放射線の危険性を科学的に検証する
この記事では、「放射線がなぜ危険なのか」分かりやすく解説しています。
放射線は人類にとって危険な存在
「自然放射線の存在は、放射線が有害でないことの証拠である」とか、「人類はこれまでずっと自然放射線を浴びて生きてきたのだから、それと同程度被ばくしても問題はない」といった妙な説を語る人がたまにいます。
そんなことはありません。
自然に存在することを根拠に放射線が無害だという意見は科学的ではありません。むしろ放射線は人類にとって危険な存在です。
放射線は生体組織にとって災害レベルの脅威
生体組織は、数千種類の化合物や分子で構成されています。
元素としては、炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、リンなど、化合物としては、タンパク質、アミノ酸、脂肪、糖など、これらによって生体組織は構成されています。
生体組織の結合エネルギーはすごく小さい
化合物を構成している原子同士は、化学結合でつながっています。
この化学結合を切断するには、「5～7 eV」くらいのエネルギーが必要です。
「eV」は、「electron volts」の略で「電子ボルト」ていう。エネルギー単位の一種で、カロリーとかジュールとか、他の単位に換算できるねん。
日常生活ではあまり用いられませんが、半導体や放射線といったミクロな世界のエネルギーの大きさを表すのに使用される単位です。
放射線のエネルギーは、化学結合の「10～100万倍」
この化学結合に対して放射線は、「100,000～1,000,000 eV」程度のエネルギーを持っています。
これは生体組織の化学結合の「１０万倍から１００万倍」のエネルギーになります。まさに桁違いのエネルギーです。このエネルギーで切断できないものは、生体組織の中には存在しません。
エネルギーだけで見たら、生体組織の化学結合を「14,000個～100,000個」切断してまう。実際はそこまで単純やないけど、イメージとして理解してくれたら良いで。
生体組織は、ミクロなエネルギーで精密に秩序正しく機能しています。その生体組織にとって放射線は災害レベルの脅威といえます。
放射線はなぜ生物に致命的なダメージを与えることができるのか？
放射線は生体組織に効率よく作用する
放射線のエネルギーは、生体組織にとって桁違いであることをお伝えしましたが、これだけでは放射線の危険性を説明しきれたとは言えません。
なぜ放射線は、生物に対してガンや急性死など、致命的なダメージを与えることができるのでしょうか？
それは、放射線のエネルギーが、生物に障害を引き起こすのに非常に効率よく作用するからです。これは他の形態のエネルギーと比べても明らかです。
どれくらい効率的なのか、身近なエネルギーである「熱エネルギー」と比較してみます。
放射線のエネルギーと熱エネルギーの比較
人は「４グレイ」という量の放射線を浴びると、半分の人が数週間で死亡します。人を死に至らしめる放射線の量は、熱エネルギーで見たとしたら、どの程度になるでしょうか？
それは、体温を「0.001℃」上昇させる程度の熱エネルギーでしかありません。（計算過程を以下に示しています。ご興味ある方はご参照ください。）
4グレイ＝4ジュール/キログラム＝0.004ジュール/グラム
1グラムあたり0.004ジュールのエネルギー付与
1ジュール＝0.24カロリーより、0.004×0.24=0.00096カロリー（≒0.001カロリー）
∴4グレイ＝0.001カロリー/グラム
→ 生体組織を水と同じと仮定すると、0.001カロリー/グラムは生体組織1グラムを0.001℃上昇させるエネルギーに相当することが言えます。
半分の人を死に追いやることができる「４グレイ」という放射線は、すべて熱に変わったとしても、たった「0.001℃」しかあらへん。上がったことすら気がつかへんやろな。
風邪を引いて発熱しただけでも、体温は数℃上がるけど、全然耐えることができるね。
熱エネルギーで見るとたった「0.001℃」のエネルギーしか持たない放射線が、なぜ人を死に至らしめることができるのでしょうか？
それは、発熱の場合、エネルギーが生体組織の全分子に均等に与えられるのに対して、放射線ではそうしたことが起きないからです。
放射線の場合、エネルギーは極端に集中的に生体組織へ与えられます。
放射線のエネルギーは、まず生体組織の一つの分子の電子に全て与えられ、電子は分子からたたき出されます。
この電子はいかなる化学結合も切断する能力を持っています。放射線からエネルギーを受け取った電子は、まるで「なだれ」のように、別の分子の電子をどんどんはぎとっていきます。
放射線は、狙い撃ちしたかのように生体組織にダメージを与えてまう。だから危険やねん。
参考文献
ジョン・W・ゴフマン著 『新装版 人間と放射線 医療用X線から原発まで』