内部被曝線量の計算原理１

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１. 崩壊の総数(US)の計算　開/閉

体内に入った、放射性物質が体に与える線量を計算するには、放射性物質は崩壊するときに、放射線を出すので、
対象とする期間（成人では50年)に、崩壊した総数を器官（臓器）ごとに、代謝モデルを用いて、計算機で計算します。

セシウム(Cs)の場合は

食べ物（経口摂取）の場合も呼吸（吸入摂取）の場合も
短時間に血中等（通過コパートメント）に全量が吸収され（消化管吸収率:f1=1)
体内代謝するとします。　通過コンパートメントからは全身に行き一部は
2日の半減期で、残りは110日の半減期で代謝され、排泄されて行くという計算をします。
セシウム(Cs)の場合は娘核種Baもあるので、バリュームのUSも計算します。
後段の計算例も参考にして下さい。 Transformation/Bq　とあるのが US です。

２. 1個の崩壊による各器官の線量(SEE)を乗算する。（等価線量の計算 ) 開/閉

あらかじめ計算機で計算されている SEE を用いて、各器官の線量を計算します。
例えば、肝臓で1000個(US)の崩壊があったとします。
肝臓で一個崩壊したときに各臓器与える線量が「肝臓のSEE」ですから、これに 1000を乗じて、各器官が肝臓から受ける線量を得ます。　同様にすべての器官の USに　その器官のSEE を乗じて足し合わせます。
Csの場合は娘核種Ba-137mのSEE(Mev/g/1decay)も必要です。その抜粋を下記に示します。

              Cs-137    Ba-137m
    ↓T:S→   LIVER      LIVER
    ADRENAL  0.000E+00 2.070E-05
    BLADDER  0.000E+00 1.138E-06
   STM-WALL  0.000E+00 8.206E-06
    SI-WALL  0.000E+00 6.748E-06
   ULI-WALL  0.000E+00 1.060E-05
   LLI-WALL  0.000E+00 1.290E-06
    KIDNEYS  0.000E+00 1.579E-05 
      LIVER  2.212E-04 1.860E-04
       LUNG  0.000E+00 1.029E-05
      OVARY  0.000E+00 1.419E-06
   PANCREAS  0.000E+00 1.942E-05
     SPLEEN  0.000E+00 4.537E-06
     TESTES  0.000E+00 6.865E-07
     THYMUS  0.000E+00 4.603E-06
    THYROID  0.000E+00 8.243E-07
     UTERUS  0.000E+00 1.795E-06
     BREAST  0.000E+00 7.014E-06
      SKULL  0.000E+00 2.174E-07
       RIBS  0.000E+00 1.010E-05
      SPINE  0.000E+00 7.490E-06
     PELVIS  0.000E+00 2.479E-06
   ARM_BONE  0.000E+00 4.157E-06
   LEG_BONE  0.000E+00 7.518E-08
 RED_MARROW  0.000E+00 4.367E-06
  BONE_SURF  0.000E+00 2.803E-06

Cs-137 自身はβ線しか出さないので自分自身しか照射していませんが、娘核種 Ba-137m は他の組織にも線量を与えていることが分かります。
なお、このSEEは　Mev/g/1decay なので　1.6E-10を乗じてジュール　J/kg/decay　に変換します。

SEE の計算については、内部被曝線量計算２を参考にして下さい。

３. 実効線量の計算開/閉

器官により放射線感受性が違いますので、等価線量を加算して全身の線量とするわけにはいきません。
組織荷重係数（各器官の放射線感受性を全体で１になるように配分した値）を乗じて、これを器官で合算して、実効線量を求めます。

下記の計算例では、 non weight が等価線量で、weightedが　組織荷重係数をかけた線量です。この値を合計したものが実効線量になります。

３. 計算結果例開/閉

この計算例は、30年程前に、筆者らが作成した計算プログラムで計算した、日本人成人のもので、現在では、日本人の体格も変化していますし、組織荷重係数も現在ICRPで使われているものとは異なりますので数値はあてになりません。
Transformation/Bq は先に説明した　US で、　1Bq 取り込んだときの各組織での崩壊の総数です。

