医学以外の放射線利用

1895年にレントゲンがX線を発見，1896年1月に論文が発表されるや否や，ただちに医師や科学者によるX線の研究，応用が始まったが，同時に一般社会，大衆の間にも荒唐無稽なレントゲンフィーバーが巻き起こった（図1, 図2)．

当時，いち早くX線装置の研究に取りかかったトーマス・エジソンのもとには，オペラグラスの枠を送りつけ，これに「X線をとりつけて」返送してくれという依頼が舞い込んだ．X線を至急「1ポンドほど」 送って欲しいという注文もあった[1]．新聞，雑誌にはX線をテーマにした漫画が溢れた．X線を使えば，洋服の下が見える，さらには考えていることまで見通せると考えられ，何でも透視できる「X線メガネ」の広告が登場するかと思えば，このような透視からプライバシーを守る「X線防護下着」 が発売された．米国ニュージャージー州の議員は，オペラグラスにX線を使用することを禁ずる法案を提出して，さすがに失笑を買った[2]．卑金属にX線を照射して，金に変えることに成功したという者も登場した[3]．

一方，科学者は科学者で，なかば興味本位に手当たり次第いろいろな物をX線で撮影していた．そのような中から医学以外にも数々の有用な応用が生み出された．

図3．上：Nicholar Maes作．テーブルで祈る老婆(1656)．下：X線像では，下地に全く別の絵が描かれていることがわかる．[12]

絵画をX線で透視し，その製作過程や上塗りされた下絵を分析する方法は現在も重要な美術研究の手段のひとつであるが，歴史的にもX線発見直後から絵画のX線撮影が試みられた．早くも1896年に，レントゲンの助手Walter Königが絵画を撮影したという記録があるが詳細は不明である．翌1897年，デューラー(Albrecht Dürer)の絵画の所有者が，その出処を確認するためにX線鑑定を依頼し，制作年とイニシャル "AD" を確認できたという事例が，絵画鑑定にX線が活躍した初例と思われる[6]．

以後，絵画の鑑定にしばしばX線が使われるようになったが，はじめてこの手法を理論的に研究して確立したのは，ドイツの科学者Alexander Farberで，1914年の論文で様々な色素のX線吸収係数を計測し，X線写真の濃度と色素の密度の関係によって決まることを明らかにし，重ね書きした絵画のX線像を検討したが[→原著論文][7]，特許を取得したため以後この技術は独占状態になった[8]．1920年，フランスのAndré CheronもX線による絵画分析手法を研究し，高密度の下絵が隠れている場合はX線で描出できること，また14世紀から18世紀半ばの絵は，鉱物あるいは金属色素の絵の具のためX線で高濃度にうつるが，19世紀以降は有機絵の具が使われるようになったため，年代の推定にも有用であるとした[9,10]．

当時，使用済の油彩キャンバスを流用してその上に全く新しい絵を描くことは普通に行われていた．またオリジナル作品の一部を後世の画家が手直しすることもあった[11]．X線鑑定はこのような作品の分析に役立つと同時に（図3），絵の具の種類，筆使いなどを分析することにより作品の真贋の判定にも力を発揮した．以後X線による絵画鑑定は広く普及し，主な美術館にはX線装置が備えられるようになった．

切手収集の世界でも，収集家の懐を狙う偽造，変造が古くから後を絶たなかった．1955年，X線を切手の研究，分析に初めて応用したのは，熱心な切手収集家でもあったアメリカの放射線科医Herbert C. Pollackで，コダックの技術者の協力を得て，3つの分析法を提案した[→原著論文]．すなわち，低電圧のX線で撮影する方法(low-voltage radiography)，高電圧X線を照射して印面から発生する電子線を利用する方法(autoelectronography)，そして切手の上に鉛などの金属板を重ねて高電圧X線を照射し，金属板から放出される電子を利用する方法(x-ray electronography)である．これによって，例えば消印に隠れて見えなくなった印面を描出したり，修復，偽造の痕跡を明らかにできることを示した．

