T[1])は、質量数が3である水素の同位体、すなわち陽子1つと中性子2つから構成される核種であり、半減期12.32年で3Heへとβ崩壊する放射性同位体である。3H)とも呼ばれるが、歴史的経緯から固有の名称が与えられている。これはギリシャ語で「三番目」を意味するτρίτος(trítosトリトス)に由来する。外部リンク概要[編集]自然界に最も多く存在する「普通」の水素は、原子核が単独の陽子から成る軽水素(1H)であり、原子核が陽子1つと中性子1つから成る重水素(2H)も安定核のため豊富に存在するのに対し、三重水素は不安定なため天然には微量しか存在しない。いえ、半減期12.32年は軽い元素の放射性同位体としては比較的長い[2]もので、天然においても一定量が常に存在している。体重60kg程度の人の場合、50ベクレル程度のトリチウムを体内に保有している[3]。水素には質量数が4から7の同位体もあるが、いずれも半減期が10-22秒以下と極めて不安定で実験室外には存在しないため、多くの場合には三重水素が事実上唯一の水素の放射性同位体として扱われている。hydrogen)と呼ばれることがある。最外殻電子の数(水素の場合は1)によって決まる要素が大きいため、三重水素の化学的性質は軽水素や重水素とほぼ同じであることが多い(「同位体効果」も参照)。三重水素は、地球環境においては、酸素と結びついたトリチウム水(HTO[4])として水に混在しており[5]、水圏中に気相、液相、固相の形態で広く拡散分布している。Bq/Lより少ない[6][7]。PBq(7.2京ベクレル[8])ほど天然に生成される[9]。加えて、過去の核実験により環境中に大量に放出され[10]未だに残っている三重水素(フォールアウト・トリチウム)、原子力発電所または核燃料再処理施設などの原子炉関連施設から大気圏や海洋へ計画放出された三重水素(施設起源トリチウム)[11]が地球上で観測される三重水素の主たる起源である[12]。高純度の液体トリチウムは、核融合反応のD-T反応を起こす上で必須の燃料であり、水素爆弾の原料の一つとしても利用される[13]。体内では均等分布で、生物的半減期が短く、エネルギーも低い。したことから三重水素は最も毒性の少ない放射性核種の1つと考えられ[14]、生物影響の面からは従来比較的軽視されてきた[15]。一方で、三重水素を大量に取扱う製造の技術者が、内部被曝による致死例が2例報告されている[16]。おいて研究課題として取り上げられたことなどもあり、長期の研究実績に基づいた報告書が公表されている[17]。歴史[編集]1929年、星のエネルギーが核融合で供給されることが分かる。1933年、レオ・シラードが原子爆弾(原爆)の理論的な可能性を提起。1934年、マーク・オリファントら、重水素核同士を衝突させ質量3のトリチウムを合成。1934年、電気分解で得た重水中に天然由来のトリチウムを見出す。Enters社が重水の商業生産を開始。1942年、アメリカのエドワード・テラーが水素爆弾(水爆)の理論的可能性を提起。1945年、7月16日、アメリカのニューメキシコ州で初の原爆実験(トリニティ実験)。以後、原爆実験で5.55×1016Bqのトリチウムが放出される。1945年、カナダで減速材中にトリチウムが生成されるCANDU炉の開発始まる。ヘリウム含有廃ガス中に環境トリチウムを発見。1950年、1月31日、アメリカのトルーマン大統領が水爆の開発計画を表明。1950年代、アメリカ・オークリッジでPUREX法(ピューレックス)による再処理技術が開発される。1952年、11月1日、アメリカがエニウェトク環礁で液体トリチウムを原料とした初の水爆実験(アイビー作戦)。以後、水爆実験で2.4×1020Bqのトリチウムが放出される。1953年、1月4日、ソ連のマヤーク核技術施設でトリチウム事故、2名が死亡。1953年、8月12日、ソ連がブースト型核分裂兵器の実験を行う。1954年、3月1日、アメリカがビキニ環礁でトリチウムを原料としないテラー・ウラム型水爆実験(キャッスル作戦)を実施。1961年、スイスでトリチウム事故。3名が被曝し、うち1名が死亡。調印され、大気圏内原水爆の実験が禁止される。1964年、西ドイツでトリチウム事故。44名が被曝し、うち1名が死亡。1970年、重水を減速材として使用する「ふげん」(福井県敦賀市)が着工。1977年、イギリスでトリチウム事故。1978年、フランスにある世界最大のラ・アーグ再処理工場が運転開始。同工場は1×1016Bq/年のトリチウムを海洋放出。再処理施設(茨城県東海村)が本格運転を開始。発生するトリチウムは希釈廃棄処分。(青森県六ケ所村)の建設始まる。同工場は大気中および海中を合わせ約2×1016Bq/年のトリチウムを希釈廃棄処分する予定。発生、トリチウムも漏出。Center)でトリチウムの漏出が見つかる。半減期は12.32年である[18]。平均運動エネルギーを持ち、残りのエネルギーは反電子ニュートリノによって奪われる。放射性夜光塗料の材料などに用いられている[19][20]。この低いエネルギーであるがゆえに、三重水素の標識化合物は、液体シンチレーション計測法でないと検知することができない[21]。核融合反応である熱核反応(D-T反応)は、二重水素同士の熱核反応(D-D反応)に比べて反応に必要な温度・圧力条件が低い。