放射線と放射能の違いは？α・β・γ線の透過力を現役教師が図解【中学理科】

光の仲間です。エネルギーが「波」として伝わる現象をまとめて「電磁波」と呼びます。

電磁波は「波の細かさ（波長）」によって名前と性質が変わりますが、実はすべて同じ仲間です。

• 電波（テレビ・スマホ・WiFi）：波がゆったりしている。
  エネルギーは弱く、人間の目には見えない
• 光（赤・青などの可視光線）：
  波の細かさが、ちょうど人間の目に見える範囲のもの
• 放射線（X線・γ線）：波がものすごく細かい。
  エネルギーが非常に強く、物質を通り抜ける力（透過力）を持っている

放射線（X線・γ線）とは「光の仲間の中でも、とびきり波が細かくてパワーが強いもの」のことなのです。

ニュースなどでよく使われますが、科学的には「放射性物質がもれる」とするのが正解です。

「放射能」とは、放射線を出す能力のことでしたね。

「能力がもれる」というのは、「足の速さ（能力）がもれる」と言っているのと同じで、少し変な日本語になってしまいます。

• 間違い： 放射能（能力）がもれる
• 正解： 放射性物質（ウランなど）が外にもれる

放射性物質が外にもれ出すことで、その場所で放射線が放たれるようになる。

これが「放射能もれ」という言葉が指している本来の状態です。

いいえ、放射線を浴びても、あなた自身が「放射線を出すもの」に変わることはありません。

放射線は「エネルギーの粒や波」なので、体を通り抜けるか、吸収されてエネルギーを失うだけです。

光を浴びても、その人自身がライトのように光り出さないのと同じですね。

• レントゲン： 浴びた瞬間に放射線は消えてしまうため、検査後に体から放射線が出ることはない
• 例外： 原子力発電所の内部などで、極めて強い「中性子線」を直接浴びるような特殊なケースを除けば、日常生活や医療で心配する必要はない

医療で受ける放射線の量は極めて少なく、健康を守るメリットがリスクを大きく上回るため、心配しすぎる必要はありません。

私たちは日常生活の中でも、宇宙や大地から常に放射線を受けています（これを自然放射線といいます）。

医療検査で受ける量と、ふだん受けている量を比べてみましょう。

一度に100mSv以上の大量の放射線を受けると健康被害のリスクが高まるとされていますが、レントゲン1回分（0.06mSv）はその1600分の1以下です。

病気を見つけるメリットの方が圧倒的に大きいため、安心して検査を受けて大丈夫です。

いいえ。実は、私たちの身のまわりにあるごく普通のモノからも放射線は出ています。

放射線は、特別な場所だけに存在するものではありません。

私たちは、生まれたときからずっと次のような「自然放射線」に囲まれて生活しています。

• 宇宙：常に空から降り注いでいる
• 大地：足元の岩石（ラジウムなど）からも出ている
• 空気：私たちが吸っているガス（ラドンなど）からも出ている
• 食べ物： バナナや魚、野菜に含まれるカリウム40なども、実はわずかな放射線を出している

昔、マリー・キュリーたちが発見したラジウムやポロニウムも、もとはといえば自然界の鉱物の中に含まれていたものです。

放射線は、実はとても身近な自然現象の一つなのです。

化学では「水に溶けてイオンに分かれること」を指しますが、放射線の世界では「原子から電子をはじき飛ばしてイオンにすること」を指します。

中3理科の化学分野では、塩化水素が水に溶けて「水素イオン」と「塩化物イオン」に分かれる現象を電離と習います。

放射線における電離も、最終的に「イオンをつくる」という点は同じ。

放射線という強力なエネルギーが原子にぶつかると、原子の中にある「電子」が無理やりはじき飛ばされてしまいます。

1. 衝突前： プラスとマイナスのバランスがとれている
2. 衝突： マイナスの電子が外へ飛び出す
3. 衝突後： バランスが崩れ、プラスの電気を帯びた「陽イオン」になる

上記のように、放射線が通り道の原子を次々とイオンに変えてしまう力を「電離作用」と呼びます。

強い順に「α線 ＞ β線 ＞ γ線」となります。これは「透過力」とはちょうど逆の関係です。

この順番は、放射線が通り道の原子に「どれだけぶつかりやすいか」で決まります。

• α線（ヘリウムの原子核）： 電離【大】／ 透過【小】
  質量が大きくプラスの電気も強いため、原子に最もぶつかりやすい。 相手をイオン化する力は強いが、ぶつかるたびにエネルギーを失うため、すぐに止まってしまう
• β線（電子）： 電離【中】 ／ 透過【中】
  α線より質量がはるかに小さいため、ぶつかる回数が少なくなり、電離・透過ともに中程度になる
• γ線（電磁波）： 電離【小】／ 透過【大】
  質量がない「光」の仲間なので、原子の間をすり抜けやすく、めったにぶつからない。 電離させる力は弱いが、エネルギーを失わずにどこまでも突き進む

