ラドン

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アスタチン ラドン フランシウム
Xe

Rn

Uuo
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ウンウントリウム (Uut), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: ウンウンペンチウム (Uup), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: ウンウンセプチウム (Uus), ハロゲン
Element 118: ウンウンオクチウム (Uuo), 希ガス
Radon has a face-centered cubic crystal structure
86Rn
外見
無色気体
一般特性
名称, 記号, 番号 ラドン, Rn, 86
分類 希ガス
, 周期, ブロック 18, 6, p
原子量 (222) g·mol-1
電子配置 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
電子殻 2, 8, 18, 32, 18, 8(画像
物理特性
気体
密度 (0 °C, 101.325 kPa)
9.73 g/L
融点 202.0 K, −71.15 °C, −96.07 °F
沸点 211.3 K, −61.85 °C, −79.1 °F
臨界点 377 K, 6.28 MPa
融解熱 3.247 kJ·mol-1
蒸発熱 18.10 kJ·mol-1
熱容量 (25 °C) 5 R/2 = 20.786 J·mol-1·K-1
蒸気圧
圧力(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 110 121 134 152 176 211
原子特性
酸化数 2
電気陰性度 2.2 (ポーリングの値)
イオン化エネルギー 1st: 1037 kJ·mol-1
共有結合半径 150 pm
ファンデルワールス半径 220 pm
その他
結晶構造 面心立方格子構造
磁性 反磁性
熱伝導率 (300 K) 3.61 m W·m-1·K-1
CAS登録番号 10043-92-2
最安定同位体
詳細はラドンの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
210Rn syn 2.4 h α 6.404 206Po
211Rn syn 14.6 h ε 2.892 211At
α 5.965 207Po
222Rn trace 3.8235 d α 5.590 218Po
224Rn syn 1.8 h β 0.8 224Fr

ラドン (: radon) は原子番号86の元素元素記号Rn

歴史[編集]

ラジウムに接した大気が放射性を持つということはキュリー夫妻が発見していたが、1900年になって、ドイツの物理学者フリードリヒ・エルンスト・ドルン (Friedrich Ernst Dorn) が元素であることを発見し、アーネスト・ラザフォードフレデリック・ソディトリウムから発見していた放射性の気体と同一であることを示した[1]

ドルンはこの元素を「放射」を意味する “emanation” と呼んだが、ラザフォードは “radium emanation” と呼び、ウィリアム・ラムゼーラテン語で「光る」を意味する “nitens” にちなみ「ニトン (Niton)」と呼んだ。結局、1923年になってラジウムから生まれる気体という意味から、ラテン語radius を語源とする “radon” とすることが化学者たちの国際機関により決定した。

特徴[編集]

ラドンは自然起源の無色無臭の気体で希ガスの中で最も重い元素である。安定同位体は存在せず、すべて放射性同位体である。

融点は−71.15 °C沸点は−61.85 °C

希ガス元素なので不活性であるが、フッ素との化合物が存在する。水に対するラドンの溶解度は他の希ガス元素と比較して、キセノンの約2倍、クリプトンの約4倍、アルゴンの約8倍、ネオンヘリウムの約20倍である。有機溶剤やプラスチックに対するラドンの溶解度は水に対するそれよりも約50倍大きい。

同位体[編集]

最も半減期の長い 222Rn は 238U を始まりとするウラン系列に属し、起源は 238U(半減期4.468×109年) → 234U(2.455×105年) → 230Th(7.538×104年) → 226Ra(1600年) → 222Rn(3.8日)である。

222Rn の壊変生成物は数十分の半減期で高エネルギーのα線3本及びβ線2本の放射線を出して 210Pb(約22年)に至る。

ラドンの同位体には特に名前が付いているものがある。222Rn を狭義にラドン、220Rn をトロン(thoron、記号 Tn)、219Rn をアクチノン(actinon、記号 An)と呼ぶ。ラジウムトリウムアクチニウムの壊変によって得られることに由来し、それぞれ別の気体と考えられていた頃の名残である。

なお、222Rn は WHO の下部機関 IARC より発癌性があると (Type1) 勧告されており、土壌に含まれるラドンが地下室に蓄積することなど、危険性が指摘されている。

発生[編集]

