カリウム40

カリウム40、 ⁴⁰け

一般的な
シンボル	40K​
名前	カリウム-40、40K、K-40
陽子 ( Z )	19
中性子 ( N )	21
核種データ
自然の豊かさ	0.0117(1)%
半減期 （t 1/2）	1.251(3) × 10 9 年
同位体質量	39.96399848(21)日
スピン	4 −
余剰エネルギー	−33 505 キロボルト
結合エネルギー	341 523キロボルト
親同位体	原始的
崩壊生成物	40 Ca (β - ) 40 Ar (EC、γ; β + )
減衰モード
減衰モード	崩壊エネルギー( MeV )
β −	1.31109
EC、γ	1.5049
カリウムの同位体 核種の完全な表

カリウム 40 ( ⁴⁰ K ) は、半減期が 12 億 5 千万年と長いカリウムの放射性同位体です。自然界に存在するカリウムの総量の 約 0.012% (120 ppm )を占めます。

カリウム40は3種類の放射性崩壊を起こす。約89.28%の事象では、最大エネルギー1.31  MeVのベータ粒子（β ⁻、電子）と反ニュートリノを放出してカルシウム40（⁴⁰ Ca）に崩壊する。約10.72%の事象では、電子捕獲（EC）によってアルゴン40（⁴⁰ Ar）に崩壊し、ニュートリノと1.460 MeVのガンマ線を放出する。^{[注 1]この特定の同位体の放射性崩壊は、}地球の大気中にアルゴンが非常に多く（約1%） 、他の同位体よりも^{40 Arが優勢である理由を説明できる。非常にまれに（事象の0.001%）、}陽電子（β ⁺）とニュートリノを放出して⁴⁰ Arに崩壊する。 ^[1]

カリウム 40 は、カリウム-アルゴン (K-Ar) 年代測定において特に重要です。アルゴンは通常、他の元素と結合しないガスです。そのため、鉱物が形成されるとき (溶岩からでも、水に溶解した物質からでも)、液体にいくらかアルゴンが含まれていても、最初はアルゴンは含まれません。ただし、鉱物にカリウムが含まれている場合は、存在する^{40 K 同位体の崩壊によって新しいアルゴン 40 が生成され、鉱物内に閉じ込められたままになります。この変換が発生する速度はわかっているので、鉱物に含まれる40} K 原子と⁴⁰ Ar 原子の比率を測定することで、鉱物が形成されてからの経過時間を判定できます。

地球の大気中に含まれるアルゴンは⁴⁰ Ar が 99.6% であるのに対し、太陽のアルゴン、そしておそらく惑星に凝縮された原始物質のアルゴンは³⁶ Ar が大部分を占め、 ³⁸ Arは 15% 未満です。つまり、地球上のアルゴンのほとんどは、カリウム 40 が崩壊してアルゴン 40 になり、最終的に大気中に放出されたものです。

地球のマントルにおける⁴⁰ Kの放射性崩壊は、放射性熱源としては²³² Thと²³⁸ Uに次いで 3 番目に多い。核にも放射性源が含まれている可能性はあるが、その量は不明である。核の放射能レベルが 1～2 TW と高いのは、U、Th、K の濃度が高いためではないかと提案されている。^{[2] [3]}

カリウム40は、人間を含む動物の自然放射能の最大の源です。体重70kgの人体には約140gのカリウムが含まれており、約140g × 0.0117% ≈ 16.4mgの^40Kとなります。^[4]その崩壊により、人の生涯を通じて毎秒約3850 ^{[5] ～ 4300}ベクレルの崩壊が継続的に発生します。 ^{[注 2] [6]}

カリウム40はバナナ当量線量で使用されていることで有名です。バナナ当量線量は主に一般教育の場で、放射能量をバナナ1本摂取時の放射能量と比較するための非公式の測定単位です。バナナ1本摂取時の放射能量は10 ⁻⁷ シーベルト、つまり0.1 マイクロシーベルトと一般的に認められており、これは平均的なアメリカ人の1日当たりの放射線被曝量の1%に相当します。^[7]

• 背景放射線
• カリウムの同位体

• 放射性同位元素表、K-40
• ルンド/LBNL核データ検索
• カリウム40セクション、汚染地域の健康リスク分析をサポートする放射線および化学ファクトシート