内部被曝線量の計算原理１

内部被曝の線量評価は、計算機によるシミュレーションによって行われます。
以下がその手順です。

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１. 崩壊の総数(US)の計算　

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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 )	詳細を
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。

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 )

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３. 実効線量の計算	詳細を
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。組織荷重係数については、計算原理２の組織荷重係数についてを参照して下さい。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. 実効線量の計算

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４. 計算結果例	詳細を
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。吸入摂取の計算例

４. 計算結果例

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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。
吸入摂取の計算例

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