健康物理学

保健物理学は、放射線防護の科学とも呼ばれ、放射線の有益な利用を可能にすべく、人々とその環境を潜在的な放射線の危険から守ることを専門とする専門職です。保健物理学者には通常、放射線防護の原則と密接に関連する科学の理論と応用に関する専門知識を示す 4 年間の学士号と資格取得に必要な経験が必要です。保健物理学者は主に、放射性核種またはその他の電離放射線源 (X 線発生装置など) が使用または生成される施設で勤務します。これには、研究、産業、教育、医療施設、原子力、軍事、環境保護、政府規制の施行、汚染除去および廃止措置が含まれます。保健物理学者の教育と経験の組み合わせは、保健物理学者が従事する特定の分野によって異なります。

健康物理学の分野には多くの専門分野があり、[ ^1]

• 電離放射線計測機器と測定
• 内部線量測定と外部線量測定
• 放射性廃棄物管理
• 放射能汚染、除染、廃炉
• 放射線工学（遮蔽、ホールドアップ等）
• 環境評価、放射線モニタリング、ラドン評価
• 運用放射線防護/健康物理学
• 粒子加速器物理学
• 放射線緊急対応/計画 - (例:原子力緊急支援チーム)
• 放射性物質の産業利用
• 医療健康物理学
• 放射性物質に関する公共情報とコミュニケーション
• 生物学的影響/放射線生物学
• 放射線基準
• 放射線リスク分析
• 原子力
• 放射性物質と国土安全保障
• 放射線防護
• ナノテクノロジー

運用保健物理学のサブフィールドは、古い資料では応用保健物理学とも呼ばれ、基礎研究ではなく、現場での作業と保健物理学の知識を現実世界の状況に実際的に応用することに重点を置いています。^[2]

保健物理学の分野は医療物理学の分野と関連しており^[3]、両分野で医療従事者が同じ基礎科学（放射線物理学、生物学など）に多く依存している点で両者は類似している。しかし、保健物理学者は放射線から人間の健康を評価し保護することに重点を置いているのに対し、医療保健物理学者と医療物理学者は、医療従事者が病気の診断と治療のために放射線やその他の物理学に基づく技術を使用することを支持している。^[4]

実用的な電離放射線測定は、保健物理学にとって不可欠です。これにより、防護対策の評価や、個人が受ける可能性のある、または実際に受ける放射線量の評価が可能になります。このような機器の提供は通常、法律によって規制されています。英国では、1999 年の電離放射線規制が規制対象となっています。

放射線防護用の測定機器は、「設置型」（固定位置）と「ポータブル型」（手持ち式または持ち運び可能）の両方があります。

設置された計器は、エリア内の一般的な放射線の危険性を評価する上で重要であることがわかっている位置に固定されます。例としては、設置された「エリア」放射線モニター、ガンマ インターロック モニター、人員退出モニター、空気汚染モニターなどがあります。

エリア モニターは、通常、X 線、ガンマ線、または中性子などの周囲の放射線を測定します。これらの放射線は、発生源から数十メートルを超える範囲でかなりの放射線レベルを持つ可能性があり、広い範囲をカバーする可能性があります。

インターロック モニターは、高レベルの放射線が存在する場合に人がそのエリアにアクセスできないようにすることで、作業員が誤って過剰な線量にさらされるのを防ぐ用途で使用されます。

空気汚染モニターは、大気中の放射性粒子の濃度を測定し、放射性粒子が作業員の肺に沈着するのを防ぎます。

人員退出モニターは、「汚染管理区域」または汚染の可能性がある区域から退出する作業員を監視するために使用されます。これらは、手持ちモニター、衣服検査プローブ、または全身モニターの形式をとることができます。これらは作業員の体と衣服の表面を監視し、放射性汚染物質が付着していないかどうかを確認します。これらは通常、アルファ、ベータ、ガンマ、またはこれらの組み合わせを測定します。

英国国立物理学研究所は、電離放射線計測フォーラムを通じて、そのような機器の提供と使用される警報レベルの計算方法に関する優良実践ガイドを発行している。^[5]

ポータブル機器は、手持ち式または持ち運び可能な機器です。 ポータブル機器は、通常、対象物や人物を詳細に検査したり、機器が設置されていないエリアを評価したりするための調査メーターとして使用されます。 また、現場での人員退出監視や人員汚染チェックにも使用できます。 これらは通常、アルファ、ベータ、ガンマ、またはこれらの組み合わせを測定します。

可搬型計器とは、通常、恒久的に設置されるはずの計器ですが、危険が発生する可能性のある場所で継続的に監視するために一時的に設置されます。このような計器は、簡単に配置できるように台車に取り付けられることが多く、一時的な運用状況に関連付けられます。

一般的に使用される検出機器のいくつかを以下に示します。

• 電離箱
• 比例計数管
• ガイガーカウンター
• 半導体検出器
• シンチレーション検出器

それぞれの詳しい説明については、リンクをクリックしてください。

英国では、HSEが、関係するアプリケーションに適した放射線測定器を選択するためのユーザーガイダンスノートを発行しています[2] Archived 2020-03-15 at the Wayback Machine。これは、すべての電離放射線測定器技術を網羅しており、便利な比較ガイドです。

