国際問題/トリチウム水の再検討分 のバックアップ(No.6)

結論から書くとたぶん危ない、しかし生体濃縮によって
影響が出る予測なので数年後に結果が出始める。
また東電は初年度は半分の１１兆ベクレルにして
影響を注視している状態が薄れたところで２２兆ベクレル
に変更する予定なので報道や一般の興味が薄れるころから
注目すべきであるとも言えます。

 
 

実はこの記事は何度か書いているのですが、
日をまたぐときにうっかり消してしまったりして
検討は何重にもした状態になっています。

 

再検討の根拠 Edit

再検討をしたほうがいいと考えたのは
その核崩壊エネルギーの出力を調べた後に
そのエネルギーが平均でウランの核分裂エネルギーの
４万分の１程度あるというのを推測できたためです。

 

トリチウムの崩壊はベータ線と
反電子ニュートリノを発射しヘリウム3
（ふつうのヘリウムよりも中性子が一個少ない）
に変化します。

 

ベータ線は電子であり、この崩壊の電子のエネルギーは
平均５７００eV（電子ボルト）と言われています。
反電子ニュートリノは１eV付近らしいので
ほとんどベータ線によります。

 

電子ボルトは電子を何ボルトで加速させた時のエネルギー
ということで５７００Vで加速させた電子に相当するという
ことです。

 

ウランではどうかというと２００MeVと言われています。
２００,０００,０００eV（２億電子ボルト）ということに
なります。
約３５,０８７倍になります。
つまり１ベクレル当たりのエネルギーがこのぐらい差が
あります。

 

これをもとによく見るシーベルトに換算して計算してみようと
思ったのですがこれは断念しました。
シーベルトなら致死量が知られています。
しかしシーベルトは人体１ｋｇあたりに受ける放射線数で
計算する指標であり、発射される放射性物質からの距離で
変動します。
つまり、トリチウムのエネルギーがわかってもチャポンと
トリチウム水に浸かったときと、近くに近づいたときでは
シーベルトの値は変わるということです。
また１ｋｇをどう考えるのかも問題で体積をどのように
すべきなのかも問題でした。わかる方はよろしく
お願いいたします。

 

ベータ線は飛ばないから安全なのか Edit

次によく見る情報の検討です。
よく、ベータ線はあまり飛ばず空気中では５ｍｍで停止し、
水中では数μm（マイクロメートル）で停止するため安全という
情報をよく見かけます。これが事実なら別に危なくないだろう
と思うでしょう。
しかし、この情報には普通の人なら懐疑的になるでしょう。
核分裂や崩壊は質量が消える代わりにエネルギーが出ます。
エネルギーが簡単に消えるでしょうか。

 

例えば、ガードレールがあるから歩道の人は安全。
まあ、わかります。
しかし、車がぶつかればガードレールはへしゃげて、
中の人は無事でも、車はぐしゃぐしゃになるでしょう。
これはガードレールに当たって急に止まったために
起きたことです。

 

高いエネルギーを持った電子である場合はどうでしょうか。
電子同士は反発しあい原子の中の陽子とは引き合います。
崩壊で発生した電子は別な原子に近づいて、その原子の電子を
はじき飛ばしその電子にエネルギーを少し与えます。
原子の中の陽子に近づいたとき、引き合って向きが変わります。この時X線（制動X線）を出します。エネルギーが高い場合は別な原子のほうに飛んでいきます。そして同じようなことを繰り返して電子は止まるのです。

 

X線はどうでしょう。X線は光と同じ分類になりますが一般的に見える光の数千倍のエネルギーを持っていてぶつかれば電子を吹き飛ばし、原子を揺らします。そして光と同じようにいろいろなものを貫通して遠くまで飛ぶようになります。
医療用のレントゲンがありますが、この電子が向きを変える
仕組みでX線を生み出しています。そしてレントゲンの画像はX線がどれだけ通りぬけたかで画像を作っているのです。

