この計算ツールでできること
このツールは放射性崩壊の法則を用いて、一定の時間が経過した後に放射性元素がどれだけ残っているかを求めます。元素の半減期、経過時間、初期量を入力すると、残存量に加えて、残存率(パーセント)と経過した半減期の回数を算出します。物理法則は世界共通であり、ベクレル(Bq)、グラム(g)、原子数、パーセントのいずれで量を表しても同じように計算できます。
使い方
プルダウンから核種を選ぶと、文献値の標準的な半減期とその時間単位が自動入力されます。任意の値を使いたい場合は「カスタム」を選んで直接入力してください。続いて計算期間(経過時間)を単位とともに入力し、最後に初期量を入力します。半減期と経過時間は異なる単位を使っても構いません。計算ツールが内部で両方を秒に換算してから比を取るため、結果は常に正確です。
計算式の解説
残存量は次の式に従います。$$N(t) = N_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}$$指数 \(t/T_{\frac{1}{2}}\) は経過した半減期の回数そのものであり、半減期が1回経過するごとに量が半分になります。これと等価な指数関数形は \(N(t) = N_0 \times e^{-\lambda t}\) で、崩壊定数は \(\lambda = \frac{\ln 2}{T_{\frac{1}{2}}}\) で表されます。残存率は単純に \(N(t)/N_0 \times 100\) で求まります。
計算例(ヨウ素131)
ヨウ素131の半減期は 8.0252 日です。初期量を 100 として 30 日が経過した場合、$$\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}} = \frac{30}{8.0252} = 3.7382$$回分の半減期になります。$$N(t) = 100 \times 2^{-3.7382} = 100 \times 0.07491 \approx 7.49$$すなわち残存率は約 7.49% となります。
よくある質問
経過時間と半減期で異なる単位を使えますか? はい。計算ツールが両方を秒に換算するため、日と年(など)のように単位が違っても自動的に処理されます。
残存量がゼロになることはありますか? ありません。指数関数的な崩壊はゼロに限りなく近づきますが、厳密にゼロに達することはなく、ひたすら半分になり続けます。
経過時間にマイナスの値を入れたらどうなりますか? 計算は問題なく成立し、初期量より大きい値が出ます。これは過去のある時点へさかのぼる逆算を表します。