炭素、ベリリウム、ヨウ素の放射性核種（宇宙線放射性核種の詳細）
토픽 개요
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地球を構成する元素のうち、炭素（カーボン）はおよそ0.01%を占めます。地球表層の大気には二酸化炭素として0.04%ほど存在します。放射線を出さずに安定しているのはカーボン１２(12C)とカーボン１３(13C)です。放射線を出して、半減期が約５７００年なのが、カーボン１４（ 14C ）です。カーボン全体の割合としては非常に少ないですが、カーボン１４が放つ特有の放射線（β線）で検出することができます。また、加速器質量分析計で環境試料中の14Cを計ることもあります。
カーボン１４は絵画や遺跡などの年代測定として使われています。絵画の場合、絵の具は植物などから抽出して作ります。そこにはカーボン１２、１３、１４が一定の割合で存在しています。カーボン１２や１３の割合は変わりませんが、カーボン１４だけは時が経つにつれ減少していきます。減少することで、それぞれの同位体の割合が変化しますので、その割合の変化から年代を推定します。
大気上層で生成されたカーボン１４ （14C）は二酸化炭素として存在します。大気下層の二酸化炭素は海洋表層の水に溶け込みます。下の絵に、大気と表層海水、深層海水での14C量をまとめました。海水には多量の二酸化炭素が溶け込むので、ボリュームの大きな深層海水に含まれる14Cが最も多くなっています。14Cは大気から供給されるだけなので、深層水では14Cは放射壊変により減り続けます。安定炭素と14Cの割合を測定することで、海水が沈み込んで深層水となった年齢（滞留時間）を推定できます。このような古い海水が、北太平洋で湧昇で表層に運ばれることで、北太平洋表層の14C割合は陸上と比べて小さくなっています。14C年代推定値では数百年の違いが生じています。その海水で育った海洋生物の14C年代推定値も４００年ほどずれているといわれています。
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こちらでも、放射性炭素同位体比率を使った年代推定の方法を説明しているので、参考にしてください。
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ベリリウムは原子番号4（陽子数4）で非常に軽い金属です。中性子数5の核種が安定同位体です。あまりなじみのない元素ですが、エメラルドの主要構成元素として知られています。ベリリウムには、中性子数3の放射性核種ベリリウム７ （7Be）があります。大気中の窒素や酸素に宇宙線が当たって、これらの元素が壊れるときにベリリウム７ （7Be）が生成されます（核破砕反応）。半減期は４０日と比較的短いのが特徴です。
ベリリウムは金属なので、大気上層で7Beが生成されると、他の粒子に付着して存在することになります。そして、他の粒子と共に海洋に沈着し、海水中でも粒子に付着しながら、海底面に堆積してゆきます。半減期が40日と比較的短いので、それくらいの時間スケールでの海水中粒子の動き（滞留時間など）を調べるのに、7Beの量を計測するのが役に立ちます。
例えば、表層混合層（~５０m）よりも深い層では7Beはほとんど検出されません。表層混合層の7Beの減少率見ることで、表層混合層での粒子の滞留時間を推定することができるのです。。
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ヨウ素１２９ （129I）は大気中のキセノンと宇宙線が反応して生成されます。また、地殻においても天然ウランの自発核分裂の際にも生成されることがあります。半減期が1570万年と他の放射性ヨウ素に比べて長いのですが、存在量が少なく、測定は非常に大変です。ＡＭＳ（加速器質量分析計）という高額な機器で測定します。
福島第一原発事故ではヨウ素１３１という半減期８日の核種がかなり放出されましたが、現在では検出は出来ていませんが、この動きを再現するために、同じように事故由来のヨウ素１２９ （129I）を使って再現しようという試みもされています。
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