Choice日本酒やグルメ、ダイエット等、興味のあることを色々ご紹介します。関心を持っている人も増えたと思いますが、これまで身近でなかった単位や専門用語も多いので良く分からない人も多いのではないかと余計なおせっかいを焼いて、極めて理系チックに放射能や放射線の基礎知識を書いてみます。テレビで解説している人や、東電や原子力委員会の人は、下記の内容は誰でも知っていると思って話しているんだと思う。分からなくなったら許してね。放射能とは、原子核が壊変(壊れること。崩壊とも言います)するときに放射線を出す能力のことで、放射能がある物質(核種)の事を放射性物質と呼びます。壊変するかというと放射性物質の原子核は、陽子に比べて中性子の数が多く不安定な状態になっているため、放射線を出してより安定した核種に変化したがるからです。非常に重い核種の場合、原子核が分裂してより軽く安定した核種に分かれる事があり、これを核分裂反応と言います。核分裂反応の場合、大きなエネルギーを発生します。原子力発電ではウラン235の核分裂エネルギーを利用して水を沸騰させ、高温・高圧の水蒸気でタービンを回して発電器を動かして電気を作ります。エックス線、中性子線などがあります。どの放射線が出るかは、壊変の仕方によって異なります。α(アルファ)線は、ヘリウムの原子核です。プラスの荷電を持ちます。物質透過能力は小さく、紙一枚で遮蔽できます。β(ベータ)線は、電子の流れです。マイナスの荷電を持ちます。透過力は、あまり強くなくプラスティックの定規や数ミリのアルミニウムで遮蔽できます。γ(ガンマ)線やX線は、電磁波です。透過力は強く、コンクリートで50cm、鉛だと10cmで遮蔽できます。中性子線は、中性子の流れです。透過力は、最も強く殆どの物質を通り抜けます。防ぐには、水やコンクリートの厚い壁(具体的な厚さは、含まれる水素原子の量による)が必要です。放射能とは、放射線を出す能力のことで放射能の大きさは、Bq(ベクレル)を単位としています。物理学的に言うと、N個の原子が時間とともに壊変して原子数が減って行き、減るたびに放射線を出します。この原子数の減少の早さが放射能の大きさを表します。放射能の大きさは、原子数Nを時刻tで微分したものになります。放射能の大きさは、原子数に比例する事が分かっています。この比例定数(壊変定数=λと言います)は核種毎に異なっていますが、下記の微分方程式が成立します。dN/dt=-λN左辺は、原子数Nを時間tで微分しています。右辺は、原子数Nに壊変定数を掛けたものです。マイナスかというと時間とともに減って行くのでマイナスになります。この微分方程式を解きます。-λdt)の両辺を積分します。ln(N)=-λt+C左辺のln(N)は、eを底とするNの対数です。10を底とする常用対数は、logXと書きますが、これはeを底とする自然対数なので区別するためにln(X)という表記をしています。これをNについて開くと、N=e^(-λt+C)となります。ベキ数を打てない(どうやって打つのか知らない)ので^を使いますが、eの(-λt+C)乗のことです。これは、更に変形してN=e^(C)×e^(-λt)ここで、t=0の時、すなわち壊変が始まる瞬間のときの原子数(もともとあった原子数)をPとすると、P=e^(C)となります。N=P×e^(-λt)となります。計算できることになります。原子数Nの単位は「個」で半減期Tの単位は「秒」で計算します。重量Gグラムの原子数は、アボガドロ定数にGを掛けて原子量で割れば出ます。高校生の頃は微分積分が人生で何の役に立つのかと思いましたが、こんなことに役立つとは思いもしませんでした。このあいだホウレンソウ1kgからヨウ素131が15020Bq検出されました。これが、何グラムなのか計算してみます。ホウ素131の半減期は8.02070日、原子量は126.90447です。N×0.1×10^-5N=1.502×10^10個(約15億個)ホウレンソウ1kgには、ヨウ素131が1.502×10^10個あったということです。次に、それが何グラムなのか計算します。