⚛️ 放射性壊変の種類と核変換
| 壊変の種類 | 質量数（A） | 原子番号（Z） | 放出されるもの |
|---|---|---|---|
| α壊変 | −4 | −2 | α粒子（⁴He²⁺） |
| β⁻壊変 | 変化なし | +1 | 電子（e⁻）＋反ニュートリノ |
| β⁺壊変 | 変化なし | −1 | 陽電子（e⁺）＋ニュートリノ |
| 軌道電子捕獲（EC） | 変化なし | −1 | 特性X線（またはオージェ電子） |
| 核異性体転移（γ転移） | 変化なし | 変化なし | γ線のみ |
✅ β⁺壊変と軌道電子捕獲は結果が同じ（Z−1）。
ただしβ⁺壊変は陽電子を放出 → 消滅放射線（511 keV × 2本）が生じる（PET検査に利用）。
✅ 核異性体転移（⁹⁹ᵐTc）は質量数・原子番号ともに変化しない（励起状態→基底状態）
⏱️ 放射性壊変則と半減期
壊変則：N(t) = N₀ × e^(−λt)
半減期：T½ = ln2 / λ ≒ 0.693 / λ
✅ n 回の半減期後：N = N₀ × (1/2)ⁿ
例）T½ = 6時間、24時間後（n = 4）→ N = N₀/16
実効半減期（有効半減期）
体内での実際の減少は、物理的壊変と生物的排泄の両方による。
1/T実効 = 1/T物理 + 1/T生物
✅ 実効半減期は物理学的半減期と生物学的半減期の「差」ではなく「調和平均（逆数の和の逆数）」
T実効 = (T物理 × T生物) / (T物理 + T生物)
📏 放射線の線量単位
| 単位 | 名称 | 定義 |
|---|---|---|
| Bq（ベクレル） | 放射能 | 1秒間に1回壊変 |
| Gy（グレイ） | 吸収線量 | 物質1 kgあたり1 Jのエネルギー吸収 |
| Sv（シーベルト） | 等価線量・実効線量 | 吸収線量 × 放射線荷重係数（Q） |
放射線荷重係数（Q）
| 放射線 | Q |
|---|---|
| γ線・X線・β線 | 1 |
| 中性子線 | 5〜20 |
| α線 | 20 |
✅ α線の荷重係数 = 20（γ線の20倍の生物学的影響）
体外では紙で遮蔽できるが、吸入・摂取による内部被曝では最も危険
🏥 放射線感受性（Bergonié-Tribondeau の法則）
分裂が活発・分化度が低い・将来の分裂回数が多い細胞ほど感受性が高い
| 感受性 | 組織・細胞 |
|---|---|
| 最高 | 造血組織（骨髄）・リンパ組織・精巣・卵巣 |
| 高 | 小腸粘膜・皮膚基底細胞・水晶体 |
| 中 | 肺・腎臓・肝臓 |
| 低 | 筋肉・骨・神経組織 |
⚠️ 神経組織・筋肉は感受性が低い！
✅ 水晶体は比較的感受性が高い（白内障は放射線の晩発障害）
💊 主要放射性核種と用途
| 核種 | 壊変 | 用途 |
|---|---|---|
| ⁶⁰Co | β⁻＋γ | γ線によるがん治療・食品の発芽防止（じゃがいも） |
| ¹³¹I | β⁻＋γ | 甲状腺がん治療・甲状腺機能検査 |
| ⁹⁰Sr | β⁻ | 骨に集積（Ca²⁺と同族）→ 骨肉腫のリスク |
| ¹³⁷Cs | β⁻＋γ | **筋肉（全身）**に集積（K⁺と同様の動態） |
| ²²⁶Ra・²²²Rn | α | 天然放射性核種（人工ではない） |
| ⁴⁰K | β⁻・EC | 食品中の天然放射性核種で最も量が多い |
⚠️ ⁹⁰Sr・²³⁹Pu → 骨に集積（筋肉ではない）
⚠️ ¹³⁷Cs → 筋肉（全身）に集積
📋 国試頻出まとめ
| # | ポイント | 内容 |
|---|---|---|
| 1 | β⁻壊変 | 質量数変わらず・原子番号 +1 |
| 2 | α壊変 | 質量数 −4・原子番号 −2 |
| 3 | γ転移 | 質量数・原子番号ともに変化なし |
| 4 | 実効半減期 | T実効 = T物理×T生物/(T物理+T生物)（差ではない） |
| 5 | α線の荷重係数 | Q = 20（内部被曝で最も危険） |
| 6 | 感受性最高 | 造血組織（骨髄）・リンパ組織 |
| 7 | ⁶⁰Co | γ線による発芽防止・がん治療 |
| 8 | ¹³¹I | 甲状腺がん治療 |
| 9 | ⁴⁰K | 食品中の天然放射性核種で最多 |
📝 国試過去問チェック
第109回薬剤師国家試験 問3（必須）
質量数は変わらず原子番号が1増加した娘核種が生成するのはどれか。1つ選べ。
１. α壊変
２. β⁻壊変
３. β⁺壊変
４. 軌道電子捕獲
５. 核異性体転移
解答と解説を見る
正解：2
2○ β⁻壊変：中性子（n）が陽子（p）に変換される。n → p + e⁻ + 反ニュートリノ。質量数は変化せず、原子番号が +1 となる。正しい。
1✗ α壊変では質量数 −4・原子番号 −2。
3✗ β⁺壊変では質量数は変わらず原子番号 −1（+1ではなく逆）。
4✗ 軌道電子捕獲（EC）でも質量数は変わらず原子番号 −1（β⁺壊変と同じ方向）。
5✗ 核異性体転移（γ転移）では質量数・原子番号ともに変化しない。
第108回薬剤師国家試験 問136（一般）
放射性核種に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
１. じゃがいもの発芽防止には、⁶⁰Co から放出される γ 線が利用される。
２. ¹³¹I は、甲状腺がんの治療に利用される。
３. ⁹⁰Sr 及び ²³⁹Pu の集積する器官は主に筋肉である。
４. 実効（有効）半減期は、生物学的半減期と物理学的半減期の差で表される。
５. ²²²Rn 及び ²²⁶Ra は、人工放射性核種である。
解答と解説を見る
正解：1、2
1○ ⁶⁰Coから放出されるγ線（照射線量が大きく透過力が高い）を利用してじゃがいもの発芽を防止する。食品照射として日本でも認可されている。正しい。
2○ ¹³¹Iは甲状腺に集積する性質を利用して、甲状腺がんや甲状腺機能亢進症の治療（内用放射線治療）に使われる。正しい。
3✗ ⁹⁰Sr（ストロンチウム）と²³⁹Pu（プルトニウム）はCa²⁺と同族のため骨に集積する。筋肉ではない。
4✗ 実効半減期は差ではなく調和平均（逆数の和の逆数）で求める。
T実効 = (T物理 × T生物) / (T物理 + T生物)
5✗ ²²²Rn（ラドン）・²²⁶Ra（ラジウム）はいずれも天然放射性核種（ウラン系列・トリウム系列）。人工放射性核種ではない。