Strontium 90

新語時事用語辞典

ストロンチウム90

読み方：ストロンチウムきゅうじゅう
別名：Sr-90
英語：strontium90

ストロンチウムの放射性同位体。半減期は約29年。原子炉内の核分裂反応で副産物として生成される物質のひとつである。

ストロンチウムはカルシウムと同様に体内に取り込まれやすく、骨に蓄積されやすいという性質がある。その性質を生かして、半減期50日程度の人工放射性同位体である「ストロンチウム89」などは、骨転移した癌の放射線治療などにも用いられる。しかしストロンチウム90は半減期が長いため、体内に取り込まれると長期的に放射線を出し続け、骨髄細胞の破壊による白血病などの害をもたらす可能性が高い。なお、甲状腺がんを引き起こしやすいとされる「ヨウ素131」の半減期は8日である。

関連サイト：
ストロンチウム - 環境科学技術研究所

（2011年4月13日更新）

原子力放射線用語

ストロンチウム－９０

読み方：すとろんちうむ９０
英語表記：strontium-90

ストロンチウムは、原子番号３８の元素。このうちストロンチウム－９０（Ｓｒ－９０）は、半減期２８．８年でベータ線を放出する放射性核種である。この娘核種のイットリウム－９０は、半減期６４．１時間で強いベータ線を放出する放射性核種である。
これの化学的性質は、カルシウムと同じアルカリ土類元素であり、飲食により体内に入ると骨に蓄積し、骨髄腫や造血器障害を起こし、半減期も長いので、内部被ばくでの観点から注目される放射性核種である。
またこれは、セシウム－１３７と同様に過去の核実験によって、降下物（フォールアウト）として地球規模で汚染された。

ウィキペディア

ストロンチウム90

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/10/13 07:16 UTC 版)

この項目では、ストロンチウムの同位体について説明しています。バンドについては「ストロンチウム90 (バンド)」をご覧ください。

ストロンチウム90
核種の一覧
概要
名称、記号	ストロンチウム90,90Sr
中性子	52
陽子	38
核種情報
天然存在比	〜0 %
半減期	28.79 y
同位体質量	89.907733342(2752) [1] u
スピン角運動量	0+
余剰エネルギー	-85945.838± 2.564 keV
結合エネルギー	8695.9± 0.032 (1核子当り) keV
崩壊モード	崩壊エネルギー
β-	0.545908(1406) MeV

ストロンチウム90はストロンチウムの同位体の一種であり、その質量数が90のものを指す。天然ストロンチウムに存在する安定同位体(⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁷Sr, ⁸⁸Sr)より中性子過剰であるためβ不安定核となり、放射性同位体である。

ウランやプルトニウムの核分裂生成物として数%程度生成し、高レベル放射性廃棄物やいわゆる死の灰中に多量に含まれる。

放射性崩壊

ストロンチウム90は中性子過剰であるためβ崩壊により⁹⁰Y(イットリウム)を生成し、これはさらにβ崩壊して安定な⁹⁰Zr(ジルコニウム)となる。純粋な⁹⁰Srは初期には⁹⁰Yを殆ど含まないが次第に増加し1ヶ月程度で放射平衡に達し、約3900分の1の⁹⁰Yを定常的に含むようになる。

半減期は28.79年であり、1グラムのストロンチウム90の放射能強度は5.11×10¹²ベクレルとなるが、続いて半減期の短い（64時間）娘核種の⁹⁰Yの崩壊を伴うため最終的にはこの2倍となる。⁹⁰Yのβ崩壊エネルギーは2279.783±1.619 keVと、⁹⁰Srの545.908±1.406 keVよりもかなり高く、より透過性の高いβ線を放射し危険性も高い。その透過力は厚さ1cmの水で遮蔽出来ないほどであり、体内に取り込まれると充分に細胞を損傷し得る。

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{38}Sr\ {\xrightarrow[{28.79\ years}]{\beta ^{-}\ 0.5459\ MeV}}\ _{39}^{90}Y\ {\xrightarrow[{64.053\ hours}]{\beta ^{-}\ 2.280\ MeV}}\ _{40}^{90}Zr} }$

存在

自然界には殆ど存在しないが、稀に起きる天然ウランの自発核分裂により痕跡量が存在する^[2]。現在環境中で検出されるストロンチウム90は殆どが過去における核実験による放射性降下物の残留物である^[3]。1950年代から1960年代にかけて盛んに核実験が行われたため、半減期の約2倍の期間が経過した2011年でも当時環境中に放出された⁹⁰Srの約1/4が残存していることになる。ストロンチウムの単体は極めて反応活性な金属で、水とさえ激しく反応して水素を発生するため環境中において単体としては存在し得ず、常に水中や化合物中のイオン(Sr²⁺)として存在する。