1.502×10^10=G×6.02214179×10^23(アボガドロ定数)/126.90447(原子量)G=1.502×10^10÷4.745×10^21≒0.32×10^-11グラムつまり、「0.0000000000032グラム」です。日常生活上では、「0グラム」に等しい量のヨウ素131でホウレンソウが出荷停止になり、多くの農家の方々が苦境に陥り、ついには自殺者まで出てしまいました。考えると放射性物質は、少量でも危険なものだと思います。放射能の値が大きくても量として見た場合は、極めて少ない量ですから空気中や海水中に拡散した場合、あっという間に飛散して薄まります。計算はしていませんが、第一原発から放水された水から基準値の何千倍という放射能が検出されたと報道され、魚介類への影響を心配している人が多いと思いますが、日常生活上は「0グラム」に等しい量の放射性物質が海に流されても、原発の直ぐ近くの海岸の貝への影響はあるかもしれませんが、動いている太平洋の魚には何の影響もないでしょう。前述したように放射性物質は、危険で怖いものです。どのように怖いのかを知って怖がるのと、何も分からず闇雲に怖がるのは違うと思います。放射性物質について正しい知識を身につけて、正しく怖がることが大事なのではないかと思います。※計算は多分あっていると思うのですが、桁が余りにも小さすぎるので小数点以下の桁数が間違っているかも知れません。間違っていても許してね。菅総理の国会答弁についキレてしまった2011/03/29(火)菅総理が震災後始めて国会答弁に立ち、総理の福島原発の視察が原子炉圧力容器内の気圧を下げるための「ベント」の遅れにつながったとの指摘に対して、「そう言う指摘は全く当たっていない。政府は、12日午前1時半にベントすべき姿勢を明確にしていた」と反論した。http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20110329-00000008-maip-pol総理が福島原発にヘリで視察に行ったのが12日の午前だから、ベントの遅れは政府の責任ではなく「東京電力の責任」だと言いたいのだろう。しての資質、指導者としての資質の全てが疑わしい。原発の事故の経過を追いながら、総理の「政府はベントすべきと指示していた」という発言が正統性のあるものなのか検証したい。今回の福島原発の事故が何故こんなにも深刻な事態に陥ったかと言えば、冷却水が循環しなかったことに尽きる。冷却水が循環しなかったかと言えば、冷却水を循環させるためのポンプを動かす非常用ディーゼル発電機が津波でダメージを負って動かなかったから。原発事故の対策は、ブログでも書いたけど「止める」「冷やす」「閉じ込める」らしい。「止める」と言うのは、燃料ウラン235の核分裂反応を「止める」ことで、そのために中性子を吸収する制御棒を燃料棒の間に装填する。これは、正常に機能して核分裂反応は止まった。ここのところがチェルノブイリと全く違うところ。チェルノブイリでは核分裂反応を止められなかった。原子炉内のエネルギーの95%は、ウラン235の核分裂反応によるものなので、核分裂反応が止まれば大きなエネルギーを発生しない。核分裂反応の副産物として様々な放射性物質が、中間生産物として核燃料ペレット中に生成される。これらの放射性物質は不安定な物質だから、自己崩壊を続け崩壊熱と呼ばれる熱を出す。放っておくと燃料棒の融点にまで達してしまい、燃料棒を内側から溶かす。核燃料ペレットの融点にも達して、いわゆるメルトダウン(炉心融解)となる。冷却水を圧力容器内に循環させて燃料棒を冷やし続ける必要が生じる。冷やせないため熱せられた圧力容器内の水は沸点を超えて水蒸気となり圧力容器内の圧力をどんどん上げて行った(この段階をフェーズ1とする)。ここで、最初に疑問に思ったのが、福島原発は沸騰水型原子炉だから圧力容器は発電用タービンと繋がっている。ないと発電できないから、当然そうなっている。そこから、水蒸気が逃げていくはずなのに何故、圧力容器内に溜まって行くのかと言う事。答えは単純で、原子炉の停止(核分裂反応の停止)は発電の停止でもあるからタービンへのパイプが自動的に閉じられる設計になっているらしい。