 

レントゲン撮影をするときは医師が隠れ、撮られる側も鉛のシートで
大事なところを隠します。これはX線で遺伝子などが破壊されるのを防ぐためです。

 

同じように電子を使ったものとしてブラウン管テレビがあります。ブラウン管テレビは熱と電圧をかけて真空中に電子を飛び出させ、２や３万ボルトかけ加速させ、画面にあてたときに蛍光で光るようにし、光る強さはその数で強くなるようにして、電子の軌道を電気や磁力で曲げ、画面の全体に電子で絵をかきます。
それを３０画像ぐらいを１秒間で書き換えて動画にするのが、
ブラウン管テレビです。
ブラウン管テレビを手で持ってみた人はわかると思いますが、
電子を撃ち出す装置（電子銃）よりも画面のほうが
すごく重いです。
なぜかというと鉛を多く混ぜたガラスを使っているからです。
画面から出るX線を鉛で吸収しています。
鉛がなぜX線を多く吸収するのかは鉛原子同士の距離が近いから
と言われています。なので小さくても重いのです。
より、小さくて重いものは金があります。
そしてエネルギーはその原子を揺らすに至ります。
原子が揺れるは熱になるということで昔のブラウン管テレビの
画面は熱くなるでしょう。

 

話が脱線しましたが、これもシーベルト換算が難しいので
電子が止まるから、安全。は疑問視したほうがいい。という理解でいいと思います。

 

トリチウムを扱う科学者の見解は Edit

さて、トリチウムの研究は昔からよくされているようです。
なぜならば核融合反応の材料になると考えられているからです。
そしてノーベル賞をもらった小柴昌俊という研究者の
カミオカンデという施設はニュートリノを観測し、
反電子ニュートリノを出すトリチウムを扱います。

 

トリチウムを実際に扱う科学者の意見はどうなのかというのを
垣間見ることができます。
小柴昌俊さんは核融合の国際実験施設を日本に作るのを反対する
提言を過去に行っています。内容は次のものと言われています。

+  嘆願書 
内閣総理大臣
　　小泉純一郎殿
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　嘆　願　書

「国際核融合実験装置（ＩＴＥＲ）の誘致を見直して下さい。」


理由：核融合は遠い将来のエネルギー源としては
重要な候補の一つではあります。しかし、ＩＴＥ
Ｒで行われるトリチウムを燃料とする核融合炉は
安全性と環境汚染性から見て極めて危険なもので
あります。この結果、たとえ実験が成功しても多
量の放射性廃棄物を生み、却ってその公共受容性
を否定する結果となる恐れが大きいからです。
・燃料として装置の中に貯えられる約２キログラ
ムのトリチウムはわずか１ミリグラムで致死量と
される猛毒で２００万人の殺傷能力があります。
これが酸素と結合して重水となって流れ出すと、
周囲に極めて危険な状態を生み出します。ちなみ
にこのトリチウムのもつ放射線量はチェルノブイ
リ原子炉の事故の時のそれに匹敵するものです。
・反応で発生する中性子は核融合炉の１０倍以上
のエネルギーをもち、炉壁や建造物を大きく放射
化し、４万トンあまりの放射性廃棄物を生み出し
ます。実験終了後は、放射化された装置と建物は
すぐ廃棄することができないため、数百年に亘り
雨ざらしのまま放置されます。この結果、周囲に
放射化された地下水が浸透しその面積は放置され
た年限に比例して大きくなり、極めて大きな環境
汚染を引き起こします。
以上の理由から我々は良識ある専門知識を持つ物
理学者としてＩＴＥＲの誘致には絶対に反対します。


平成１５年３月１０日　
小柴昌俊（ノーベル物理学者）
長谷川晃（マックスウエル賞受賞者元米国物理学会　プラズマ部会長） 
引用：ttps://www.gasho.net/stop-iter/boad/ezjoho.cgi