「質量（重さ）のある粒」か、「質量ゼロのエネルギーの波」かという点が決定的に違います。

放射線は、その正体によって大きく2つのグループに分けられます。

1.「粒」のグループ（α線・β線など）
原子の一部が、猛スピードで飛んでくる「モノ」です。

• α線： ヘリウムの原子核という「大きな粒」
• β線： 電子という「小さな粒」 

2.「エネルギー」のグループ（γ線・X線）
質量（重さ）がゼロで、光と同じ速さで伝わる「波」です。

• γ線・X線： 正体は非常に強いエネルギーを持つ電磁波

α線やβ線が「飛んでくる弾丸」だとすれば、γ線やX線は「突き抜ける強力なライト」のようなイメージ。

どちらもぶつかれば相手を変化させる力（電離作用）を持っていますが、正体が「モノ」なのか「エネルギーの波」なのかという大きな違いがあります。

性質はほぼ同じですが「どこから発生したか」という出身地が違います。

どちらも正体は「波長の短い電磁波」ですが、以下のようなちがいがあります。

• ガンマ線（γ線）：原子核から出る →不安定な原子核が、より安定した状態に変化しようとするときに放出される「エネルギー」
• X線：原子核の外から出る →原子核の周りにある電子のエネルギー状態が変わったり、高速の電子が金属にぶつかって急ブレーキがかかったりしたときに出る「エネルギー」

ルールの「適用範囲」が違うからです。化学変化は「原子の組み合わせ」が変わるだけで、放射線を出す反応は「原子そのもの」が作り変わる反応です。

これまで習った「化学変化」と、放射線に関係する「核反応」を分けて考えるとスッキリします。

• 化学変化（中2・中3化学）： 原子のまわりにある「電子」をやり取りして、つながり方（組み合わせ）を変える反応。 原子核は変化しないため、原子の種類そのものは変わらない
• 核反応（中3物理・放射線）： 原子の中心にある「原子核」そのものが壊れたり変化したりする反応。 中心部が作り変わるため、別の種類の原子に変化する。

中2で習った「ドルトンの原子説（原子は変わらない）」は、あくまで「化学変化のルール」。 放射線を出すときは、その一歩先の「原子の中身が作り変わる特別なルール」が働いていると考えてください。

中性子と「同じ重さ」の水素が、中性子の勢いを吸収して止めてくれるからです。

• 中性子線が鉄などにぶつかる場合： 中性子が重い原子核にぶつかっても、スーパーボールが大岩に当たった時のように、スピードを保ったまま跳ね返る。 壁の中で何度も跳ね返りながら、勢いが衰えないまま通り抜けてしまう
• 中性子線が水にぶつかる場合： 水に含まれる「水素」の原子核は、中性子とほぼ同じ重さ。 中性子が水素にぶつかると、水素の原子核がクッションとなり、中性子がスピードを落として（運動エネルギーを失って）止まる

「跳ね返す」のではなく「勢いを吸収する」。

これが中性子を止めるために「同じ重さの水素」が必要な理由です。

19世紀末、わずか数年の間に、現在の放射線・放射能の基礎となる大発見が相次ぎました。

1.X線の発見（1895年）：
レントゲン（ドイツ）が真空放電の実験中に発見。
正体不明のため「X」と名づけた。
透過力を利用した骨の撮影に成功し、第1回ノーベル物理学賞を受賞している。

2.放射線の発見（1896年）：
ベクレル（フランス）がウランから出る放射線を発見。
「天然の物質から放射線が出ている」ことが確認された最初の例である。

3.α線・β線・γ線の命名（1899年〜）：
ラザフォード（ニュージーランド）が、放射線に数種類あることを見抜いた。
透過力の弱い順にギリシャ文字の「アルファ線」「ベータ線」と名づけ、後に「ガンマ線」も分類した。

4.新物質の発見（1898年）：
キュリー夫妻（マリー：ポーランド、ピエール：フランス）が、放射線を出す能力を「放射能」と命名。
新たにポロニウムとラジウムを発見した。

5.中性子線の発見（1932年）：
チャドウィック（イギリス）が、原子核を構成する「中性子」を発見。
非常に透過力が高い中性子線の正体が明らかになった。

6.放射線防護の研究（1920年代〜）：
シーベルト（スウェーデン）が、放射線の人体への影響を研究。
安全基準の策定やICRPの設立に尽力するなどの功績から、人体への影響を表す単位「Sv」の由来となった。