これを手動で開けられる構造になっているのかいないのか情報がないので分からないけど、事故の経緯をみると手動では開けられないみたい(何で、そんな設計にしたのかと思うけど)。圧力容器内の水が減って行って、ついには水中になければならない燃料棒が露出し始めた。この段階では燃料棒も相当に温度が上がっていて溶融する手前もしくは溶けだしていたと見られている(フェーズ2)。燃料棒は、ジルコニウム合金で出来ていて高温の状態で水蒸気と接すると水素を作るらしい。圧力容器内に水蒸気と水素、さらには燃料棒が破損したことから中間生産物の放射性物質が混在し始める。この段階では、気体であるキセノン、ラドンとか昇華したヨウ素、水に溶けるセシウムなどが多かったんじゃないかと思われる。圧力容器の圧力は、そろそろ設計上の限界に近付いている(フェーズ3とする)。菅総理が視察に訪れたのは、フェーズ2とフェーズ3の間だと推測される。原子炉内がどのような状態になっているのか、誰も正確には分からない。圧力容器内に水素や放射性物質が漏れ出している可能性は誰にも否定できないし、燃料棒が破損している蓋然性が高かったはず。総理は視察前に「ベントしろ」と言ったと言うが、こういう状態でベントしたら水蒸気とともに高い濃度の放射性物質が拡散する。ベントの指示が午前1時で総理の視察が同日の午前中。総理の到着直前に高い濃度の放射性物質が拡散することになる。仮にフェーズ1だったとしても、放射能に汚染された水蒸気が拡散されるのは間違いない。震災に係る全ての最高責任者が到着する直前に「ベント」出来る訳ないじゃないか。それでも、「自分への批判は当たらない」って言えるのか。菅総理は、もっと非人道的な事を言っていることに気が付いていない。こっちの方が、人として一国の総理として全く失格だと言わざるを得ない。圧力の上昇により圧力容器が破損したら、中にあった放射線物質は格納容器内に漏れ出すことになるが、格納容器も密閉されているから外部に放射性物質が漏れ出す事は無い。圧力容器のどこが破損したかにもよるが冷却水が全てなくなるし、冷却水を仮に注入しても入れた分だけ出て行くことになるので、いわゆる冷却水喪失となりメルトダウンは時間の問題になる。ならないように、圧力を下げるために「ベント」することになる。政府も「ベントしろ」と言っている。言うのは簡単だけど「誰が、どうやってベント」するの?ベント用の空気穴がどこにあって、どのような構造になっているのか情報がないので分からない。簡単に開いてしまって良い「空気穴」ではないはず。通常運転中でも圧力容器内の水蒸気は放射能で汚染されている。原子炉運転中に、ものの弾みで空いちゃうような「穴」だったら危険でしょうがない。コックを捻れば開くようなものじゃないはずだと想像できる。いう危険な場所での非常用のものは、溶接されているはず。誰かがアセチレンガスバーナーとか持って行って、焼き切るとかしないと開かないはず。実際にどうやって開けたのか分からないけど、簡単じゃなかったと思う。フェーズ2から3に至る段階では、圧力容器内は高温・高圧の水蒸気に加えて高濃度の放射性物質で満ちている。想像するだに恐ろしい。申し訳ないが、僕はやりたくない。菅総理は、そういうことを一民間会社の民間人(おそらく東電の下請けの下請けみたいな作業員だと思う)に「やれ」と言って、「直ぐにやらなかったのは東電の責任、政府には無い」って発言をしているのである。安全確認しながら慎重に人的被害が極力出ないように、それでも一歩、いや半歩でも間違ったら即死するような作業なんだから。あなた、一国の最高責任者でしょ。お亡くなりになられた方々のご冥福をお祈り申し上げますと共に、被害を受けられた皆さま、そのご家族の方々に心からお見舞いを申し上げます。その他全ての作業員の方々の無事を祈るとともに最大の敬意を表します。作家の井沢元彦氏の日本史観は、「言霊」と「穢れ」をキーワードとしていて大変に説得力があると思っています。今回の地震及び津波の大きさに対して政府は「想定外」という言葉を使い、被害が甚大であることの「言い訳」としているように感じます。「想定外」だったのかを考えると、日本人の根底にある「言霊」信仰の影響を強く感じます。「言霊」と言う言葉は、万葉集にも見られます。