#hayanoquiz に解答してみました（続き）

今日も

【問１】
上図参照

【問１の答】
①反電子ニュートリノ
②ダウンクォーク
③アップクォーク
④弱い相互作用
⑤W−ボゾン

【問２】
セシウム137→バリウム137のβγ崩壊に関する問題：この崩壊で出るβ線は物質を透過する能力が低く，
γ線は透過力が強い．それはなぜか，簡潔に答えよ．

【問２の答】
β線は電荷をもつため、物質中の原子核や電子と電気的な相互作用をしてエネルギーを失うが、
γ線には電荷が無く、電気的相互作用を起こさないため。

【問３】
I-131（半減期８日）とCs-137（半減期30年），
各々同数の原子核があったとき，そのベクレル値 Bq はどちらが大きいかを述べ，その比率を計算せよ．

【問３の答】
dN(t)/dt=-λt、T=0.693/λ　より、
同数のI-131とCs-137があった場合、
ベクレル値の比率は半減期の比率の逆数となる。
よって、ベクレル値の大きいのは半減期の短いI-131の方であり、
ベクレル値の比率は30年/8日=30x365/8=1368.75

【問４】
問１に出題の①の粒子は（正常に動いている）原子炉からも出ている．
一方，①とよく似た粒子が太陽から飛んで来ている．それはなぜか，簡潔に述べよ．

【問４の答】
太陽の中では　陽子４個→ヘリウム１個＋電子ニュートリノ2個　という核融合反応が起きており、
生成物の電子ニュートリノは物質とほとんど相互作用しないため、大気を抜けて地上まで飛来する。

【問５】
文科省が http://bit.ly/gefRsP で環境放射能水準を公表している，
たとえば岡山県の過去の平常値の範囲は0.043〜0.104µSv/h，
一方，沖縄県では 0.0133〜0.0575µSv/hと有意に低い．この主たる原因は何か．

【問５の答】
環境放射線に影響を与える放射線のうち、宇宙由来の放射線は岡山と沖縄では大きな差が無い。
地球由来の放射線を考えた時、主なものはRn(ラドン）とその壊変生成物であるが、
Rnの同位体のうち、最も自然界に多く存在するのはRn-222であり、花崗岩等に含まれるウラン(U-238)に由来する。
岡山の地質は花崗岩を多く含むため、沖縄と岡山で環境放射能の有意差が出ると推定する。

【問６】
【同じ個数の】X線とγ線を比較した場合，人体への影響が大きいのはどちら?

【問６の答】
X線とγ線はどちらも電磁波（光子）であり、違いは波長（エネルギー）である。
X線とγ線を比較すると、X線の方が光電効果により原子を励起する確率が高い。
一方、γ線はX線と比較すると物質と相互作用する確率が低い。

人体を透過する確率で比較するとX線よりγ線の方が人体と相互作用をせずに
透過する確率が高いため、X線の方が人体への影響が大きい。

【問７】
福島で放水作業にあたっておられる陸自の方々は，厚さ３ミリの鉛板入の防護服を着ているhttp://bit.ly/hHMSkg ．
①なぜ鉛か（易問）．
また，②3mmの鉛により放射線の影響を何分の１ぐらいに押さえられるかを概算せよ（難問）

【問７の答】
①
問題の原子炉の周囲で発生していると推定される放射線のうち、
α線とβ線は3mmの鉛で遮蔽することができる。
放射能から発生するγ線を吸収する能力は、原子番号Zの5乗にほぼ比例するため、
原子番号の大きい鉛を用いることは理にかなっている。

②
手元に数値がないので、計算方法だけですが。
妥当な範囲で安全側に計算するため、環境放射線をCs-137によるものと仮定する。
Cs-137が発生するγ線のうち最もエネルギーが高く、発生確率も高い662keVのγ線について、
鉛に対する減衰係数を調べる。
3mmの鉛による減衰の割合は、調べたエネルギーのγ線による鉛の減衰係数(cm^2/g)ｘ鉛の密度(g/cm^-3)ｘ鉛の厚さ(cm)で計算できる。
これは安全側の計算であり、実際の放射線はα線、β線、γ線の混合物であるため、
実際の放射線の影響はこの評価より小さくなる。