生成

ウラン235が減速中性子により核分裂を起こすと質量数が90-100付近および130-145付近の分裂断片を生成する。これらの分裂断片はより質量数の大きな原子核由来のものであるから一般的に中性子過剰であり、β崩壊を繰り返して最終的に安定同位体に移行する^[4]。これらの分裂断片およびそのβ崩壊生成物として例えば¹³⁷Cs、¹³¹I、および⁹⁰Srなどがある。

${\displaystyle {\ce {{^{235}U}+{}^{1}n->{}^{144}{Xe}+{}^{90}{Sr}+2^{1}{n}}}}$

核分裂による⁹⁰Srの生成率 / %

親核種	熱中性子	高速中性子	14.1 MeV中性子
232Th	核分裂せず	7.32 ± 0.36	6.2 ± 1.5
233U	6.648 ± 0.073	6.39 ± 0.33	5.07 ± 0.80
235U	5.73 ± 0.13	5.22 ± 0.18	4.41 ± 0.18
238U	核分裂せず	3.11 ± 0.14	3.07 ± 0.16
239Pu	2.013 ± 0.054	2.031 ± 0.057	?
241Pu	1.510 ± 0.074	1.502 ± 0.041	?

²³⁵Uの核分裂により直接生成する⁹⁰Srの核分裂収率は0.074%に過ぎないが、他に質量数90の生成物としては⁹⁰Kr（半減期32.3秒）が核分裂収率4.4%と最も多く生成し、次いで⁹⁰Rb-m（0.71%、半減期4.3分）、⁹⁰Br（0.55%、半減期1.9秒）、⁹⁰Rb（0.21%、半減期2.6分）などがあり、これら質量数90の短寿命の核種がβ崩壊して、⁹⁰Srを生成する^[5]。

${\displaystyle \mathrm {^{235}_{}U} +\mathrm {^{1}_{}n} \rightarrow \mathrm {^{144}_{}Ba} +\mathrm {^{90}_{}Kr} +2\mathrm {^{1}_{}n} }$

${\displaystyle \mathrm {^{90}_{36}Kr\ {\xrightarrow[{32.3\ seconds}]{\beta ^{-}\ 4.392\ MeV}}\ _{37}^{90}Rb\ {\xrightarrow[{2.6\ minutes}]{\beta ^{-}\ 6.580\ MeV}}\ _{38}^{90}Sr} }$

核分裂により⁸⁹Srも同程度生成し、これはより強いβ崩壊エネルギー1496.866±2.145 keVを持ち放射能強度もはるかに高いが、半減期が50.53日と短くより短期間で消滅して安定な⁸⁹Yとなる^[6]。

1954年にビキニ環礁で行われた水爆実験では多量の放射能が放出され、130km以上離れた場所で操業していた第五福竜丸が死の灰を浴び、乗組員や水揚げされたマグロから検出されたストロンチウム90が脚光を浴びた。

原子力発電所の事故ではストロンチウム90は、ヨウ素131やセシウム137と比較して化合物の揮発性が低いため比較的漏出しにくいが、1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故においては放出が確認され周辺の土壌を汚染した。チェルノブイリ事故で放出された放射能はベクレル数で比較した量的にはストロンチウム90よりもキセノン133、ヨウ素131およびセシウム137の方が多かった^[7]。

ストロンチウムはカルシウムと化学的性質が類似するため、動物体内では摂取されると一部は排泄されるものの大部分が骨に取り込まれて体内で⁹⁰Srおよびその娘核種の⁹⁰Yがβ線を放出し続ける^[2]。崩壊時にγ線は殆ど放出しないが、⁹⁰Yの崩壊においては極一部、⁹⁰Zrの励起状態の核種である1.761 MeV順位（スピン0⁺, 0.01%）および2.186 MeV順位（スピン2⁺, 1.4×10^-6%）への崩壊に進む^[8]。また半減期が比較的長いため放射線を長期間に亘って出し続けることになる。特に内部被曝による骨腫瘍の危険性がある^[9]。

分析

環境中のストロンチウム90を分析する場合、⁹⁰Sr及びその娘核たる⁹⁰Yは崩壊時にγ線を殆ど放出せず、固有ガンマ線の直接測定による分析が不可能である。そのため、試料からストロンチウムを化学的に分離してからβ線を測定するという手法を取らざるを得ない。

