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先頭から

原子力(核分裂)

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記事 18 by
(長文です)
私の専門分野ではないので、誤った情報もあるかも知れません。もし間違っている箇所があれば、遠慮なく指摘して下さい。

大多数の人は「原子力」と聞くと、漠然と「怖いもの、危険なもの」という意識が強いと思います。それは、東海村での事故を見れば分かるように、誤った取り扱いをすれば人間の生存が危ぶまれる物にもかかわらず、一般の人があまりに「知らな過ぎる」からだと思います。また、一方で政府および電力会社をはじめとする原子力を扱う側からは「原子力は安全です」のワンパターンの繰り返しで、具体的な事はほとんど説明してくれません。この姿勢がますます「不安」を助長していると思います。
私のこのカキコで、少しでも「原子力」を理解していただければと思います。

まず「原子力」には2種類あります。
「核分裂」と「核融合」
核分裂は「原子爆弾」、核融合は「水素爆弾」としてそれぞれ、初めは実用化されました。
そして、今、人類が平和利用している「原子力」は「核分裂」の方です。

「核分裂」の説明の前に、中学校の理科のおさらいをしておきます。
「物質」は全て「原子」から出来ています。この「原子」は「陽子(ようし)」「中性子」「電子」の3種類の「粒」で構成されています。普通は「陽子」と「中性子」が集まって「原子核」という固まりを作り、この「原子核」を取り巻くように「電子」が廻っています。太陽系を想像して下さい。「原子核」が「太陽」、その周りを回っている「惑星」が「電子」です。一番簡単な構造の「原子」は「水素」です、原子核は陽子1個でその周りを1個の電子が回っている。次に簡単なのは「ヘリウム」、そうですあの変な声になるガスです(実際には、あのガスはヘリウムと酸素の混合ガスですが)。ヘリウムは、原子核は陽子2個と中性子2個の4個の粒で構成され、その周りを2個の電子が回っています。このように原子核を構成する陽子と中性子の数と電子の数の違いによって、様々な「元素」が構成されているのです。あなたの目の前のパソコンも、あなた自身も、たった3種類の「粒」から出来ているのです。話が横道にそれましたが。この多種多様な元素のうち、原子核を構成する「粒」の量が非常に多い「元素」の中に、原子核が大きすぎて不安定なため「壊れやすい」元素が存在するのです。シャボン玉を想像して下さい。小さいシャボン玉は、壊れにくく、いつまでも漂いますが、大きなシャボン玉はすぐに壊れて消えますよね。コレと同じような事が「元素」の世界にもあるのです。この「壊れやすい元素」が「放射性元素」です。

「核分裂」とは、この「放射性元素」が壊れることを指します。実際には、大きくて不安定な「放射性元素」が、より安定した状態になろうと2個に分裂して、安定した「元素」に変身します。この時に、周りにエネルギーを放出するのです。具体的には「光+電波(電磁波)」「運動エネルギー(熱)」です。この放出されるエネルギーの中には「放射線」も含まれます。
この「放射性元素」の濃度を高めて、短時間で一斉に核分裂を起こさせるのが「原子爆弾」です。原子爆弾は、この短期集中的な「核分裂」で生じる、熱線と放射線そして数億℃にも達する高温により生じる爆風で全て物を破壊してしまおうという兵器です。
では「放射性元素」の濃度を薄めて、ゆっくり「核分裂」させればどうでしょう?それこそが、今現在利用されている「原子力」です。放射線を通さない壁で囲った容器の中で、コントロールしながらゆっくりと「核分裂」させれば、瞬間的なら数億℃に達するエネルギーも数百℃の熱として取り出せます。この熱を蒸気で取り出して発電に利用するのが「原子力発電」です。ここで、もうお判りと思いますが、原子力発電所で事故があったとしても原子爆弾のような「爆発」は絶対起こりません。一時期良く耳にした「メルトダウン」とは、制御関係に異常が起こってこの核分裂をコントロールできなくなったり、発生する熱を外に取り出せなくなってしまって、原子炉内の温度が異常に高くなった(数千℃)結果、燃料棒自身や容器が高熱で熔けてしまう現象のことを言います。

「放射線」が、他の元素の「原子核」にぶつかると、いろいろと悪さをします。その元素の原子核自体を破壊してしまい、全く別の物質に変化させてしまったり。その元素を不安定な「放射性物質」のような状態にしたりします。人間が放射線を浴びると、最悪DNAを構成する物質が破壊されて、遺伝子情報が異常になり癌や奇形を誘発することになります。自然界には常に微量の放射線が存在しますから、ある程度の量なら人間が放射線を浴びても異常は起こりませんが、一定の量を超えると一気に危険性が高まります。さらに大量に浴びた場合は、DNAだけでなく体の至る所の構成物質が破壊され「死」に直結します。