n}}}そのため、1952年の核実験にてエニウェトク環礁の一つの小島を消滅させた水爆の原理の中では、D-D反応を起こすための中間の起爆反応として用いられた[22]。現在では、三重水素は、ITERをはじめとする核融合実験炉においては核燃料として研究されている。中性子と反応した時に起こる三体核分裂によっても生じる。高速中性子を捕獲することでも生じる。HHO)とほぼ同一であるため、化学的には水とトリチウム水を分離することはできない[24]。いくつか分離方法が存在する[26]。それでも大量かつ極めて低濃度の水からトリチウム水だけ、分離してまとまった量を回収することはコスト的に非常に困難である[27][28]。トリチウム水からトリチウムを単離するのは上述のとおり極めて難しいため、高い純度のトリチウムを得るにあたっては回収しやすい形で人工的に生成する必要がある。中性子を当て(中性子捕獲させ)、トリチウムとヘリウム4(4He)に分裂させた上で得るという方法がある[29]。リチウムはイオン化傾向が高く、少量の水と接触するだけで激しく反応するなどの性質があり危険であるため、反応性はなくすがリチウムのトリチウムにはなる性質は残す合金を作るといった研究が行われている。東京工業大学でリチウムと鉛の合金が適しているといった研究結果が出されている。この合金だと鉛に当たった中性子は2倍に増えるため、通常より多くのトリチウムが生産されることも期待されている。{}_{2}^{4}{\hbox{He}}+{}_{1}^{3}{\hbox{H}}+{\hbox{n}}}ただし、この方法の場合、十分な量のトリチウムを生成するためには中性子がその分相当量必要となり、やはりトリチウムの価格がデューテリウム(二重水素)に比べて高くなる[30]。程度の割合で三重水素が生成している。5.1×1014[m2]とすると、トリチウムの年間生成量は約72[PBq](P=1015)となる[31]。Research)によるアメリカ合衆国エネルギー省に関する報告書によると米国の核兵器用トリチウムはサバンナ・リバー・サイトで製造され、1955年の操業開始から1988年の施設閉鎖までに225kgが生産され、1996年時点で約75kgが残った。商用のトリチウムはカナダのCANDU型原子炉の重水素減速材中で生成するトリチウムを使用している。カナダ・オンタリオ州にある重水からトリチウムを除去する施設では年間2500トンまで重水を処理でき、約2.5kgのトリチウムを分離してこれを販売している[32]。起爆剤として重水素とトリチウムを核融合反応(D-T反応)させ生じる熱エネルギーを利用した爆弾。液体重水素と液体トリチウムを原料とした爆弾を1952年11月1日にアメリカが実験した。両ガスを液化する冷凍機などが大きく重いため兵器として実用化せず、トリチウムを使用しないテラー・ウラム型水素爆弾に置き換えられた。原子爆弾の出力増強剤(ブースト型核分裂兵器)原子爆弾のエネルギ―を重水素-トリチウム水素の混合ガスに照射してD-T反応を起こし、それで生じた中性子で核分裂反応を促進し核爆弾の威力を増強したもの。ブースト型と同様にD-T反応を利用した爆弾で、爆発の威力を増強せず、中性子の放出を増加させることを目指している。中性子は質量がほぼ等しい水素との相互作用が大きい。一種で実用化に最も近い重水素とトリチウム核が融合するD-T反応で生じるエネルギーを利用するトカマク型炉で使われる。本炉では点火時に約3kg程度のトリチウムの使用が予定され、これはCANDU炉から供給することを予定している。生体分子の元素の一部を検出感度の高い放射性物質に置き換えた化合物で生体中のその分子の移動を求めるのがトレーサー法で分子の2次元画像で集積位置を求めるのがオートラジオグラフィー法である。対象が有機物質の場合、放射性物質として14Cを使う方法とトリチウムを使う方法があるが比放射能高いトリチウムが多く用いられる。トリチウムが放出するβ線の飛程が短い事から分解能の高い画像が得られる。用途にチミジンがDNA合成量、ウリジルがRNA合成量の定量に使用される。チミジンが細胞のDNA合成期である細胞周期のS期に取り込まれることを利用した研究が行われている。トリチウムライトトリチウムが放出するβ線を蛍光物質にあてて発光させるライトで腕時計の文字盤や銃器の暗視スコープなどに使用されている。小銃などに用いられるドットサイトの光源として使われる例もある。いう関係がある、これより地下水の年代が求められる。富士山の湧き水の年代などが測定されている。放出と環境汚染[編集]原子力施設から出るトリチウムの自然環境中への放出は日本の国内外で広く行われており、イギリスでは1998年から2002年の期間、毎年3ペタベクレル程度のトリチウムが放出されている他、カナダ、アルゼンチン、フランス、スペイン、アメリカ、ドイツ、日本でも放出されていた[33]。この期間、トリチウム以外の放射性物質の放出ベクレル数はトリチウムの1%にも満たない水準である[33]。トリチウムの線量係数が極めて低く、人体に対する影響も極めて少ないと判断しているためであり、各国は線量係数をもとに放出できる量を法律で定め、各原子力施設はこれに従って放出計画を建てている[33]。ピークに減少し、2003年にはほとんど自然環境レベルの5TU程度にに戻っている[34]。トリチウムは、米国内の65の原子炉のうち48か所から漏れたことがある。