一般的な手法は、試料溶液から炭酸ストロンチウムの形で沈殿を生成させ塩酸で溶解後、イオン交換樹脂を詰めたカラムで妨害元素を分離し、鉄(III)塩 (Fe³⁺)とアンモニア水を加えて沈殿する水酸化鉄(III)と共に、共存している娘核種の⁹⁰Yを共沈させて除く（スカベンジング、掃除して除くという意味）。この濾液を2週間から4週間放置して⁹⁰Yを充分に生成させ、再び鉄(III)塩とアンモニア水を加えて水酸化鉄(III)と共に⁹⁰Yを沈殿させて分離し（ミルキング、母牛⁹⁰Srから牛乳⁹⁰Yを搾り出すという意味）、この⁹⁰Yのβ線を測定して⁹⁰Srの量を算出する^[10][11]。共存していた⁹⁰Yを一旦除去した後、再びこれを生成させて測定するのは正確を期するためである^[12]。なお、分析用溶液の化学処理の際に作業者が被曝する問題を有している。

別な分析方法としては、2013年に福島大学や日本原子力研究開発機構らの研究グループが開発した方法で、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)を利用し、⁹⁰Srに特化するものの1検体を20分程度で分析可能である。また、土壌濃度で約5 Bq/kg 程度が検出限界で、且つ自動処理で有るため作業者の被爆を抑制できる特徴がある^[13]。

このほかに、液体シンチレーションカウンタを用いる方法で、4 - 5 日程度で分析可能な方法もある^[14]。

応用

他方でこの高いベータ線エネルギーや長い半減期を利用して、宇宙船、無人気象ステーションおよび航行用ブイの動作用エネルギー源の原子力電池として応用が進められている。

脚注・参考文献

1. ^ “Nuclide Information 38-Sr-90”. 2011年4月8日閲覧。
2. ^ ^{a b} 放射能ミニ知識 ストロンチウム-90 原子力資料情報室(CNIC)]
3. ^ 三宅泰雄, 猿橋勝子, 葛城幸雄 ほか、「東京におけるCs-137及びSr-90の蓄積量」 『Papers in Meteorology and Geophysics.』 1961年 12巻 2号 p.180-181, doi:10.2467/mripapers1950.12.2_180
4. ^ 八木浩輔 『基礎物理学シリーズ4 原子核物理学』 朝倉書店、1989年
5. ^ Fission Product Yields per 100 Fissions or 235U Thermal Neutron Induced Fission Decay, T.R. England and B.F. Rider, LA-UR-94-3106, ENDF-349
6. ^ “Nuclide Information 38-Sr-89”. 2011年4月9日閲覧。
7. ^ チェルノブイリ原発事故：何が起きたのか (PDF)
8. ^ 山田勝美 『原子核はなぜ壊れるか』 丸善、1989年
9. ^ 原澤進『ラジオアイソトープ 基礎原子力講座3』コロナ社、1979年
10. ^ 文部科学省『放射性ストロンチウム分析法』放射能測定法シリーズ2、2003年 (PDF)
11. ^ 日本分析化学会『分析化学便覧』丸善、1991年
12. ^ 財団法人 日本分析センター
13. ^ 放射性物質ストロンチウム90の迅速分析法の開発 (PDF) 福島大学
14. ^ 中野政尚, 檜山佳典, 渡辺均 ほか、液体シンチレーションカウンタを用いた排水中⁸⁹Sr及び⁹⁰Sr迅速分析法 『RADIOISOTOPES』 2010年 59巻 5号 p.319-328, doi:10.3769/radioisotopes.59.319

外部リンク

• β線スペクトロメトリーによる⁸⁹Srおよび⁹⁰Srの定量 RADIOISOTOPES Vol.29 (1980) No.11 P542-545
• 『ストロンチウム90』 - コトバンク

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「strontium 90」の例文・使い方・用例・文例

• 我々は高速道路を時速90マイルで飛ばした
• 直角は90度の角である
• 90年代の初頭に
• 1990年代の初頭に
• その方法は90年代にはやらなくなった
• さらに知りたい方は12‐3456‐7890にお電話ください
• 90歳にもかかわらず彼女はいまだかくしゃくとしている
• さらに知りたい方は900‐123‐3456にお電話ください
• 私たちは1990年の末にこの町へ越してきた
• 1990年代後半の若者の間の流行
• わたしはウエストが90センチある
• 90割る10は9
• その会社は90人採用した
• 1890年代に
• 不法侵入に対して罰金90ドル
• その顕微鏡は900倍の倍率である
• 90歳の高齢まで生きる
• 彼は数学のテストで90点を取った
• この山は海抜2,900メートルだ
• 彼は1990年にヨーロッパに行ってからずっと日本に帰っていない