このようなX線検査が現在どの程度利用されているか不明だが，エレクトロノグラフィーは指紋，旅券などの鑑定に利用されている[19,20]．

レントゲンの論文が発表されてわずか3ヵ月後の1896年3月，ドイツの物理学者Walter Königは初のX線アトラスとも言える写真集[22]を出版したが，この中にヒトのミイラの膝，鳥のミイラの写真が含まれており，おそらく初のミイラのX線写真と思われる*．その後20年間，主にドイツ語圏でエジプトやペルーのミイラのX線撮影が散発的に報告されている[23]（図30）．当時，エジプトのミイラとされていたものの中には贋作も少なくなく，X線はそれらの鑑定にも有用であった．

*この同じミイラのCTによる再検が，2016年に報告されている[24]．

しかし初の本格的なミイラのX線研究は，1967年の放射線科医Peter Grayによる論文で，イギリスおよびヨーロッパ各国の博物館所蔵のミイラ133体のX線検査を行ない，年代によって遺体処理方法が異なることを明らかにした．また中には贋作が含まれていることもわかった[→原著論文]．1973年，イギリスの考古学者Harrisは，カイロ博物館所蔵のファラオのミイラの系統的調査結果を著した[25]．このような方法は放射線考古学(Paleoradiology)と呼ばれるが，この言葉を初めて使用したのは，アメリカの放射線科医Derek Notmanで，1845～8年の北極探検中に遭難，全員が死亡したフランクリン遠征隊員2人の遺体のX線所見を報告した1987年の論文中に登場している[26]．

1977年，初めてミイラのCTが撮影された[27,28]．その後，CT技術の急速な進歩に伴い3D再構成画像が容易に得られるようになり，ミイラのみならず様々な考古学的資料，仏像などの調査にCTは必須の手段となっている[29]．

1920年代頃から欧米で，X線透視を利用して足に合った靴を選ぶためのシューフィッティング装置が普及した．発明者については諸説あり定かでなく，同時多発的に発明されたようである．代表的なものはイギリスのペドスコープ（商品名，Pedoscope) であった．靴を履いた状態で装置の下部に足を入れ，上から透視することによって，靴の輪郭と足の骨の状態がわかり，適切なサイズ，形状の靴を選ぶ手助けとなるというもので，主にサイズ合わせが難しい子供が対象とされたが成人にも利用された．検査を担当する店員だけでなく，客自身や親も覗き込むことができるように装置の上部には観察窓が3つあいている（図12，図13）．1950年代までは法的規制は皆無で，自由に設置，使用できた．

1930年代から50年代まで，アメリカだけでも累計1万台が稼動していたとされ，平均的な1回20秒間の透視による照射線量は36～116Rであった[32]．1人の被検者が，靴を変えて数回透視することも多かった．被検者，特に成長期にある小児の骨への被曝のみならず，漏洩X線に繰返し被曝する店員の健康障害も懸念され[33,34]，再三警告，規制が行われたが，一部の施設では1970年代まで使用されていた．しかし，実際にどの程度の被害があったかについては不明で，疫学的なデータはなく，症例報告もほとんどない[→関連文献]．

ドイツとチェコの国境に位置するヨアヒムスタール(Joachimstahl，現Jáchymov ヤヒーモフ)は，16世紀以来銀山として栄えたが，当時から銀とは異なる黒い鉱物があることが知られており，ピッチブレンド*と呼ばれていた．1789年，ドイツの科学者クラプロート(Martin Klabproth)はこのピッチブレンドに化学処理を加えて新しい元素を抽出し，1781年に発見されたばかりの惑星，天王星(Uranus)にちなんでウラン（Uranium）と命名した．これは実際には二酸化ウラン(UO2)であったが，その後1841年にフランスの化学者ペリゴ(Eugéne-Melchior Péligot)が金属ウランの単離に成功した．

*独 Pechblende，英 pitchblend．現在では瀝青ウラン鉱，閃ウラン鉱と呼ばれている．

当時，ウランの主たる用途は専らガラス器，陶磁器の彩色であった．ガラスに少量のウランを混入すると美しい黄色～緑色が得られ，さらに紫外線を当てると蛍光を発する(図16）．これはウランガラスとして珍重され，1840年頃からまずボヘミア地方，その後フランス，イギリス，さらにアメリカにも急速に普及した．日本でも19世紀末，既に製造が始まった．

