新道ブログ

火薬のはなし -爆発の原理から身のまわりの火薬まで-

叢書名：
ブルーバックス
著者：
松永 猛裕 著
出版者：
講談社

という本がある。

この本の中に、爆発の最も激しい形態である爆轟（ばくごう）（detonation)という爆発の説明がある。

detonationは原爆の爆発でも用いられる用語である。

爆轟の場合、伝搬速度は6km/sだそうだ。

長崎原爆ではTNTがプルトニウムの周りに置かれ、圧縮に用いられたが、
直径１ｍとすると、爆縮時間は
8.3Ｅ-5秒
即ち約83μ秒になる。
原爆自体は1μ秒以下で爆発したと放射線影響研究所の線源データＤＳ０２Ｒ１に記されているので、二桁程度大きい。

この速度がなぜ気になるのかといえば、原爆によるガンマ線で損傷したDNAの修復は化学反応のはずだから、その修復速度が爆発時間とどういう関係になるのかに関係すると思えたからである。

原爆によるガンマ線被ばくが１μ秒に亘って生じるが、DNA損傷修復時間が仮に80μ秒かかるとすれば影響は小さい。
しかし、細胞は直径１ｍはない。大きくても30μmだそうだ。

爆轟の速度なら
30E-6/6000　＝　5E-9ｓ

即ち、0.005μ秒で修復される可能性がある。しかし、爆発と違って、一般の化学反応は伝搬速度はそれほど速くはないだろう。

同じ本に燃焼反応は一般に数時間から数マイクロ秒の反応で爆轟は1μ秒レベルであるという図がある。
仮に燃焼を1時間とすれば爆轟の3.6E9倍の時間スケールということになる。
即ち、DNA修復が燃焼と同じ時間スケールの反応と考えると
５E-9×3.6E9＝18ｓ
細胞内の周辺に修復に必要な分子があったとしても18秒程度で修復できることになる。

ガンマ線放射線治療では数時間レベルでの照射が行われるので、健全細胞のDNA修復には十分な時間スケールである。

一方、原爆のガンマ線の場合は1μ秒レベルの瞬間照射なので、線量が大きい被ばくでは、DNA修復がほぼできず、被ばく者のがん発生が顕著だったが、低線量被ばくではDNA修復効果が効き、さらにある種の免疫が生じて、がん発生が低減してくることになったのだろう。