線量計は、ユーザーが身に着けて、受けている 放射線量を測定する装置です。電離放射線用のウェアラブル線量計の一般的なタイプには、次のものがあります。

• 石英ファイバー線量計
• フィルムバッジ線量計
• 熱ルミネセンス線量計
• ソリッドステート（MOSFETまたはシリコンダイオード）線量計

基本単位では、電離放射線によって物質（特に生体組織）に与えられる損傷の量は考慮されません。これは、電荷ではなく、蓄積されたエネルギーの量に密接に関係しています。これを吸収線量と呼びます。

• グレイ(Gy)は吸収線量のSI単位で、単位は J/kg です。これは、 1 キログラムのあらゆる物質に1ジュールのエネルギーを付与するために必要な放射線の量を表します。
• rad (放射線吸収線量)は、対応する従来の単位で、1 kg あたり 0.01 J の放射線量を表します。100 rad = 1 Gy です。

異なる種類またはエネルギーの放射線を等量照射した場合、生体組織に与える損傷の量は異なります。たとえば、1 Gy のアルファ放射線は、 1 Gy のX 線の約 20 倍の損傷を引き起こします。したがって、等価線量は、放射線の生物学的影響のおおよその尺度として定義されました。等価線量は、吸収線量に重み付け係数 W _Rを掛けて計算されます。重み付け係数は、放射線の種類ごとに異なります ( 「相対生物学的効果#標準化」の表を参照)。この重み付け係数は、Q (線質係数) または RBE (放射線の 相対生物学的効果) とも呼ばれます。

• シーベルト(Sv) は等価線量の SI 単位です。グレイ (J/kg) と同じ単位ですが、測定対象が異なります。特定の生物の特定の部位に照射される特定の種類と線量の放射線について、生物の全身に照射される X 線またはガンマ線の量を測定します。現在の統計によると、がんを誘発する 2 つのシナリオの確率は同じです。
• レム（レントゲン等価人体）は等価線量の伝統的な単位です。1 シーベルト = 100 レムです。レムは比較的大きい単位であるため、典型的な等価線量はミリレム（mrem）、10 ⁻³レム、またはマイクロシーベルト（μSv）、10 ⁻⁶ Sv で測定されます。1 mrem = 10 μSv です。
• 低線量の放射線量を表すのに、BRET (背景放射線当量時間) という単位が使われることがあります。これは、線量が平均的な人の背景放射線被曝の何日分に相当するかを表します。この単位は標準化されておらず、平均背景放射線量に使用される値によって異なります。2000 年のUNSCEAR値 (下記) を使用すると、1 BRET 単位は約 6.6 μSv に相当します。

比較すると、2000年のUNSCEARの推定に基づくと、人が1日に浴びる自然放射線の平均的な「背景」線量はBRETで6.6μSv（660μrem）となる。しかし、地域的な被曝量は様々で、米国の年間平均は約3.6mSv（360mrem）^[6]、インドの小さな地域では30mSv（3rem）にも達する。^{[7] [8]} 人間の致死的な全身放射線量は約4～5Sv（400～500rem）である。^[9]

1898年、レントゲン協会（現在の英国放射線学会）はX線障害に関する委員会を設立し、放射線防護の分野を開始しました。^[10]

ポール・フレームによれば: ^[11]

「健康物理学という用語は、1942 年にシカゴ大学の冶金研究所で生まれたと考えられていますが、正確な起源は不明です。この用語は、ロバート ストーンまたはアーサー コンプトンによって作られた可能性があります。ストーンは健康部門の責任者であり、アーサー コンプトンは冶金研究所の責任者でした。健康物理学部門の最初の仕事は、エンリコ フェルミが建設していた原子炉CP-1の遮蔽を設計することだったので、当初の HP は主に健康関連の問題を解決しようとする物理学者でした。ロバート ストーンの説明によると、「...健康物理学という用語は、プルトニウム プロジェクトで、人員の健康に対する危険の存在を判断するために物理的方法が使用される分野を定義するために使用されました。」

この時期に保健局の職員だったレイモンド・フィンクルは、別の説を唱えた。「この造語は当初、保健局の物理学部門を示すだけだった。この名前はセキュリティ上の意味もあった。『放射線防護』は望ましくない関心を呼ぶかもしれないし、『保健物理学』は何も伝えないだろう。」

次の表は、SI 単位系と非 SI 単位での放射線量を示しています。

米国原子力規制委員会はSI単位と並んでキュリー、ラド、レムの単位の使用を許可しているが^[12] 、欧州連合の 欧州計量単位指令では1985年12月31日までに「公衆衛生目的」でのそれらの使用を段階的に廃止することを義務付けている^[13]。

• 健康物理学会
• 認定健康物理学者
• 患者の放射線防護
• 放射線防護
• 放射線防護協会放射線防護の科学と実践の促進に携わる英国の主要団体。IRPAの英国国内関連団体である。
• IRPA国際放射線防護協会。放射線防護の科学と実践の推進に携わる国際機関。

ウィキメディア・コモンズには、健康物理学に関連するメディアがあります。

• 健康物理学会は、職業および環境の放射線安全を専門とする会員を擁する科学的かつ専門的な組織です。
• [3] - 「放射線量測定の混乱した世界」 - MA Boyd、2009年、米国環境保護庁。米国とICRPの線量測定システムの時系列的な違いの説明。
• Q&A: 放射線被曝による健康への影響、BBCニュース、2011年7月21日。