これらは「ギリシャ文字」です。アルファベットの語源になった文字で、理科や算数・数学で使われています。

放射線では、発見者のラザフォードが「1番目、2番目、3番目…」という意味で、ギリシャ文字の順番通りに名前を付けました。

よく見かけるギリシャ文字の例：

• α（アルファ）・β（ベータ）： 放射線のほか、星座の中で明るい順（α星、β星）を表すのに使われる
• γ（ガンマ）： 透過力が非常に強い「γ線」として有名
• π（パイ）： 算数・数学で習う「円周率」
• Ω（オメガ）： 中2物理の「電気」で習う、抵抗の単位。

私たちが普段使っている「アルファベット」という言葉も、実は「アルファ」と「ベータ」をつなげたものが由来です。

ちなみにギリシャ文字の大文字と小文字、よみかたの一覧は次のとおりです。

次のように身のまわりで幅広く活用されています。

医療：

• 診断：CT検査やX線撮影により、体を切らずに内部の様子や腫瘍を調査する
• 治療：がん細胞に放射線を照射して死滅させる
• 衛生：強い放射線により、注射器などの医療器具を強力に滅菌する

  工業：

• 測定：タンク内の水量の計測や、高温の鉄板の厚さを精密に測定する
• 加工：電線ケーブルの被覆材や熱収縮チューブ、自動車のタイヤの強度を高めるための加工に利用される

  農業：

• 防虫： 害虫の繁殖を抑えるなど、農作物を守るための殺虫に利用される
• 品種改良： 放射線による突然変異を利用して、病気に強い品種などを作る

本当です。プラスチックなどの高分子材料に放射線を当てると、元の形に戻ろうとする「形状記憶性」が備わることがあります。

放射線のエネルギーによって物質の分子同士が複雑に結びつく「架橋（かきょう）」という反応が起こるためです。

• しくみ：放射線を当てて「架橋」させたプラスチックは、加熱して形を変えても、再び熱を加えると分子の結びつきによって元の形に戻る
• 利用例：電線を保護する「熱収縮チューブ」。 熱を当てるとシュッと縮んで密着するのは、製造工程で放射線が利用され、形状記憶性が与えられているから。

被ばく量を最小限に抑えるための「距離・遮蔽（しゃへい）・時間」の3つの原則です。

【安全対策の3原則】

1. 放射性物質から離れる
2. 放射線をさえぎる
3. 放射性物質の近くにいる時間を短くする

1.距離：遠ざかる
放射性物質から離れるほど、受ける放射線は急激に弱まる。
放射線は四方八方に広がるため、距離が2倍になれば、放射線の強さは4分の1まで減少する。

2.遮蔽：さえぎる
放射性物質との間に「壁」を置く。
放射線の種類に応じたしゃへい材（紙、アルミニウム板、鉛、コンクリートなど）を用いて、放射線を食い止める。

3.時間：短くする
放射線を受ける場所にいる時間をできるだけ短くする。
滞在時間に比例して被ばく量が増えるため、作業時間を短縮することが直接的な防御に繋がる。

「放射線測定器」や「霧箱（きりばこ）」を使うことで、放射線の存在や通り道を確認できます。

• 放射線測定器： 放射線が測定器の中を通ったときに電気信号を発生するしくみを利用し、放射線の量や強さを数値などで表す
• 霧箱（きりばこ）： エタノールの蒸気を満たした容器の中を放射線が通ると、飛行機雲のように白いすじが現れる装置。 放射線の通り道を直接目で見て確認できる

ほかにも、高いエネルギーを持つ「陽子線（ようしせん）」や「重粒子線（じゅうりゅうしせん）」などが存在します。

陽子線や重粒子線は特に、最新の医療現場でがん治療などに活用されています。

• 陽子線（ようしせん）： 水素の原子核（陽子）を加速させたもの。 がん細胞にピンポイントでダメージを与える治療に使われる
• 重粒子線（じゅうりゅうしせん）： 炭素などの原子核を加速させたもの。 陽子線よりもさらに破壊力が強く、深部のがん治療に有効

原子核が不安定で、放射線を出して別の種類の原子に変わろうとする性質を持つ元素のことです。

同じ元素でも、中性子の数が異なり、放射線を出すものを「放射性同位体」と呼びます。

放射性同位体は、原子核の中のバランスが悪く、エネルギーが余っていて不安定な状態です。

余分なエネルギーを「放射線」として外に放出することで、安定した別の原子に変化（壊変）しようとします。

身近な例として、次のような放射性元素があります。

• 炭素14： 考古学で遺跡の年代を測定するのに使われる
• カリウム40： 私たちが普段食べているバナナや野菜などの食品にも、ごくわずかに含まれている