ラドンの上位核種であるウランは地下深部にあってマグマの上昇とともに地表にもたらされる。マグマが比較的ゆっくりと固まると、花崗岩に見られるように長石石英雲母の結晶が大きく成長する。その結果として、ウランなど他の元素成分は結晶間の隙間に追いやられる。風化によって結晶間のウランが岩石から解き放たれ、河川上流など酸化環境で水に溶けやすいウラニル錯体として水によって運搬される。水中ウランは扇状地断層など河川水が地下水化しやすい還元環境で堆積層に濃集を繰り返し、ウラン、ラジウム、ラドンの濃度の高い地層が形成される。

用途[編集]

放射線源(放射性同位体)として利用されていたが、現在は他のもの(コバルトストロンチウムなど)に置き換えられている。

地下水中のラドンの調査は、掘り返すことの困難な地下構造を知る上で重要である。ラドンの拡散速度及び地下水の垂直流動速度に比較して、ラドン半減期の短さから地層単位で異なるラドン濃度を反映しやすい。短いスケールとしての、水のトレーサーとしての利用がある。地震の先行現象としての地下水ラドン濃度変化は、1970年代より数多く報告されているが、その機構はまだ十分解明されてはいない。

保健衛生面からは、ラドンは気体として呼吸器に取り込まれ、その娘核種が肺胞に付着することでウラン鉱山労働者などに放射線障害を起こしやすい。公衆の発ガン性リスクとしては、石造りの家、地下室などの空気中ラドン濃度調査が重要である。

ラドンによる体内被曝量は、日本平均で年間0.4 mSv、世界平均で年間1.28 mSvと言われている[2][3][4]

ラドン温泉[編集]

温泉の含有成分としてラドンを含むものは放射能泉として分類される。ラドンおよびそれ以後の各種放射性同位体が放つ放射線が健康に寄与するとの考え方(ホルミシス効果)があり、痛風血圧降下、循環器障害の改善や悪性腫瘍の成長を阻害するなどの効能が信じられている。

単純放射能泉又は含放射能-ラドン泉とは、ラドン222の濃度が74 Bq/L以上のものとし、ラジウムが100 ng/L以上含まれるものである。オーストリアや日本、ロシアをはじめ、世界中に、療養のために活用されるラドン温泉やラドン洞窟が存在する。

1940年にオーストリアバート・ガスタイン(英語読みは「バドガスタイン」)のタウエルン山でラドン温泉が発見され、1950年代からインスブルック大学医学部とザルツブルク大学理学部の共同研究で、ラドン濃度と治療効果との関連性について研究が開始された[5]。研究の結果、臨床医学的に有効である病気には、強直性脊椎炎(ベヒテレフ病)、リュウマチ性慢性多発性関節炎、変形性関節症、喘息、アトピー性皮膚炎などが挙げられ、ラドン (222Rn) 放射能レベルが300 - 3000 Bq/Lと高い世界の全ての温泉では、適応症のリストが経験的に同じようなものになるとされる。バート・ガスタインのラドン温泉ではラドン222の濃度が110 Bq/L以上で放射能療養泉と呼ばれ、年間約10,000人の患者が訪れる。

また、バート・ガスタインの近郊には、ガスタイン療養トンネルがあり、「トンネル療法」が実践されている[5]。治療方式は、電動トロッコでトンネル内に入り、約2.5 km奥にある4か所の治療ステーションで一定時間ベッドに臥床する。ラドン濃度は166,500 Bq/m2で、トンネル内温度は37 - 41.5 °C、湿度は70 - 95 %である。標高は1,888 - 2,238 m。

日本国内では三朝温泉鳥取県三朝町)、有馬温泉兵庫県神戸市)、るり渓温泉京都府南丹市)、湯来温泉広島市佐伯区)などがラジウム温泉として知られている。特に三朝温泉は療養泉として古くから様々な患者を受け入れている。

日本においては「ラドン」+「温泉」の造語であり、主に人工ラドン発生装置を設置し浴槽内へ安全な一定の濃度に保たれたラドンガスを送り、ラドン浴室内にて吸入するのが本来の「ラドン温泉」である。医療目的に設置されている施設も多い。 天然の「含放射能-ラドン泉」と混同されるケースも多々あるが、効能効果で大きな差がある。