「核廃棄物」とは、使用済みの燃料棒や、放射線を浴びたもの(間接的にでも放射線を浴びた可能性のあるもの)全てを指します。これらの「廃棄物」は、長時間に渡り「放射線」を放出し続けますので、厳重な管理が必要となります。

前に述べましたが「放射性元素」は「核分裂」を起こして安定した物質に変化します。「放射性物質」の中に含まれる「放射性元素」が全て「核分裂」を終えるとどうなるでしょう?もう「放射線」を発することもなくなりますよね。この「放射性物質」は最初は大量の「放射性元素」を含んでいますので、大量の「放射線」を発し続けます。しかし、時間の経過と共に「放射性元素」の数が減り、「放射線」の量も減ります。この「放射線の量」が半分になる時間のことを「半減期」と言います。この「半減期」は「放射性元素」の種類により違いますが、短いもので数秒、長いものでは「数万年」です。仮に半減期が「1000年」の放射性元素「A」が含まれている放射性物質「A”」があるとしましょう。この「A”」の発する放射線は1000年で1/2になり、2000年で1/4、3000年で1/8...1万年で1/1024になる計算になります。自然界に存在する放射線の量、そしてその物質が最初に発している放射線の量により違いがあると思いますが、普通に考えると「放射性物質」が人体や自然界に影響を及ぼさなくなるには途方もない時間が掛かるということは理解いただけると思います。

現在の「核廃棄物」の処理方法は、自然界に影響が出ないように地中深くに保管され、放射線量が減るのを待つしかありません。一方で、使用済みの燃料(つまり燃えかすですな)から、さらに違う種類の「放射性物質」を抽出して燃料として再利用しようとしています。これは「廃棄物」を減らすため、そして、小資源国日本が国内で採掘できる「核燃料」を有効利用するためです。

最後に「原子力」は「化石燃料」に比べれば、同じ量の燃料から比較にならないくらい大量のエネルギーが取り出せます。しかも大気を汚しません(やっかいな廃棄物は生じますが)。しかも、まだ技術的には完成していませんが、燃料が燃えた後にさらに倍の量の燃料が生まれると言う夢のような事も可能です。小資源国日本にとっては、まさに希望のエネルギー源なのです。電力会社、政府が「原子力」を推進する背景にはこういう理由があることも知っておいて下さい。

※私は、政府や電力会社の回し者ではありません(^^)ゞ

長文を読んで下さって、ありがとうございます。
機会があれば、無尽蔵のエネルギー源「核融合」についても語ろうかと思いますが、聞きたい人います?(^^;
To:ミト

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2002年4月8日(月) 3時31分 1件目のコメント
コメント 19 by nagira
ミトさんへ

これほどの長文たいへんだったでしょう。読む側としては大変楽しませていただきました。原子力発電ってこんなに大変なんですね。普段から省エネ心がけてますが地球はしんどそうで心かなしくなります。
この投稿に返信
2002年4月8日(月) 15時24分違反通報親記事 2件目
コメント 20 by まーく
ミトさんへ

興味を持って読ませて頂きました。
すごい勉強になりました。ありがとうございます。
そういう説明を政府に求めたいものですね。
この投稿に返信
2002年4月9日(火) 14時15分違反通報親記事 3件目
コメント 21 by 七宝
ミトさんへ

とても興味深く、おもしろく読ませて戴きました。
実は、このスレッドが立ったとき読もうと思ったのですが、
ごめんなさい・・・あまりにも長文であり、しかも読みにくかったので笑
つい後回しにしてしまい、そのまま機を逸していました。

読んでみると、「原子力」についてとてもわかりやすく、具体的に説明されており、
決して政府や電力会社の回し者の如き「とにかく安全、便利、画期的」
・・・とのカキコではなく、
原子力・核分裂の構造、その問題点、取られている対応策、
&可能性に到るまで言及されており、
みんなにも、是非一読いただきたいなぁ・・・と思わせる文章でした。

「物質」は全て「原子」から出来ている・・・そうなんですよね。
理科の授業で『元素周期表』を暗記したっけ。
「水兵リーベ僕の船 なぁに間があるシップはすぐ来らぁ・・・」
(H HeLi BeBCNOFNe Na Mg Al Si P S ClAr)
覚えているかな・・・?笑
この周期表の中で、物質はすべて形作られてるんだった。

放射性物質を無害化させる方法として、今は「時間」しか解決手段がないこと。
これが何よりの問題点となっているよーに思えました。
これをじょーずに制御してゆけたら、
人類は、未曾有の恩恵を受けることができるんでしょーね?