Cs-137 　経口摂取　日本人成人
name = CS    weight = 137
name = BA    weight = 137M
---------------------------------------------------------------------
 ICRP Retention Model                 ORAL
    Nuclide:           f1 = 0.999999 
---------------------------------------------------------------------
Compertment             T(day) Fraction   Activity    
                                          CS-137     BA-137M    
---------------------------------------------------------------------
STM-CONT                  0.03   1.00     3.60E+03   3.21E+03  
SI-CONT                   0.12   1.00     1.44E-02   1.28E-02  
ULI-CONT                  0.39   1.00     4.80E-02   4.54E-02  
LLI-CONT                  0.69   1.00     8.64E-02   8.17E-02  
Transfer-Compertment      0.25   0.00     3.12E+04   2.93E+04  
TOTAL BODY                2.00   0.10     2.49E+04   2.36E+04  
TOTAL BODY              110.02   0.90     1.22E+07   1.16E+07  
---------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------
      Number of Nuclear Transformations over 50 year
       in Source Organs per Unit Intake of Activity
 Nuclide:CS-137      ORAL        f1 = 0.999999 
---------------------------------------------------------------------
Organ            Transformation/Bq
                 CS-137     BA-137M    
---------------------------------------------------------------------
STM-CONT         3.60E+03   3.21E+03  
SI-CONT          1.44E-02   1.28E-02  
ULI-CONT         4.80E-02   4.54E-02  
LLI-CONT         8.64E-02   8.17E-02  
T-BODY           1.23E+07   1.16E+07  
---------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------
 Nuclide:CS-137                      Age at 25
---------------------------------------------------------------------
Target Organ   Non Weighted   Weighting Factor   Weighted    10%   
---------------------------------------------------------------------
ADRENAL          1.84E-08         0.0600         1.10E-09  1.10E-09
BLADDER          1.78E-08         0.0600         1.07E-09  1.07E-09
STM-WALL         1.74E-08         0.0600         0.00E+00
SI-WALL          1.80E-08         0.0600         1.08E-09  1.08E-09
ULI-WALL         1.77E-08         0.0600         0.00E+00
LLI-WALL         1.80E-08         0.0600         1.08E-09  1.08E-09
KIDNEYS          1.71E-08         0.0600         0.00E+00
LIVER            1.71E-08         0.0600         0.00E+00
LUNG             1.58E-08         0.1200         1.90E-09  1.90E-09
OVARY            1.60E-08         0.2500         0.00E+00
PANCREAS         1.67E-08         0.0600         0.00E+00
SPLEEN           1.71E-08         0.0600         0.00E+00
TESTES           1.73E-08         0.2500         4.34E-09  4.34E-09
THYMUS           1.55E-08         0.0600         0.00E+00
THYROID          1.59E-08         0.0300         4.76E-10  4.76E-10
UTERUS           1.81E-08         0.0600         1.09E-09  1.09E-09
BREAST           1.30E-08         0.1500         1.95E-09  1.95E-09
SKULL            1.21E-08         0.0000         0.00E+00
RIBS             1.45E-08         0.0000         0.00E+00
SPINE            1.73E-08         0.0000         0.00E+00
PELVIS           1.66E-08         0.0000         0.00E+00
ARM BONE         1.66E-08         0.0000         0.00E+00
LEG BONE         1.66E-08         0.0000         0.00E+00
RED MARROW       1.36E-08         0.1200         1.63E-09  1.63E-09
BONE SURF        1.57E-08         0.0300         4.71E-10  4.71E-10
---------------------------------------------------------------------
CS-137
DF  = 1.62E-08  1.62E-08
ALI = 3.1E+06   3.1E+06

DF が　線量係数ですが、この計算では、日本人成人は、ICRPの標準人より、体格が小さいとしているので。線量はICRPの値より高くなっています。