またウランは，陶磁器の釉薬(ゆうやく，うわぐすり)としても利用され，その濃度によって黄，赤，黒などの彩色が得られた．特にアメリカでは，1936年にホーマーラフリン(Homer Laughlin)社が発売したフィエスタウェア (Fiestaware）シリーズの鮮やかな5色の食器は好評を得たが，このうちオレンジ色を始めとするいくつかにウランが使用されていた[36] （図17）．当時，他の多くの陶磁器メーカーもウランを使用しており，住宅用タイルなどにも広く利用された．

しかし1932年にJames Chadowickが中性子を発見，1939年にOtto Hahnがウランに中性子を照射して核分裂を発見，そして1942年にEnrico Fermiが世界初の原子炉を作って核分裂連鎖反応を証明，すなわち核兵器開発が可能であることが明らかとなるや否や，アメリカ，イギリスではウランの非軍事利用が禁止され，ウランを含むガラスや陶磁器の製造は中止に追込まれた．しかし1960年代になると民間でのウラン利用規制が緩和され，使用済原子炉燃料に含まれる劣化ウラン［→関連事項］を利用したウランガラスの製造が再開された．現在も一部のメーカーで少量製造されているが，市場に出回る製品のほとんどは戦前の骨董品である．フィエスタウェアも，1973年を最後にウラン釉薬を使用していない[→関連文献]．しかし，ガラス器，食器に含まれる238Uはα線，中性子線を放出し，その壊変物質である234Th, 234Pa, 234Uなどはβ線，γ線を放出するものの，いずれもきわめて微量であることから健康被害は考えにくい．例えば，フィエスタウェアのプレート皿から30cm離れた位置での計測値は，γ線 6.5x10-6mSv/時，β線 2.4x10-5mSv/時とされる[36]．

1950～60年代，原子力への関心が高まる中で，アメリカでは子供向けの教育玩具として，核物理学実験キットが複数発売されていた．最初期のものとしては，1947年にPorter Chemical社が発売した「Atomic Energy Kit」があり，ラジウム内蔵のスピンサリスコープ*，ウラン鉱，ウラン化合物，放射性スクリーンがセットされていた[41]．

1950年発売の「Gilbert Atomic Energy Lab」は，ウラン鉱石，α，β，γ線源(210Pb, 106Ru, 65Znなど)，スピンサリスコープ*，電離箱，ガイガーカウンターなどがセットになっており，150種類以上の実験が可能と謳っている（図18）．これによる健康被害の報告はないが，当時50ドル(現在の価格で500ドル以上)と高価であったことからあまり売れなかったようである．[42]．

* Spinthariscope. 硫化亜鉛をシンチレータとしてα線による光点を観察する望遠鏡のような形の装置．

X線による工業製品，特に金属の非破壊検査は最初期から広く試みられた．レントゲン自身も，ライフル銃のX線写真を撮影しており[43]，1897年には既に金属の内部欠陥や溶接部品の状態を知ることができたという記載がある[44]．しかし工業的利用が加速したのは第一次世界大戦(1914～18)以降で，飛行機の部品，溶接部の検査などに広く用いられた（図18）．

1933年には，アメリカのフーバーダムの全長75マイルに及ぶ導水管をくまなくX線で検査し，撮影回数159,000回，使用フィルム24万平方インチ(15,000m2)という，現在に至るまで最大規模の非破壊検査であった．1930年代にはラジウムのγ線による非破壊検査も行われたが，その後原子炉による同位体製造が可能となり60Coが用いられるようになった．

第二次世界大戦後，米国原子力委員会(Atomic Energy Commission)は放射線，原子力の平和利用の一環として，非軍事産業や医療における放射線，放射能の利用を推進したが，そのひとつに製鉄用高炉の耐火煉瓦への60Co添加がある．高炉の耐火煉瓦は次第に劣化，崩壊するため交換が必要であるが，運転中の高炉の目視検査は不可能なため，崩壊に伴って放出される放射能をモニターすることに煉瓦の状態を知ることができた*．

＊このため，戦後製造された鉄には原則として微量の60Coが含まれている．健康に被害を及ぼすような量ではないが，高精度の放射線計測装置には不都合である．そこでこのようなCo非含有鉄が必要な場合は，戦前の鉄製兵器が利用されることがある．欧米では1919年にイギリス軍がスカパフローに沈めたドイツ戦艦，日本では1943年に岩国沖で爆沈した戦艦陸奥の鉄 (いわゆる「むつ鉄」)が利用される[45]．