプルは教育用に安全な場所から移動されました。サンプルは返却されるはずでしたが、大学はそれを見つけることができませんでした。2015年11月4日現在^{[アップデート]}、サンプルは依然として行方不明です。^{[44] [45]}

2016年3月3日と4日、フィンランドのヘルシンキで異常に高いレベルのセシウム137が空気中に検出された。同国の原子力規制機関であるSTUKによると、測定値は4,000μBq/m ^3で、通常のレベルの約1,000倍であった。同機関の調査により、発生源はSTUKと放射性廃棄物処理会社が運営する建物であることが判明した。^{[46] [47]}

2019年5月、ハーバービュー医療センター複合施設の研究・研修棟で13人がセシウム137に被曝した。契約作業員が研究室からトラックにセシウムを移送しているときに、粉末がこぼれた。5人は除染されて解放されたが、より直接被曝した8人は研究棟の避難中に病院に搬送された。^[48]

西オーストラリア州の公衆衛生当局は、2023年1月25日に輸送中にセシウム137を含んだカプセルが紛失したことを受けて、約1,400kmの道路区間に緊急警報を発令した。8mmのカプセルはトラックから消えた際に少量の放射性物質を含んでいた。州政府は直ちに捜索を開始し、西オーストラリア州保健省の最高保健責任者アンドリュー・ロバートソンは、被ばくした人は「1時間に約10回のX線照射」に相当する放射線を浴びる可能性があると警告した。専門家は、カプセルが見つかった場合、一般人は少なくとも5メートル離れるよう警告した。^[49]カプセルは2023年2月1日に発見された。 ^[50]

2023年2月23日、タイのプラチンブリ県にある蒸気発電所からセシウム137のカプセルが紛失し、タイの原子力平和利用局（OAP）とプラチンブリ県の行政当局による捜索が開始された。しかし、タイ国民には3月14日まで通知されなかった。^[51]

3月20日、OAP事務局長とプラチンブリ県知事は記者会見を開き、カビンブリ県の鉄鋼溶解工場でセシウム137に汚染された炉の粉塵が発見されたと発表した。^[52]

4月5日金曜日、ロシアのハバロフスク市では、市内の工業地帯の一つで放射線レベルが急上昇していることを地元住民が偶然発見したことを受けて、緊急体制が導入された。線量測定管理グループのボランティアによると、原子力発電所の線量計は、安全値の1600倍にあたる800マイクロシーベルトを示したという。

非常事態省の職員は30メートル×30メートル（98フィート×98フィート）の区域をフェンスで囲み、そこで欠陥検査装置から採取したセシウムの入ったカプセルを発見した。発見物は保護容器に入れられ、処分のために持ち去られた。このことはノーヴァヤ・ガゼータ紙によって最初に報じられた。^[53]

• 一般的に使用されるガンマ線放出同位元素

• オルセン、ロルフ A. (1994)。「4.2. 半自然生態系における土壌から植物および菌類への放射性セシウムの移動」。北欧の放射生態学 - 北欧の生態系を通じた放射性核種の人間への移動。環境科学研究。第 62 巻。pp. 265–286。doi : 10.1016/S0166-1116(08) 71715-1。ISBN 9780444816177。

• NLM 有害物質データバンク – セシウム、放射性物質
• セオドア・リオリオスによるセシウム137汚い爆弾