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放射能とは 放射線とは

5.不安定な原子核は、放射線を出します。

ここでは、不安定な原子核について、例をあげて説明します。

不安定な三重水素の原子核の中では、1個の中性子(n)が陽子(p)に変わり、
電子(eで表します)を放出します。(図7)
この放出された電子をベータ(β)線といいます。

放射線を放出すると、原子核は別の原子核に変わります。
これを原子核の 壊変 といいます。

三重水素のベータ線放出

図7 三重水素のベータ線放出

次に、カリウム(Kと表します)を例にとります。

安定なカリウムの原子核は、19個の陽子と20個の中性子から構成されていますが、
なかには19個の陽子と21個の中性子からなる原子核も存在します。
この原子核は不安定で、この原子核のなかの中性子1個が陽子に変わり、
電子を放出します。
三重水素と同様にベータ線を放出します。
ところがこれだけで安定になるのではなく、まだ余分なエネルギーが存在するため、
このエネルギーを光子(電磁波の一種)として放出します。(図8)
この光子をガンマ(γ)線といいます。

カリウム40のベータ線とガンマ線放出

図8 カリウム40のベータ線とガンマ線放出

次に、ウラン(Uと表します)を例にとります。

ウランには、安定な原子核を持つものはありません。
「2.陽子と中性子の組み合わせの例を説明します。」のところで説明した
ウラン238の原子核は、陽子2個と中性子2個を組にして放出し、
一度に大きなエネルギーを減らそうとします。(図9)

ウラン238のアルファ線放出

図9 ウラン238のアルファ線放出

この陽子2個と中性子2個の組をアルファ(α)線といいます。
このとき、同時にガンマ線も放出します。
この陽子2個と中性子2個の組は、じつは先ほど 図4 で説明したヘリウムの原子核と
同じものなのです。アルファ線の正体は、ヘリウム原子核だったのです。

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