平凡社 世界大百科事典

トリチウム

三重水素ともいう。中性子2個,陽子1個からなる原子核(トリトンtritonまたは三重陽子という)をもつ,質量数3の水素の放射性同位体。化学記号は3HまたはT。最大エネルギー18 keVのβ線を放出し,半減期12.36年でヘリウム3(3He)に変換する。天然には,宇宙線の陽子p,中性子nが大気中の窒素N,酸素Oと相互作用して生成するが,主として次の反応による。

その生成率は,地表単位面積当り,単位時間当りの原子数で0.2~0.24/cm2・s,生成量は全地球上で28~34メガキュリー(1キュリー=3.7×1010ベクレル)と試算されている。トリチウムの自然存在量の99%は水の形となり,降水や水蒸気交換によって海洋に運ばれる。その結果,天然トリチウムの濃度は地表水中で水素原子1018個当り約1個であり,地球化学の分野では,この濃度(T/H)10⁻18を1トリチウム単位(記号TU)と表現することが多い。

 人工的には,リチウムLiに中性子を照射することによって製造することができる。

また,ウランやプルトニウムの核分裂によっても生成し,その収率は1分裂当り約10⁻4である。また,核融合反応の原料として用いられるため,1952年以後,数多く実施された原水爆実験の結果3000メガキュリーに及ぶトリチウムが大気圏上層部に注入され,63年には,降水中のトリチウム濃度は天然濃度の1000~1万倍にも達したが,その後徐々に減少し,現在は,地表水で3~5倍のレベルにある。その他の人為的なトリチウムの発生源としては,核兵器生産,核燃料再処理,商用放射性同位体生産などがおもなものであり,原子力平和利用の進展に伴い,一般環境への放出もしだいに増加しつつある。

トリチウムの利用

放射性同位体としてのトリチウムの利用法のおもなものとしては,時計,計器ダイヤル,標識などの夜間照明の光源としての利用,およびトレーサーとしての利用があげられる。前者は,硫化亜鉛結晶発光体に固形化したトリチウムをコーティングする方法,ガラス管内壁に発光体を塗布し,トリチウムガスを封入する方法などにより,いずれもトリチウムの放出するβ線で蛍光体を発光させる。1個の機器当りに使用されるトリチウム量はミリキュリー~キュリーの範囲であり,欧米では広く利用されている。後者は,有機化合物がおもに炭素C,水素H,酸素Oの諸元素で構成されていることから,これらを放射性同位体で標識化するには,トリチウムT(3H)か炭素14(14C)を用いなければならず,多数のトリチウム標識化合物が作られることになった。これらトリチウム標識化合物は,医薬品,農薬,食品添加物などの生物体内における吸収,分布,排泄,代謝の研究や,化学分野における反応メカニズムの研究に広く用いられており,その利用度はますます増加している。

岩倉 哲男