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キセノン133 (Xenon-133・133Xe) とは、キセノンの同位体の1つ。

キセノン133
概要
名称、記号 キセノン133,133Xe
中性子 79
陽子 54
核種情報
天然存在比 0
半減期 5.2475 ± 0.0005 日
親核種 133mXe (IT)
133I (β-)
崩壊生成物 133Cs
同位体質量 132.9059107(26) u
スピン角運動量 3/2+
余剰エネルギー −87643.6± 2.4 keV
β- 0.346 MeV

目次

概要編集

133Xeはキセノンの主要な放射性同位体の1つである。133Xeは5.248日の半減期をもち、ベータ崩壊によって427keVのエネルギーを放出し、安定同位体である133Cs崩壊する[1]

 

133Xeは、一部の長寿命の半減期を持つと推定されている安定同位体を除けば、127Xeの36.35日、131mXeの11.9日に次いで半減期の長い放射性同位体である。また、133Xeには核異性体133mXeがあり、2.2日の半減期をもって核異性体転移をして133Xeになる。また、核分裂生成物の1つである133Iは半減期21時間のベータ崩壊によって133Xeになる[1]

133Xeは通常自然界には存在しない同位体であるが、後述するとおり人為的な行動によって大気中に極微量含まれていることがある。

核分裂との関連編集

 
核燃料として燃えた際の233U235U239Puの核分裂生成物の収率のグラフ。133Xeは235Uおよび239Puの熱中性子における核分裂では133Csと共に最も生じやすい核種である。
 
133Xeは核分裂反応で生じる主要な核種であり、原子力事故の際に放出される放射性物質のかなりの量を占める。

133Xeは原子力発電所核兵器における核分裂反応をする核燃料である235U239Puの主要な核分裂生成物である[2]。核分裂反応の条件によって生じる核種の種類や割合には若干の差が生ずるが、133Xeは137Cs131Iと同じくらい圧倒的な量が生成され、しかもキセノンは希ガスのためにほとんど化学反応をせず、単原子分子のために狭い隙間も通り抜けて大気中に容易に放出・拡散する。また、半減期が若干長いため時間が経っても残りやすく、原子力事故核実験の際には測定の対象となりやすい核種である[3]

例えば、福島第一原子力発電所事故の際には、原子力安全・保安院の推定で1.1×1019Bq[4]NILU英語版のA. Stohlらの推定では1.24×1019Bq[5]ZAMGドイツ語版の推定で1.67×1019Bq[6]もの133Xeが放出されたと推定されている。133Xeは風によって数日で世界中へと拡散した[5]。原子力安全・保安院の推定データを用いれば、放出した放射性物質の24質量%が133Xeである[4][7][8]。このように多量に放出・拡散されやすい133Xeであるが、原子力事故の際に放射性物質による汚染や内部被曝などの影響を考慮する核種に133Xeは挙げられない。それは、133Xeが希ガスとしての性質を持つため、137Cs131I90Srなどのような核種とは異なり、体内に蓄積しにくいためである。

過去の原子力事故核兵器における133Xeの放出量
×1017Bq g
福島第一原子力発電所事故 110[4] 1600
チェルノブイリ原子力発電所事故 65[9] 940
広島市への原子爆弾投下 1.4[10] 20
ウィンズケール原子炉火災事故 1.2[11] 17
福島第一原子力発電所から放出された主要な放射性同位体の量[1][4][7][8]
核種 ×1015Bq g 質量%
137Cs 15 4700 70
133Xe 11000 1600 24
134Cs 18 380 5.6
131I 160 35 0.52
90Sr 0.14 28 0.42
132Te 88 7.7 0.11

また、北朝鮮のような一部の国に対して、核実験を行ったかどうかの監視に135Xeと共に測定対象となっている[3]2013年の北朝鮮の核実験では、当初はもれ出た放射性物質の検出がされなかったが、実験から55日後に包括的核実験禁止条約機関日本高崎市およびロシアウスリースクに設置した検出器で、非常に微量であるが北朝鮮の核実験由来と推定される133Xeと131mXeを検出している。その同位体比は実験から検出日までの日時と一致するものであった[12][13]。核兵器では燃料にウランプルトニウムのどちらを用いるかによって若干放射性同位体の割合が変化し、その割合も良く知られているため、検出された133Xeと135Xeの量から、間接的にどの種類の核兵器を用いたかを推定する事が出来る[3]

医学的用途編集

133Xeは主に81.0keVのガンマ線を放出するため、の換気機能や血流の機能をシンチグラフィ化するための検査用吸引ガスとして用いられる。肺から吸引した場合、体内を循環した133Xeの95%が肺から体外へと抜け出る。また、健常者5例による3.70×108Bqの133Xeの吸入における空気による洗い出しの生物学的半減期は平均21秒である[14][15]。先述の通り133Xeは原子力発電所で大量に生成されるため、この用途のために原子炉から回収されている[16]

出典編集

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  1. ^ a b c The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties National Nuclear Data Center
  2. ^ Periodic Table--Xenon United States Geological Survey
  3. ^ a b c A Technical Analysis: Deconstructing North Korea’s October 9 Nuclear Test Arms Control Association
  4. ^ a b c d 東京電力株式会社福島第一原子力発電所の事故に係る1号機、2号機及び3号機の炉心の状態に関する評価について 原子力安全・保安院
  5. ^ a b Xenon-133 and caesium-137 releases into the atmosphere from the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant: determination of the source term, atmospheric dispersion, and deposition Atmospheric Chemistry and Physics
  6. ^ Reactor accident Fukushima – New international study on emissions of radioactive substances into the atmosphere Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
  7. ^ a b ただし、137Csは133Xeと比べて質量は数倍多いものの、放射能の値は133Xeの方が桁違いに多い。比放射能も参照。
  8. ^ a b 同位体の質量数とベクレルの値が分かっていれば放射性同位体の質量は計算できる。詳しい計算はベクレルの項目も参照。
  9. ^ Annex D. Health effects due to radiation from the Chernobyl accident United Nations
  10. ^ SCOPE 50 - Radioecology after Chernobyl Scientific Committee on Problems of the Environment
  11. ^ 『Radioactive Releases in the Environment』Radioactive Releases in the Environment 0859511820
  12. ^ CTBTOによる2月12日の北朝鮮により発表された核実験と一致する放射性核種の検知 外務省
  13. ^ 2月の北朝鮮核実験で放出か、高崎で放射性ガスを観測、ロイター、2013年4月24日
  14. ^ キセノン-133VSS®ガス 医薬品情報データベース
  15. ^ ジーナイガス®-Xe133 富士フイルムRIファーマ株式会社
  16. ^ Xenon Los Alamos National Laboratory

関連項目編集

軽量:
132Xe
キセノン133は
キセノン同位体である
重量:
134Xe
133I (β-)
133mXe (IT)

崩壊生成物
キセノン133
崩壊系列
133Cs-)
崩壊