屋内ラドンの危険性[編集]

ラドンは喫煙に次ぐ肺癌のリスク要因とされ、これまでに、住居内におけるラドン濃度と肺癌リスクの関係について多数の研究が行われている。それらの研究を統合したメタアナリシスの結果によれば、屋内ラドンによるリスクは線量に依存し、時間加重平均暴露値として150 Bq/m3あたり24 %の肺癌リスクの増加になることがわかった[6]。同様に大規模な症例数を用いた解析として、欧州9ヶ国の13の症例対照研究を対象にしたプール解析の結果は、線量応答反応は LNT モデルに従っており、統計学的に有意な正の値で、100 Bq/m3(ランダム誤差を調整した暴露推定値)あたり16 %の肺癌リスクの増加を示し[7]、他の組織型に比べて小細胞肺癌のリスクが高く、ラドンに暴露した鉱夫の小細胞癌の疫学的研究とも矛盾しない結果が得られた[8]

ラドン濃度から被曝線量への換算[編集]

屋内ラドンの吸入による被曝線量 D [mSv]は、UNSCEAR により次式で表される[9][10]

D = QKTF

Q は空気中のラドン濃度 [Bq/m3]、K は線量換算係数で、値は9×10−6 mSv/(Bq h /m3) が用いられる。T は所在期間で、年間の逗留率を0.8と仮定すると、0.8×8760 h/年。F はラドン壊変生成核種のラドンに対するポテンシャルアルファエネルギーの比で、屋内の値として0.4が用いられる。

これらの値を用いて計算すると、屋内ラドン濃度の世界の算術平均は40 Bq/m3なので、年間の被曝線量D は、(40 Bq/m3) × (9×10−6 mSv/(Bq h/m3)) × (0.8×8760 h/年) × 0.4 ≒ 1 mSv/年と見積もられる。日本の屋内ラドン濃度の算術平均は15.5 Bq/m3で、年間の被曝線量 D は0.39 mSv/年となる。100 Bq/m3なら、2.5 mSv/年と換算される。

WHOによる屋内ラドンの危険性に関する問題提起[編集]

2005年6月、世界保健機関 (WHO) は、ラドンは喫煙に次ぐ肺癌のリスク要因とし、これまでに、住居内におけるラドン濃度と肺癌リスクの関係について多数の研究が行われているとして、放射性であるラドンが肺癌の重要な原因であることを警告した[11][12]

同機関は、各国の肺癌の発生率を低減させる活動の一部として、各地域におけるラドンガスに関連する健康被害の軽減を支援するための初の国際ラドンプロジェクトを2005年に発足させ[11]、2009年にはその成果を「屋内ラドンに関するWTOハンドブック」として公表した[13]

2004年、欧州の疫学調査の基礎データを解析した結果、100 Bq/m3レベルというラドン濃度環境においても肺がんのリスクが有意に高く、その線量-効果関係は、閥値無しで直線的な関係(どれほど微量な線量であっても、それに見合った分だけ発がん確率が上昇する)にあるという論文が発表された[14][15]

2005年8月、WHO は、高自熱放射線とラドンに関する第6回国際会議 (6th lnt. Conf. on High Levels of Natural Radiation and Radon Areas) を開催し、RRR (Residential Radon Risk) に関するラドンプロジェクトを開始した。200 - 400Bq/m3の室内ラドン濃度を限界濃度あるいは基準濃度として許容している国が多数である[16]

アメリカの環境保護庁 (EPA) の見解によると、ラドンに安全量はなく、少しの被曝でも癌になる危険性をもたらすものとされ、米国科学アカデミーは毎年15,000から22,000人のアメリカ人が屋内のラドンが関係する肺癌によって命を落としていると推定している[17][18]

ラドンの化合物[編集]

脚注[編集]