>燃料が燃えた後にさらに倍の量の燃料が生まれると言う夢のような事も可能
>小資源国日本にとっては、まさに希望のエネルギー源
・・・との話。
徒(いたずら)に恐怖心を煽(あお)るのでなく、無防備に受け入れるのではなく、
本質を見極め、有効利用してゆく事が肝要ですね。

そう遠くない未来。
人類は、嫌が上にもこのエネルーギー源でしか生きてゆけなくなるんじゃないか?
・・・どーしても、そんな風に思えてしまうので。

最後に・・・ミトさん。
折角のためになる内容なので、もう少し見やすく構成戴けると良いのでは?
ごめん・・・でも、なんか・・・もったいない気がしちゃって。f(^^;)ポリポリ
段落とフレーズ分けに拠って、更に取っ付きやすいスレッドになること請け合いです。

ミトさんの幅広く豊富な知識・・・尊敬と憧憬を持って仰ぎ見ております。
ご自分で興味を持って、勉強しているのでしょーか?

それから・・・。
>無尽蔵のエネルギー源「核融合」についても語ろうかと思いますが、
>聞きたい人います?(^^;
\(o ̄∇ ̄o) ハーイ 是非、聞いてみたいですね。o(@^◇^@)oワクワク
時間のある時にでも、またスレを立ててくださいな。
今度は、即読んじゃいますので。(、、*)ふむふむ
この投稿に返信
2002年4月23日(火) 16時55分違反通報親記事 4件目
コメント 22 by Machine_Ito
ミトさん,こんにちわ

核融合の話,ぜひ聞かせてください.
核分裂でできた物質を核融合させて…,っていうのは無理なんでしょうね (^^ゞポリポリ <そんなん出来たらとっくにやっとるって?

続きを期待しております m(._.)m ペコッ
この投稿に返信
2002年4月24日(水) 8時25分違反通報親記事 5件目
コメント 23 by ミト
nagiraさんへ

ありがとうございます。私の稚拙な知識でも、少しは役に立つのではと思い書きました。
引き続き「核融合」についても書きますので、是非ご一読して下さい。
この投稿に返信
2002年4月24日(水) 17時48分違反通報親記事 6件目
コメント 24 by ミト
まーくさんへ

少しでも、ご理解の助けになれて幸いです。
ところで、今はネット時代、実はネット検索すれば関連サイトはたくさんあるのですよ。電力会社や旧通産省のHPなどには、全くの素人の方にも分かりやすいように解説されています、まプロパガンダ要素も多いですが(^^)ゞ
この投稿に返信
2002年4月24日(水) 17時54分違反通報親記事 7件目
コメント 25 by ミト
七宝さんへ

ども、厳しい意見をありがとう。
自分でも、読み返してイヤになるんです(^^)ゞ
文章書きは未だに苦手ですな...

七宝丼の、美しい文章構成を参考に、次の「核融合」では頑張ってみます。

小学校の時から「好き」で科学関係の本を読みあさっていました。ただし「学問」としては興味が湧かなかったので、専門の道に進むと言うことは全く考えずに、あくまで「知識」として吸収するだけで現在に至っております(^^;
この投稿に返信
2002年4月24日(水) 18時12分違反通報親記事 8件目
コメント 26 by ミト
Machine_Itoさんへ

おおっまし〜んさん、お久しぶりです(^^)/

でわ、4名様「核融合」スレッドへごあんな〜い
この投稿に返信
2002年4月24日(水) 18時14分違反通報親記事 9件目
コメント 31 by くーろん
ミトさんへ

インターネット上の情報ではなく、2001年11月発行の書籍の情報に
たよれば
日本の電力会社は、カナダ・イギリス・南アフリカ・オーストラリア
ニジェール・フランスそしてアメリカからウラン鉱石を輸入しています。
(たしかに、人形峠でウランは採掘されるけどね)
くわえて、ウラン鉱石から精錬・ガス化までの転換は、英・仏・米の三国で
濃縮は仏・米、再処理は英・仏にたよっているのが現状です。

日本では原子炉で使用される、「濃縮ウラン」の数分の一だけを国内で
つくっているという状況であることが示されています

原子力は石油同様、海外依存度が高い技術で
決して、小資源国である日本にとっては朗報とはいいにくいものがあります
ただし、備蓄にかんすれば、石油にもまさるというのは
<ミト>さんのおっしやるとおりです