つまり１ｍｇで人が死に、２ｋｇで２００万人が死ぬという
内容です。
では、今回流そうとしているトリチウム水はどのぐらいの量なのでしょう。これは計算できます。

 

スクリーンショット (142)2.png
引用：FNの高校物理*1

 

ｍ（ｔ）が答えなのでそれが出るように変数と定数を代入します。原子はいろいろな重さですがトリチウム原子の重さと半減期は分かっているので答えが出せます。

 

上の表から
m(t)=n × T × M ÷ ㏒e２ ÷ NA
変数は原子の重さと半減期で、これはトリチウムの原子の重さと半減期を代入します。㏒e２とNAは定数で決まっています。
㏒e２は0.693だそうなのでこれを、NAは6.02214076×10^23を代入します。
次に変数Mはトリチウムの原子量で陽子１個と中性子２個
で３を代入します。電子は１個ですが電子は軽すぎるので
計算に入れないのが通例です。
ちなみにNAは原子量３のトリチウムにNAをかけると
３グラムになるという数で、原子が6.02214076×10の23乗個
集まったときの重さということになります。
変数T（秒）はトリチウムの半減期12.32年なのでこれを
秒に置き換えます。
12.32年 × 365日 = 4496.8日
4496.8日 × 24時間 = 107923.2時間
107923.2時間 × 60分 = 6475392分
6475392分 × 60秒 = 388523520秒
なので388523520を代入します。
nは放射線量（ベクレル）なのでいろいろ変えてみます。
nはそのままで計算します。
m(t)=n × 388523520 × 3 ÷ 0.693 ÷ 6.02214076×10^23

= n × 0.00000000000000279289グラム
 

おお、結構小さい値になりそうですね。

 

まず、放流すると言われる１リッター１５００ベクレル
として計算してみます。
1500 × 0.00000000000000279289グラム = 0.00000000000418934080グラム

 

ALPS処理水の平均１リッター６０万ベクレル
として計算してみます。
600000 × 0.00000000000000279289 = 0.00000000167573632071グラム

 

ALPS処理水の重いほうの１リッター２００万ベクレル
として計算してみます。まあちょっとしか変わらないでしょうけど
2000000 × 0.00000000000000279289 = 0.00000000558578773572グラム

 

一日の放流数753億ベクレル
として計算してみます。
75300000000 × 0.00000000000000279289 = 0.00021030490824993602グラム
おお、増えてきました。これは0.2ミリグラムということになります。
５日間で１人の致死量1ミリグラムを超えそうです。

 

１年目の放流数１１兆ベクレル
として計算してみます。
11000000000000 × 0.00000000000000279289 = 0.03072183254647139798グラム
致死量1ミリグラムを超えて30.7ミリグラムになりました。

 

２年目以降の放流数２２兆ベクレルはその倍の
61.4ミリグラムとなりますね。

 

処理水は日々増えていると言われますが、
今ある全量は1343227立方メートルと書かれています。
これは1,343,227,000リットルという意味です。
また平均は６２万ベクレルとされているので今ある全量を合計すると
1,343,227,000 × 620000 = 832800740000000ベクレル
1,343,227,000 × 620000 × 0.00000000000000279289

= 2.32592407989613314850グラム

つまり今ある全部で2325.9ミリグラムということになります。
多いような少ないようなという感じですが、
そもそも今回のトリチウムはウランなどの燃料の近くにある水が
放射性を持つようになって増えたもので原子炉の通常運転で
増えたものとメルトダウン後に増えているものがあると思います。
メルトダウン後のものは今後も増え続けると予測できます。
これを見ると核融合実験用の２ｋｇ（2000000ミリグラム）の
トリチウムというのがかなりのものだということがわかりますね。

 

さて本題です。安全性について Edit




*1 (ttp://fnorio.com/0108radioactivity_measurement_unit1/radioactivity_measurement_unit1.htm