  1. ^ 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社1998年、350頁。ISBN 4-06-257192-7 
  2. ^ http://www.chuden.co.jp/energy/nuclear/nuc_hosha/nuch_sizen/index.html
  3. ^ 国連科学委員会 (UNSCEAR) 2000年報告(「原子力・エネルギー」図面集2009)
  4. ^ http://safety-info.nifs.ac.jp/safe/safe_ref.html
  5. ^ a b 滋賀医科大学名誉教授 青山喬. “ラドンで関節炎を治そう”. 2011年3月30日閲覧。
  6. ^ Maria Pavia et al. (2003). “Meta-analysis of residential exposure to radon gas and lung cancer”. Bulletin of the World Health Organization 81 (10): 732-738. doi:10.1590/S0042-96862003001000008. http://www.who.int/bulletin/volumes/81/10/Pavia1003.pdf. "Our meta-analysis suggests a significantly increased risk of lung cancer in people exposed to radon gas in their homes. This association seems to be dose related, and an increase of 24% in the risk of lung cancer was found at a time-weighted mean exposure of 150 Bq/m3." 
  7. ^ Sarah Darby et al. (2004). “Radon in homes and risk of lung cancer: collaborative analysis of individual data from 13 European case-control studies”. British medical journal 330 (7485): 223-227. doi:10.1136/bmj.38308.477650.63. http://www.bmj.com/content/330/7485/223.full. "This corresponds to an increase of 16% (5% to 31%) per 100 Bq/m3 increase in usual radon—that is, after correction for the dilution caused by random uncertainties in measuring radon concentrations. The dose-response relation seemed to be linear with no threshold and remained significant (P = 0.04) in analyses limited to individuals from homes with measured radon < 200 Bq/m3." 
  8. ^ Sarah Darby et al. (2004). “Radon in homes and risk of lung cancer: collaborative analysis of individual data from 13 European case-control studies”. British medical journal 330 (7485): 223-227. doi:10.1136/bmj.38308.477650.63. http://www.bmj.com/content/330/7485/223.full. "The increase in risk per 100 Bq/m3 measured radon, however, was 31.2% (12.8% to 60.6%) for small cell lung cancer, while for all other histological types combined it was 2.6% (< 0% to 10.2%) (P = 0.03 for difference), in accordance with the steeper dose-response relation reported for small cell cancer in early studies of miners exposed to radon." 
  9. ^ 下道國 (December 2007), “自然環境中のウラン —環境中ウラン濃度とウランのクリアランス・レベル—”, 原子力バックエンド研究 (原子力学会バックエンド部会) 14 (1): pp. 43-50, http://wwwsoc.nii.ac.jp/aesj/backend/JNUCE/Vol14-1/p43-50.pdf 2011年7月5日閲覧。 
  10. ^ 下道國ほか (2006), “岐阜県の一温泉施設のラドン濃度と被曝線量試算”, 温泉科学 (日本温泉科学会) 55: pp. 177-187, http://www.hotspringsci.jp/index/vol55_pdf/vol55no4_177_187.pdf 2011年7月5日閲覧。 
  11. ^ a b 「WHO、ラドンによる危険性を最小化するためのプロジェクトを開始」
  12. ^ 飯本武志(東京大学准教授)「ラドンの安全規則」(「職場と一般環境のラドンの対策」)
  13. ^ (WHO) International Radon Project
  14. ^ [Radon in homes and risk of lung cancer:collaborative analysis of individual data fromn 13 European case-control studies] - Br. Med. J, 24
  15. ^ (独)放射線医学総合研究所 山田裕司. “WHO国際ラドンプロジェクトについて”. 2011年3月30日閲覧。
  16. ^ 「大気中と水中のラドン濃度に関するガイドライン」『ラドンと癌』(pdf)<WHO> p. 3
  17. ^ US Environmental Protection Agency. “Radon, Radiation Protection”. 2011年5月18日閲覧。 “There is no safe level of radon--any exposure poses some risk of cancer. In two 1999 reports, the National Academy of Sciences (NAS) concluded after an exhaustive review that radon in indoor air is the second leading cause of lung cancer in the U.S. after cigarette smoking. The NAS estimated that 15,000-22,000 Americans die every year from radon-related lung cancer.”
  18. ^ 翻訳責任 国立保健医療科学院、生活環境部 鈴木元、緒方裕光、笠置文 (2009年1月), 環境保護庁 住居内ラドンによるリスクの評価, “生活環境部の提供する情報”, 国立保健医療科学院生活環境部, http://www.niph.go.jp/soshiki/seikatsu/radon/model1.pdf 2011年7月3日閲覧。