この投稿に返信
2002年4月25日(木) 9時37分違反通報親記事 10件目
コメント 37 by しゅう
ミトさんへ

いろいろと調べられていらっしゃるようで好奇心に感服いたします。
ミトさんご本人もすでに気づいてらっしゃる通りいくらか(科学的)事実誤認があるようですが、大筋でおっしゃりたいことには影響の無い範囲と思います。例えば核分裂を起こす核種と放射性核種を混同されていたり、リチウムより大きな元素の主な供給源は星による核融合であることをお忘れであったり、など本筋とは関係ないところとお見受けしました。ただ、私、一生物学者の立場から放射線の生物(人体)に与える影響、という観点からいくつかご指摘させていただきたいことがあります。これは基本的に放射線、放射能のどこが怖いのかを理解する一助となるかとも思います。

まず、放射線が生体物質と行う相互作用は何も原子核反応ばかりではなく、むしろ通常の化学結合を切ったり作ったりするケースが圧倒的に多いと思われます。ですから放射線を浴びると体の元素組成が変わってしまったり、自分が放射化してしまうわけではありません(少しくらいするかもしれませんがそれが問題になることはまずありません)。むしろ化学反応の結果、妙な化合物が出来てしまうことが問題になります。典型的な例が放射線火傷、これはタンパク質などが変性してまるで火であぶったようになることです。

DNAは遺伝情報を担う大事な分子ですからこれはそう簡単なことでは変異が入らないように2重3重の防護策がしかれています。言うなればDNAがやられる前にその入れ物である体のほうがだめになるように出来ています。放射線によってDNAに引き起こされる化学反応は決まったパターンがあるので、よっぽどひどいことになってない限りきちんと修復できるのです。(ちなみに放射線による発ガンリスクには閾値がありませんので「一定量を超えると一気に危険性が高まる」わけではありません。)じゃあどうして放射能=ガン、白血病というイメージがあるのでしょうか?

それは放射性物質を体に取り込んでしまって体内から放射線を浴びてしまうというかたちの被ばく(内部被ばくといいます)があるからです。とくに通常の代謝活動で体外に排出されにくく、しかも特定の器官に蓄積しがちな元素の放射性同位体が危ないのです。これの代表例が放射性ストロンチウムです。周期表を見ていただくとお分かりのようにストロンチウムの化学的性質はカルシウムとよく似ています。カルシウムがどこにたまるかといえば、そう、骨です。これが骨髄の造血細胞を長い間かけてガンへと導き白血病になるというシナリオが考えられます。このようにガン、白血病と放射性物質との関係は「通常の」発ガン物質とほとんど同じと考えて差し支えないと思います。

長くなりましたのでこの辺で。
ご意見ご質問ご訂正ございましたらよろしくお願いします。
この投稿に返信
2002年5月1日(水) 12時11分違反通報親記事 11件目
コメント 38 by ミト
>>37 しゅうさん

ご意見ありがとうございます<(_ _)>

貴殿のような「専門家」からご意見をいただき幸いです。

ご指摘の通り、私は「一般の人よりは、ちょいと詳しいですよ」と言うレベルの知識ですので、誤解している部分も多々あります。
遠慮なく指摘して下さい。

ただ一つだけ「核融合」についてですが。
まず、現在地球上で実験されている「高温プラズマ核融合」と恒星内部で起こっている「核融合」が別の反応であることは理解しております。それを踏まえた上で Li〜Feまでの元素が恒星内部の核融合の生成物であることも理解しております。
しかし“理論上は”可能でしょう?
Li以上の重い元素を生成する「高温プラズマ核融合」は...
もちろん、得られるエネルギーが水素同士の核融合より少ないので、実際にこの反応を行わせるメリットは全くないのも理解しています。

生物と放射能については、大変勉強になりました。
いままで、何となくボヤ〜としか分からなかったけど、ハッキリと理解できました。
この投稿に返信
2002年5月14日(火) 17時15分違反通報親記事 12件目

12.Big Bang

メール転送可
コメント 39 by しゅう
>>38 ミトさん

誤解があるようですので…
私の、「リチウムより大きな元素の主な供給源は星による核融合であることをお忘れであったり、」
というくだりは、ミトさんの
>元素表の「鉄」までの元素は、宇宙創造初期の「核融合」によって生成されました。

ここを受けて、Big Bang の直後に出来たのはリチウムまでの軽い元素だけだと考えられている、ということを指摘させていただきたかっただけです。

人為的に起こそうとしている核融合のテクニカルなことについては、私は全く門外漢なのでむしろ勉強になってます。感謝してます。
この投稿に返信
2002年5月15日(水) 3時50分違反通報親記事 13件目