時の権力者であった貴族階級は和歌を良く読みました。現代でも皇族の方々が和歌を折に触れて発表されています。「言霊」信仰とは「言葉にしたことが実現する」という思想です。「言挙げ」することで天下泰平を祈ったと言えます。現代人の感覚から言うと、古代の人々は何て非科学的なことを信じていたのか、と思うでしょう。確かに「言霊」には科学的な根拠などありません。我々も結婚式では「切れる」「割れる」「壊れる」といった言葉は、「忌み言葉」として使わないですし引き出物に「重ねる」ものは使用しません。受験生のいる家庭では「落ちる」「滑る」はタブー視されますし、お見舞いに椿の花や鉢植えの花は持って行きません。若い人達は使わないかもしれませんが、僕が子供の頃は遠足や運動会など楽しみにしているイベントが雨で中止になった時など、「○○ちゃんが雨が降るって言ったから降った」とか、誰それの行いが悪いから雨になった、など理屈に合わないことを言ったものです。これは、間違いなく「言霊」信仰の影響です。現代に生きる我々も無意識のうちに「言霊」の影響下にあることを示しています。「言霊」信仰も上記のような他愛もないものだけなら、日本の文化として大切に保存すべきものだと思います。皇室の方々の日本国を寿ぐ御製も続けて頂きたい。国防や災害対策までが「言霊」の影響を受ける事は、今回のような大災害を引き起こすことになります。甚大な被害を受けました。この田老地区は、津波対策の町として世界的に有名で、高さ10mの防波堤が2.8kmにも整備され「田老地区の万里の長城」と言われていました。田老地区は、過去に何度も大津波に襲われた場所であったそうで、明治29年の津波は日本観測史上最高の高さ38.2m、昭和8年には15mの津波が町を破壊しました。この昭和8年の津波の後に防災の為に防波堤の建設が始まり、30年近い年月をかけて完成したのが高さ10mの「万里の長城」です。今回の大津波後、地元の被災者の中には「もっと高い堤防をつくっておけば・・・」という事を言われた人もいたようです。素人考えでも過去に38mの津波が来ており、15mの津波の後に始まったプロジェクトですから、堤防の高さは、せめて15mにするのが筋じゃないかと思います。それに対して、防災の専門家は田老地区の土地の面積などの特性から「町の機能を維持し景観を保つためには10mが限度だったのでしょう」と近代合理主義的な理由をあげています。した理由もあったでしょうが、本質は違うと僕は思います。「津波」とは来て欲しくないものです。「大津波」であれば尚更です。堤防の高さを論議する場で、誰かが「38mの津波が来ることを想定して・・・」と発言すると「お前は38mの津波が来て欲しいのか」と言う人が出て来ます。「38mの津波が来る」と言えば、「津波が来る」のが「言霊」信仰の世界です。「38mの津波が来る」ことを「想定」することなど出来ないのです。してはいけないのです。堤防は必要だから現実的な高さということで10mに落ち着いたのだと僕は思います。堤防の高さを10mにした当時の関係者を非難することが、本文の趣旨ではありません。「言霊」信仰による無意識の影響が、大きな事態を引き起こすことの危険性を言いたいのです。今、問題になっている原子力発電所も同じです。日本人にとって原子力は「穢れ」です。ヒロシマ、ナガサキで多くの人が原子爆弾によって尊い命を失いました。「穢れ」とは「死」のことですから、原子力は「穢れ」をもたらすものであり、原子力発電所は「穢れた」施設なのです。原発反対の人々が「そんなに安全安全というのなら、最も電気を使う東京の真ん中、国会議事堂の地下にでも造れば良いじゃないか。東京から遠い福島や新潟に造るんだ」というような事を言います。合理的な理由として、「地域住民の理解を得るためには都心部より田舎の方が良い」「土地買収費用も都心より田舎の方が安く済む」「結果として建設コストが安くなる分、電気代も安くなる」という経済的理由や、万が一の場合の首都圏機能の安全確保という政治的な理由もあります。本質的には「穢れた」ものを中心地に置きたくないという不条理な思いが根底にあるのだと思います。「穢れ」たものだから、あまり触れたくは無い。